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Mixing in multiple-impeller stirred tank reactors with boiling liquids

Authors


Abstract

Mixing in a boil-off mechanically stirred tank reactor with multiple impellers was examined. Power consumption and gas hold-up were measured in boiling water in a 0.2 m i.d. stirred tank reactor with three four-pitched blade downflow disk turbines. Vapour was generated from both the immersed ring heater and the impellers. At low vapour generation rates, vapour was mainly generated from the impellers rather than from the heater, whereas nucleation occurred at the heater instead of the impeller at higher vapour generation rates. The mechanical power consumption decreased due to vapour generation. The change in boiling-to-non-boiling mechanical power ratio with varying impeller rotational speed and boiling rate was complicated and not monotonous except at higher impeller speeds and boiling rates. The gas hold-ups increased with increasing vapour generation rate but were rather small as compared to those in cold gas dispersing systems. Empirical correlations for power consumption and gas hold-up in boiling liquids were developed using the present experimental data.

Abstract

On a ètudiè le mèlange dans un rèacteur bouillonnant agitè mècaniquement et muni de turbines multiples. La consommation de puissance et la retention de gaz ont ètè mesurèes dans l'eau bouillonnante dans un rèacteur agitè de 0,2 m de diameátre intèrieur et muni de trois turbines à quatre pales inclinèes à pompage descendant. La vapeur est produite à la fois par un anneau immergè chauffant et les turbines. Á de faibles taux de production de vapeur, la vapeur provient essentiellement des turbines plutǒt que de l'èlèment chauffant, tandis que la nuclèation se produit preás de l'anneau chauffant plutǒt qu'à la turbine pour les taux de production de vapeur èlevès. La consommation d'ènergie mècanique diminue en raison de la production de vapeur. Le changement du rapport d'ènergie mècanique entre le mode bouillonnant et le mode non bouillonnant est compliquè et non monotone, sauf à des vitesses de turbine et des taux d'èbullition èlevès. La retention de gaz augmente avec le taux de production de vapeur mais elle est plutǒt petite comparativement à celle des systeámes de dispersion de gaz froids. On a ètabli des corrèlations empiriques pour la consommation de puissance et la retention de gaz dans des liquides bouillonnants à l'aide des prèsentes donnèes expèrimentales.

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