Scale effects on the hydrodynamics of bubble column
Other Title(s)
تاثير تغير قطر العمود على الخواص الهايدروديناميكيه لعمود فقاعي
Joint Authors
Abd, Muhammad F.
Jamil, Farah S.
Source
Engineering and Technology Journal
Issue
Vol. 27, Issue 10 (30 Aug. 2009), pp.2142-2164, 23 p.
Publisher
Publication Date
2009-08-30
Country of Publication
Iraq
No. of Pages
23
Main Subjects
Topics
Abstract AR
الدراسة الحالية تتضمن التحري عن تأثير الظروف التشغيلية و الأبعاد الهندسية للأعمدة (قطر العمود, السرعة السطحية للغاز و تأثير لزوجة السائل) على الخواص الهيدروديناميكية (الغاز المحتبس, ديناميكية الفقاعة و معامل التشتت الطولي للسائل).
تم إجراء العمل التجريبي في ثلاثة أعمدة مختلفة الأقطار (7.5، 15 و 30) سم و بمدى سرعة غاز سطحية يتراوح بين (1-10) سم / ثا يغطي كلتا أنظمة التدفق المتجانسة و الاضطرابية.
ارتفاع السائل كان 100 سم عن الموزع في كل التجارب و لكل الأعمدة.
المحتوى الحجمي للغاز تم قياسه بمعدل كلي أما سلوكية الفقاعة (قطر الفقاعة و سرعة ارتفاعها) و المعاملات الطولية لتشتت السائل فقد قيست بثلاثة مواقع محورية (30، 60 و 90) سم عن موزع الغاز.
استخدمت سوائل متنوعة لتغطي مدى واسع من قيم اللزوجة و هي : الماء المقطر, الكليسيرين عند التراكيز 20 %، 50 % و 65% لتمثيل سلوك السوائل المعززة لاندماج الفقاعات.
من البينات التجريبية وجد بأن : • الغاز المحتجز يزداد بزيادة سرعة الغاز السطحية و بمعدل زيادة في النظام الاضطرابي يقل عن معدل زيادته في النظام الطباقي كما أن الغاز المحتجز اظهر نقصان بزيادة قطر العمود.
• قطر الفقاعة و سرعة ارتفاعها زادا بزيادة قطر العمود و قد اختلفت سلوكية قطر الفقاعة و سرعة ارتفاعها في النظام الطباقي عنها في النظام الاضطرابي حيث في الأول كانا يقلان بزيادة سرعة الغاز السطحية أما علاقتهما بالنظام الاضطرابي فقد كانت طردية مع سرعة الغاز السطحية.
تضمنت الدراسة الحالية اشتقاق موديل رياضي لغرض التنبؤ بقيم معامل التشتت الطولي للسائل و تم مقارنة نتائج الموديل باستخدام طريقة جودة الموافقة Goodness-of fit test مع إحدى العلاقات التجريبية المستلمة من الأدبيات ((1974) Hikita and Kikukawa) و وجد أن نتائج الموديل تقترب بنسبة لا تقل عن 95 % من نتائج العلاقات التجريبية.
كما و تم إجراء التحليل الإحصائي للوصول إلى علاقة تجريبية عامة للمحتوى الحجمي للغاز كدالة للمتغيرات المدروسة : ε g = 0.15325 Fr 0.29617 Ga 0.09223 Bo -0.0424 هذه العلاقة التجريبية أعطت معامل ارتباط (0.957) و خطأ مطلق متوسط مقداره (3.5 %).
• تأثير لزوجة السائل كان واضحا في تقليل مقدار الغاز المحتبس و زيادة سرعة الفقاعة و حجهما.
• زيادة الارتفاع المحوري عن موزع الغاز كان يؤثر ايجابيا على زيادة الغاز المحتبس و سلبيا على سرعة الفقاعة.
• المعامل الطولي لتشتت السائل كان يتناسب طرديا مع كل من (سرعة الغاز السطحية و الارتفاع المحوري) و عكسيا مع زيادة لزوجة السائل.
تضمنت الدراسة الحالية اشتقاق موديل رياضي لغرض التنبؤ بقيم معامل التشتت الطولي للسائل و تم مقارنة نتائج الموديل باستخدام طريقة جودة الموافقة Goodness-of fit test مع أحدى العلاقات التجريبية المستلمة من الأدبيات ((1974)Hikita and Kikukawa) و وجد أن نتائج الموديل تقترب بنسبة لا تقل عن 95 % من نتائج العلاقات التجريبية.
كما و تم إجراء التحليل الإحصائي للوصول إلى علاقة تجريبية عامة للمحتوى الحجمي للغاز كدالة للمتغيرات المدروسة : ε g = 0.15325 Fr 0.29617 Ga 0.09223 Bo -0.0424 هذه العلاقة التجريبية أعطت معامل ارتباط (0.957) و خطأ مطلق متوسط مقداره (% 3.5).
Abstract EN
The main object of this study is to investigate the influence of the column geometric and operating variables ( i.
e., column diameter, superficial gas velocity and liquid viscosity) on the hydrodynamic parameter ( i.
e., gas holdup, bubble dynamics and liquid phase axial dispersion coefficient).
The experimental data obtained showed that the gas holdup increases linearly with superficial gas velocity at both homogeneous and heterogeneous regimes but the rate of increasing is slower at the heterogeneous one.
The bubble rise velocity was found to decrease with increasing superficial gas velocity until a transition point was reached and after that the relationship was linearly increasing.
It was observed that with an increase in liquid phase viscosity and increase in column diameters, a decrease in gas holdup and an increase in bubble size were obtained.
It was observed that increasing axial position led to an increase in bubble diameter and a decrease in bubble rise velocity.
Axial dispersion coefficient which is measured by tracer response technique was found to increase with gas superficial velocity, increases with column diameter, increases with axial position and decreases with liquid viscosity.
This work also presents a theoretical analysis that is used to calculate the axial dispersion coefficient.
The measured axial dispersion coefficient was generally consistent with the predictions of the well established correlations from the literature.
The validity of the model was settled by comparing its predication with the objective function of the well-Known empirical correlation formulated by ( Hikita and Kikukawa, 1974).
The comparison shows that the present model is statistically significant at a 95 % confidence level by using goodness–of–fit test.
Also a statstical analysis was performed to get a general correlation for the gas holdup (εg) as a function of the parameters studied : εg0.15325 Fr 0.29617 Ga 0.09223 Bo0.0424 Where the correlation coafficient (R) was equal to (0.957) and the absolute error (3.5 %).
American Psychological Association (APA)
Abd, Muhammad F.& Jamil, Farah S.. 2009. Scale effects on the hydrodynamics of bubble column. Engineering and Technology Journal،Vol. 27, no. 10, pp.2142-2164.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-48580
Modern Language Association (MLA)
Abd, Muhammad F.& Jamil, Farah S.. Scale effects on the hydrodynamics of bubble column. Engineering and Technology Journal Vol. 27, no. 10 (2009), pp.2142-2164.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-48580
American Medical Association (AMA)
Abd, Muhammad F.& Jamil, Farah S.. Scale effects on the hydrodynamics of bubble column. Engineering and Technology Journal. 2009. Vol. 27, no. 10, pp.2142-2164.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-48580
Data Type
Journal Articles
Language
English
Notes
Text in English ; abstracts in English and Arabic.
Record ID
BIM-48580
