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Effect of bubble morphology and behavior on power consumption in non-Newtonian fluids’aeration process

Chinese Journal of Chemical Engineering 2024年第1期65卷 243-254页

作者： Xiemin Liu Jing Wan Jinnan Sun Lin Zhang Feng Zhang Zhibing Zhang Xinyao Li Zheng Zhou Key Laboratory of Mesoscopic Chemistry of Ministry of Education(MOE) School of Chemistry and Chemical EngineeringNanjing UniversityNanjing 210023China Dalian Research Institute of Petroleum and Petrochemicals SINOPECDalian 116045China

Due to a prolonged operation time and low mass transfer efficiency, the primary challenge in the aeration process of non-Newtonian fluids is the high energy consumption, which is closely related to the form and rate of impeller, ventilation, rheological properties and bubble morphology in the reactor. In this perspective, through optimal computational fluid dynamics models and experiments, the relationship between power consumption, volumetric mass transfer rate(kLa) and initial bubble size(d0) was constructed to establish an efficient operation mode for the aeration process of non-Newtonian fluids. It was found that reducing the d0could significantly increase the oxygen mass transfer rate, resulting in an obvious decrease in the ventilation volume and impeller speed. When d0was regulated within 2-5 mm,an optimal kLa could be achieved, and 21% of power consumption could be saved, compared to the case of bubbles with a diameter of 10 mm.

关键词： Non-Newtonian fluids aeration process Power consumption volumetric mass transfer rate Bubble size

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