Gas Holdup in a Fiber Suspension

Authors

  • Xuefeng Su,

    1. Department of Mechanical Engineering, Iowa State University, Ames, IA 50011-2161, USA
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  • Theodore J. Heindel

    Corresponding author
    1. Department of Mechanical Engineering, Iowa State University, Ames, IA 50011-2161, USA
    • Department of Mechanical Engineering, Iowa State University, Ames, IA 50011-2161, USA
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Abstract

This paper investigates the effects of fiber mass fraction and length on gas holdup and flow regime transition. The experiments are performed using three different Rayon fiber lengths (3, 6, and 12 mm) over a range of superficial gas velocities (Ug ⩽ 18 cm/s) and a range of fiber mass fractions (0 ⩽ C ⩽ 1.8%) in a 15.24 cm diameter bubble column, in which air is continuously bubbled through a fixed volume of a fiber suspension. Experimental results show that increasing the fiber mass fraction tends to decrease the overall gas holdup when the fiber mass fraction is less than a certain value, which depends on fiber length. Fiber length influences the gas holdup when C ⩽ 1.4%, and increasing fiber length reduces the overall gas holdup. Homogeneous, transitional, and heterogeneous flow conditions are observed at low fiber mass fractions, but when C ⩽ 0.6%, purely heterogeneous flow conditions are observed. The flow regime transition is not significantly affected by fiber length.

Abstract

On étudie dans cet article les effets de la fraction massique et de la longueur des fibres sur la rétention de gaz et la transition du régime d'écoulement. Les expériences sont réalisées à l'aide de trois longueurs différentes de fibres de rayonne (3 mm, 6 mm et 12 mm) pour une gamme de vitesses de gaz superficielles (Ug ⩽ 18 cm/s) et une gamme de fractions massiques de fibres (0 ⩽ C ⩽ 1,8 %) dans une colonne à bulles de 15,24 cm de diamètre, dans laquelle de l'air produit des bulles en continu dans un volume fixe de suspension de fibres. Les résultats expérimentaux montrent que l'augmentation de la fraction massique des fibres tend à réduire la rétention de gaz globale lorsque la fraction massique des fibres est en dessous d'une certaine valeur, qui dépend de la longueur des fibres. La longueur des fibres influence la rétention de gaz lorsque C ⩽ 1,4 % et l'augmentation de la longueur des fibres réduit la rétention de gaz globale. Des conditions d'écoulement homogène, transitoire et hétérogène sont observées à de faibles fractions massiques des fibres, mais lorsque C ⩽ 0,6 %, on observe des conditions d'écoulement purement hétérogènes. La transition du régime d'écoulement n'est pas significativement affectée par la longueur des fibres.

Ancillary