Mass transfer from spherical particles and reservoirs into quiescent liquids

Authors

  • Huu D. Doan,

    1. Department of Chemical Engineering and Applied Chemistry, University of Toronto, Toronto, ON M5S 3E5, Canada
    2. School of Chemical Engineering, Ryerson Polytechnic University, Toronto, ON M5B 2K3, Canada
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  • Olev Trass,

    Corresponding author
    1. Department of Chemical Engineering and Applied Chemistry, University of Toronto, Toronto, ON M5S 3E5, Canada
    • Department of Chemical Engineering and Applied Chemistry, University of Toronto, Toronto, ON M5S 3E5, Canada
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  • Muhammad E. Fayed

    1. School of Chemical Engineering, Ryerson Polytechnic University, Toronto, ON M5B 2K3, Canada
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Abstract

A continuous weighing technique was developed for measuring urea transfer (carbamide, a fertilizer) from a single opening on a coated sphere in a stagnant liquid. Urea release was determined from the changes of the particle weight with time. Mass transfer coefficients for Rayleigh numbers from 1.8 × 107 to 6.8 × 1010 were measured and compared with those for uncoated urea spheres and literature data. For the opening oriented vertically upward in water, natural convection enhanced the transfer rate by 1.8 times compared to that for urea diffusion only. In other opening orientations (45°, 90°, 135° and 180° to the vertical), natural convection provided the major mechanism for the release. A model for urea diffusion was also developed. It agrees well with experimental data.

Abstract

On a mis au point une technique de pesage continue pour mesurer le transfert d'urée (carbamide, un fertilisant) à partir d'une simple ouverture sur une sphère enduite dans un liquide stagnant. La libération d'urée a été déterminée à partir du changement du poids de la particule dans le temps. Des coefficients de transfert de matière pour des nombres de Rayleigh de 1.8 × 107 à 6.8 × 1010 ont été mesurés et comparés à ceux de sphères d'urée non enduites et venant de données publiées. Pour l'ouverture orientée verticalement vers le haut dans l'eau, la convection naturelle améliore la vitesse de transfert de 1,8 fois comparativement à celle de la diffusion de l'urée uniquement. Dans d'autres orientations d'ouvertures (45°, 90°, 135° et 180° par rapport à la verticale), la convection naturelle est le principal mécanisme de libération. On a également mis au point un modèle pour la diffusion de l'urée. Celui-ci montre un bon accord avec les données expérimentales.

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