Mixing in the transition flow regime with helical ribbon agitators

Authors

  • Jianya Cheng,

    1. Centre de recherche appliquée sur les polymères (CRASP), Department of Chemical Engineering, Ecole Polytechnique, C.P. 6079, Succursale Centre-Ville, Montreal, Quebec, Canada H3C 3A7
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  • Pierre J. Carreau

    Corresponding author
    1. Centre de recherche appliquée sur les polymères (CRASP), Department of Chemical Engineering, Ecole Polytechnique, C.P. 6079, Succursale Centre-Ville, Montreal, Quebec, Canada H3C 3A7
    • Centre de recherche appliquée sur les polymères (CRASP), Department of Chemical Engineering, Ecole Polytechnique, C.P. 6079, Succursale Centre-Ville, Montreal, Quebec, Canada H3C 3A7
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Abstract

The effects of the non-Newtonian properties on the effective deformation rate, mixing and circulation times and flow behaviour have been investigated in the transition flow regime of mixing systems. Based on the equivalent Couette flow, three models are proposed and are shown to predict similar and drastic increases of the effective deformation rate with the impeller rotational speed in the transition regime. The predictions are shown to fit very well data obtained for various non-Newtonian fluids mixed with helical ribbon agitators, and with literature data for anchor, blade turbine and flat disc agitators. The elasticity along with shear-thinning properties appear to have slight effects on the dimensionless mixing and circulation times in the transition regime, whereas their effects in the laminar regime are quite drastic, as reported by others.

Abstract

L'influence des propriétés non newtoniennes sur la vitesse de déformation effective, les temps de mélanges et de circulation et sur les patrons d'écoulement a été étudiée pour le mélange dans un réservoir en régime transitoire. Utilisant I'analogie avec l'écoulement Couette, on a proposé trois modèles, qui prédisent de façon semblable des augmentations très marquées de la vitesse de déformation effective en fonction de la vitesse de I'agitateur en régime transitoire. Les modèles décrivent très bien les résultats obtenus pour plusieurs fluides non newtoniens mélangés par des agitateurs à lames hélicoidales et les résultats de la littérature pour des agitateurs de type ancre, turbine à lames et disque plat. Les propriétés élastiques ainsi que la rhéofluidifiance ont peu d'effet sur les temps adimensionnels de mélange et de circulation en régime transitoire alors que leurs effets en régime laminaire sont très marqués, tel que rapporté par d'autres auteurs.

Ancillary