Computationele vloeistofdynamica van mengbare en niet-mengbare stroming in goed gestructureerde poreuze media

Gedurende de laatste decennia, na de introductie van het concept van procesintensificatie en de komst van hoog poreuze materialen, is de aandacht gericht op het gebruik van een nieuwe klasse inzetstukken zoals de statische menger / katalysator tussen chemische ingenieurs. Deze nieuwe materiaal bekend als metaalschuim of open celschuim heeft een hoge porositeit en een hoog specifiek oppervlak, waardoor ze een unieke keuze zijn om te worden gebruikt in de stroomreactor als katalysator / passieve mixer.

We hebben in deze bijdrage besloten CFD in te zetten als een hulpmiddel om de invloed van een gestructureerd poreus medium in milli-reactors op de hydrodynamica van eenfase en tweefasestromen en vervolgens op de meng- en massaoverdrachts prestaties in detail te bestuderen. De hydrodynamische analyse onthulde dat de oriëntatiehoek van de cilindrische staven de stromingsheterogeniteit en de radiale snelheidsgroottes beïnvloedt, terwijl de rotatie van de staaflagen de porie-uitlijning beïnvloedt, wat resulteert in lang verbonden vloeistofpaden.

Dit doctoraatsproject toonde aan dat hoe we door het aanpassen van de microporiënruimte in een milli-buisreactor de mengprestaties in een enkele-fasestroom kunnen regelen, de tweefasige interface als slug-stroom door de micro-cilindrische staafstructuur kunnen rekken en bijgevolg de grensvlakmassaoverdracht kunnen verbeteren. Deze studie onthulde het potentieel van het invoegen van goed gestructureerd poreus medium in een milli-buisreactor als een opschalingsbenadering.