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An experimental study of double-to-single-loop transition in stirred vessels

Authors


Abstract

The velocity characteristics of the flows in a fully baffled vessel of diameter T = 290 mm stirred by a Rushton impeller of diameter D = T/3 were investigated by means of laser-Doppler anemometry measurements. The effects of clearance and rotational speed on the flow patterns in the vessel were studied. It was found that at impeller clearances from the bottom of the vessel (C) around 0.2 T the characteristic double-loop flow pattern undergoes a transition to a single-loop one with the impeller stream direction becoming partly axial and being inclined at around 25 to 30° to the horizontal. The impeller stream inclination varied with radial distance from the impeller, as well as with angular position between blades (blade angle). Impeller speed was found to have no effect on the flow pattern or the mean velocities and turbulence levels normalized by Vtip for C/T > 0.20 or C/T ≤ 0.15. The flow structure measured with C = 0.15T is described in detail and the implications of the data for fluid mixing in stirred vessels are discussed.

Abstract

On a étudié par des mesures d'anémométrie laser Doppler les caractéristiques de vitesse des écoulements dans un réservoir entièrement chicané d'un diamètre T= 290 mm agité par une turbine Rushton d'un diamètre D = 773. Les effets de l'entrefer et de la vitesse de rotation sur les profils d'écoulement dans le réservoir ont été étudiés. On a trouvé que pour des entrefers turbine-fond du réservoir (C) autour de 0,2 T, le profil d'écoulement en double boucle subit une transition en boucle simple, le courant de la turbine prenant une direction partiellement axial et étant incliné à environ 25-30° de l'horizontal. L'inclinaison du courant de la turbine varie la distance axiale à partir de la turbine ainsi qu'avec la position angulaire entre les pales (angle des pales). La vitesse de la turbine s'avère n'avoir aucun effet sur le profil d'écoulement ou les vitesses moyennes et les niveaux de turbulence normalisés par Vti pour C/T<0,20 ou C/T < 0,15. La structure de l'écoulement mesurée par C = 0,157est décrite en détail et les implications des données pour le mélange de fluides dans des réservoirs agités sont analysées.

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