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external mass transfer from/to a single sphere in a nonlinear uniaxial extensional creeping flow

Chinese Journal of Chemical Engineering 2022年第1期35卷 230-245页

作者： Anjun Liu Jie Chen Moshe Favelukis Meng Guo Meihong Yang Chao Yang Tao Zhang Min Wang Hao-yue Quan Qilu University of Technology(Shandong Academy of Sciences) Shandong Computer Science Center(National Supercomputer Center in Jinan)Jinan 250101China CAS Key Laboratory of Green Process and Engineering Institute of Process EngineeringChinese Academy of SciencesBeijing 100190China School of Chemical Engineering University of Chinese Academy of SciencesBeijing 100049China Department of Chemical Engineering Shenkar College of Engineering and DesignRamat-Gan5252626Israel Dynamic Machinery Institute of Inner Mongolia Inner MongoliaHohhot 010010China

This work systematically simulates the external mass transfer from/to a spherical drop and solid particle suspended in a nonlinear uniaxial extensional creeping *** mass transfer problem is governed by three dimensionless parameters:the viscosity ratio(λ),the Peclet number(Pe),and the nonlinear intensity of the flow(E).The existing mass transfer theory,valid for very large Peclet numbers only,is expanded,by numerical simulations,to include a much larger range of Peclet numbers(1≤Pe≤105).The simulation results show that the dimensionless mass transfer rate,expressed as the Sherwood number(5 h),agrees well with the theoretical results at the convection-dominated regime(Pe>103).Only when E>5/4,the simulated Sh for a solid sphere in the nonlinear uniaxial extensional flow is larger than theoretical results because the theory neglects the effect of the vortex formed outside the particle on the rate of mass *** correlations are proposed to predict the influence of the dimensionless governing parameters(λ,Pe,E)on the Sherwood number(Sh).The maximum deviations of all empirical correlations are less than 15%when compared to the numerical simulated results.

关键词： external mass transfer Nonlinear extensional flow Sphere Empirical correlation

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