Mixing and micromixing times in the forced vortex region of unbaffled mixing devices

Authors

  • Jean-Marc Rousseaux,

    Corresponding author
    1. Laboratoire des Sciences du Génie Chimique CNRS - École Nationale Superieure des Industries Chimiques INPL, 1 rue Grandville BP 451 54 001 Nancy Cedex, France
    • Laboratoire des Sciences du Génie Chimique CNRS - École Nationale Superieure des Industries Chimiques INPL, 1 rue Grandville BP 451 54 001 Nancy Cedex, France
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  • Hervé Muhr,

    1. Laboratoire des Sciences du Génie Chimique CNRS - École Nationale Superieure des Industries Chimiques INPL, 1 rue Grandville BP 451 54 001 Nancy Cedex, France
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  • Edouard Plasari

    1. Laboratoire des Sciences du Génie Chimique CNRS - École Nationale Superieure des Industries Chimiques INPL, 1 rue Grandville BP 451 54 001 Nancy Cedex, France
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Abstract

Unbaffied mixing devices are characterized by a very particular hydrodynamics. A well defined depression in the liquid surface is formed, resulting from the combined vortex established in the liquid. The combined vortex is composed of one central Forced Vortex Region (FVR) and one annular free vortex region. Because the FVR behaves like a confined mixing zone, this region inside an unbaffled mixing device appears to be quite interesting to carry out certain chemical reactions. In this paper the influence of operating conditions on the mixing time of two reagent feed streams arriving continuously in the FVR of unbaffled mixing devices is investigated. Process parameters investigated are†: stirrer speed, reagent flow rates and feed pipe position. Mixing time correlations are established, which are useful for the scale-up of this reactor.

Abstract

Les réacteurs non chicanés sont caractérisés par une hydrodynamique très particulière. Une dépression de la surface libre du liquide est formée: ce phénomène est appelé vortex. Un vortex est composé de deux zones: une zone de vortex forcé, située dans la partie centrale du réacteur et une zone de vortex libre située autour du vortex forcé, c'est-à-dire dans la partie annulaire du réacteur. En raison de l'existence de ces deux zones de mélange, la zone de vortex forcé se comporte comme une zone de mélange confinée, située au centre du réacteur. Le fait d'utiliser cette zone de vortex force comme zone de melange peut présenter un certain nombre d'avantages. Par exemple, en precipitation, un avantage est celui d'utiliser l'effet vortex pour limiter le phénomène d'encroǔtement. L'équipement interne de la cuve, composé uniquement du mobile d'agitation, réduit ainsi au minimum les surfaces susceptibles de s'encroǔter. L'objectif de ce travail est d'etudier et de modéliser l'influence du débit d'alimentation, de la hauteur du réacteur et de la position des tubes d'alimentation sur le temps de mélange de deux réactifs alimentés en continu dans un réacteur sans chicanes.

Ancillary