Drag on non-spherical particles in non-newtonian fluids

Authors

  • D. Rodrigue,

    1. Department of Chemical Engineering, University of Sherbrooke, Sherbrooke, Canada J1K 2R1
    Search for more papers by this author
  • R. P. Chhabra,

    1. School of Chemical Engineering and Industrial Chemistry, The University of New South Wales, P.O. Box 1, Kensington, NSW 2033, Australia
    Search for more papers by this author
  • D. de Kee

    Corresponding author
    1. School of Chemical Engineering and Industrial Chemistry, The University of New South Wales, P.O. Box 1, Kensington, NSW 2033, Australia
    • School of Chemical Engineering and Industrial Chemistry, The University of New South Wales, P.O. Box 1, Kensington, NSW 2033, Australia
    Search for more papers by this author

Abstract

Extensive experimental results on the free fall of a range of non-spherical particles such as square bars, cylinders, spheres and crushed rock chips in Newtonian, inelastic, viscoelastic and Boger fluids are presented. It is demonstrated that the use of a volume equivalent sphere diameter in addition to a shape factor provides an adequate approximation for the non-sphericity of particles used in this study. The applicability of two rheological models, namely, the power-law and the Carreau viscosity model has been examined in representing the drag coefficient results. Appropriate predictive expressions of the drag coefficient as a function of the particle Reynolds number and the Deborah number, encompassing wide ranges of rheological and kinematic conditions, are presented.

Abstract

On présente une grande quantité de résultats expérimentaux sur la chute libre de particules non sphériques telles que des barres, des cylindres, des sphéres et des débris de pierre dans des fluides de Boger, newtoniens, non élastiques et viscoélastiques. On démontre que le fait d'utiliser un diamétre de sphére équivalent au volume en plus d'un facteur de forme donne une approximation convenable de la non-sphéricité des particules utilisées dans cette étude. L'applicabilité de deux modéles rhéologiques, soit le modèle de loi de puissance et le modéle de Carreau, a été examinée pour la représentation des résultats de coefficient de traînée. On présente des expressions de prédiction adéquates pour le coefficient de traînée en fonction du nombre de Reynolds et du nombre de Deborah des particules, et ce pour une vaste gamme de conditions rhéologiques et cinématiques.

Ancillary