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Diagnosis of Solid Distribution in Vessels Stirred with Multiple PBTs and Comparison of Two Modelling Approaches

Authors

  • Giuseppina Montante,

    1. DICMA — Department of Chemical, Mining and Environmental Engineering, University of Bologna, viale Risorgimento 2, 40136 Bologna, Italy
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  • Davide Pinelli,

    1. DICMA — Department of Chemical, Mining and Environmental Engineering, University of Bologna, viale Risorgimento 2, 40136 Bologna, Italy
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  • Franco Magelli

    Corresponding author
    1. DICMA — Department of Chemical, Mining and Environmental Engineering, University of Bologna, viale Risorgimento 2, 40136 Bologna, Italy
    • DICMA — Department of Chemical, Mining and Environmental Engineering, University of Bologna, viale Risorgimento 2, 40136 Bologna, Italy
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Abstract

The features of solids concentration distribution were investigated in two baffled vessels of different scale. The vessels were of high aspect ratio and were stirred with multiple PBTs. Both steady- and unsteady-state experiments were performed. The experimental data were compared with the previsions of the one-dimensional sedimentation-dispersion model and of CFD tools. The former approach provides good estimates only of the average, steady-state vertical profiles, while the latter describes the local variations much more accurately. Both approaches give fairly good estimates of the transient solids concentration distribution. The dynamic CFD simulations allowed us also to tune the value of the turbulent Schmidt number as a relevant parameter. Finally, both simulation approaches have confirmed that the particle settling velocity in a stirred liquid is a correct parameter to be used instead of the terminal settling velocity.

Abstract

Les caractéristiques de la distribution de la concentration de solides ont été étudiées dans deux réservoirs à chicanes de taille différente. Les réservoirs avaient un rapport de forme élevé et étaient agités avec des turbines multiples à pales inclinées. Des expériences en régime permanent et non permanent ont été menées. Les données expérimentales sont comparées aux prédictions du modèle de sédimentation-dispersion unidimensionnel et de la CFD. La première méthode fournit de bonnes estimations seulement pour les profils verticaux moyens en régime, tandis que la deuxième méthode décrit les variations locales avec beaucoup plus de précision. Les deux méthodes donnent d'assez bonnes estimations de la distribution de la concentration de solides en transitoire. Les simulations de CFD dynamiques permettent également d'ajuster la valeur du nombre de Schmidt turbulent qui se révèle un paramètre pertinent. Enfin, les deux méthodes de simulation confirment que la vitesse de sédimentation des particules dans un liquide agité est un paramètre correct, plutôt que la vitesse de sédimentation terminale.

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