Please use this identifier to cite or link to this item:
https://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/16450
Title: | Effects of configurations of external loop airlift contactor on hydrodynamics and gas-liquid mass transfer |
Other Titles: | ผลของรูปแบบของท่อสัมผัสแบบอากาศยกชนิดไหลวนภายนอกต่ออุทกพลศาสตร์และการถ่ายเทมวลสารระหว่างวัฏภาคก๊าซและของเหลว |
Authors: | Yuttana Rujiruttanakul |
Advisors: | Prasert Pavasant |
Other author: | Chulalongkorn University. Faculty of Engineering |
Advisor's Email: | prasert.p@chula.ac.th |
Subjects: | Mass transfer Hydrodynamics |
Issue Date: | 2007 |
Publisher: | Chulalongkorn University |
Abstract: | Various configurations of external loop airlift contactor (ELALC) were examined for their hydrodynamic and mass transfer behavior using tap water. These behaviors was manipulated by changing the length of connection tubes (L[subscript c]), height of riser and downcmoer (L[subscript h]) and other configurations while keeping the ratio between downcomer and riser cross sectional area constant at 0.269. The results showed that the change of configuration could have effects on: gas holdup, liquid velocity, and gas-liquid mass transfer. Increasing L[subscript c] and L[subscript h] seemed to pose the same effect on the airlift performance. For instance, an increase in L[subscript c] from 20 to 40 cm, and Lp[subscript h] from 100 to 140 cm, could increase liquid velocity at 11.3 and 7.2%, decreased overall gas holdup at 8.6 and 3.3% and decreased the overall volumetric mass transfer coefficient at 8.2 and 5.6%, respectively. The effect of configurations on ELALC was investigated. ELALCs with inclined connection tubes and with close downcomer were compared with regular ELALC in terms of hydrodynamic and gas-liquid mass transfer behaviors. The two configurations presented large agglomerate of gas bubbles on the top connection tubes which resulted in more gas holdups and less downcomer liquid velocity when compared with regular ELALC. The mathematical model was developed based on the mass conservation principals to predict the gas-liquid mass transfer in the ELALC. Basically ELALC was represented by a series of reactors, i.e. the riser, downcomer, top and bottom connection tubes were represented by the dispersion model, and the two gas separators represented by the stirred tank model. The simulation results were found to be reasonably accurate for all experimental conditions employed in this work. |
Other Abstract: | วัตถุประสงค์ของงานวิจัยนี้คือการศึกษาประสิทธิภาพของถังสัมผัสแบบอากาศยกชนิดไหลวนภายนอกต่อค่าทางอุทกพลศาสตร์และการถ่ายเทมวลสาร โดยการเปลี่ยนความยาวของท่อที่ต่อระหว่างส่วนให้อากาศและส่วนที่ไม่ให้อากาศ เปลี่ยนความสูงของส่วนให้อากาศและส่วนที่ไม่ให้อากาศ และทำการเปลี่ยนแปรงรูปร่างของถังสัมผัสแบบอากาศยก ซึ่งกำหนดอัตราส่วนระหว่างพื้นที่ในการไหลลงและพื้นที่ในการไหลขึ้นของของไหลไว้คงที่ที่ 0.269 จากผลการศึกษาแสดงให้เห็นว่าการเปลี่ยนแปลงรูปร่างของถังสัมผัสอากาศชนิดไหลวนภายนอกนี้มีผลต่อปริมาณก๊าซในระบบ ความเร็วของของเหลว และค่าการถ่ายเทมวลสาร โดยผลของการเพิ่มความยาวของท่อที่ต่อระหว่างส่วนให้อากาศและส่วนที่ไม่ให้อากาศ และผลจากการเพิ่มความสูงของส่วนให้อากาศและไม่ให้อากาศมีผลในทิศทางเดียวกันคือ เมื่อเพิ่มความยาวของท่อที่ต่อระหว่างส่วนให้อากาศและส่วนที่ไม่ให้อากาศจาก 20 ถึง 40 เซนติเมตร และเพิ่มความสูงของส่วนให้อากาศและไม่ให้อากาศจาก 100 ถึง 140 เซนติเมตร พบว่าการเคลื่อนที่ของของเหลวเร็วขึ้น 11.3 และ 7.2 เปอร์เซ็นต์ ทำให้ปริมาณก๊าซในระบบลดลง 8.6 และ 4.3 เปอร์เซ็นต์ และค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทมวลสารเชิงปริมาตรลดลง 8.2 และ 5.6 เปอร์เซ็นต์ ตามลำดับ และเมื่อทำการเปลี่ยนแปลงรูปร่างที่แตกต่างกันพบว่า รูปร่างของถังสัมผัสแบบอากาศยกแบบที่มีส่วนที่ต่อระหว่างส่วนให้อากาศและส่วนที่ไม่ให้อากาศเป็นลักษณะเฉียงลงและรูปร่างของถังสัมผัสแบบอากาศยกแบบปิดในส่วนของการแยกก๊าชในส่วนที่ไม่ให้อากาศ จากผลการทดลองพบว่า รูปแบบทั้งสองแบบนี้แสดงผลของความเร็วของของเหลวที่ลดลง ปริมาณก๊าซในระบบเพิ่มขึ้น และค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทมวลสารเชิงปริมาตรเพิ่มขึ้นเมื่อเทียบกับรูปแบบของถังสัมผัสแบบอากาศยกในรูปแบบปรกติ ในการทำวิจัยนี้ ยังได้ทำการออกแบบโมเดลทางคณิตศาสตร์เพื่อทำนายค่าการละลายของออกซีเจนในของเหลวของถังสัมผัสแบบอากาศยกชนิดไหลวนภายนอก โดยการจำลองถังสัมผัสแบบอากาศยกชนิดไหลวนภายนอกเป็นอนุกรมของถังปฏิกิริยา ซึ่งได้แก่ ส่วนที่ให้อากาศ ส่วนที่ไม่ให้อากาศ ส่วนของท่อที่ต่อระหว่างส่วนที่ให้อากาศและไม่ให้อากาศทั้งด้านบนและด้านล่างถูกจำลองให้เป็นโมเดลของการกระจายตัว และส่วนที่ทำการแยกอากาศทั้งสองด้านถูกจำลองให้เป็นโมเดลของถังกวน ผลจากการคำนวณที่ได้จากโมเดลแสดงให้เห็นว่า แม้ว่าถังสัมผัสแบบอากาศยกในงานวิจัยนี้จะมีหลายรูปแบบส่งผลให้มีค่าการละลายของออกซีเจนที่หลากหลาย แต่เมื่อทำการเปรียบเทียบระหว่างค่าการละลายของก๊าชออกซีเจนที่ได้จากการทดลองและจากผลการคำนวณของโมเดลนั้นพบว่ามีค่าใกล้เคียงกันในทุกรูปแบบของถังสัมผัสแบบอากาศยกที่ได้ทำการศึกษาในงานวิจัยนี้ |
Description: | Thesis (M.Eng.)--Chulalongkorn University, 2007 |
Degree Name: | Master of Engineering |
Degree Level: | Master's Degree |
Degree Discipline: | Chemical Engineering |
URI: | http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/16450 |
URI: | http://doi.org/10.14457/CU.the.2007.1468 |
metadata.dc.identifier.DOI: | 10.14457/CU.the.2007.1468 |
Type: | Thesis |
Appears in Collections: | Eng - Theses |
Files in This Item:
File | Description | Size | Format | |
---|---|---|---|---|
Yuttana_Ru.pdf | 1.51 MB | Adobe PDF | View/Open |
Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.