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회전 막대 반응기의 분리 강도를 통해 거대 혼합을 특성화하기 위한 실험 및 CFD 기술 검토

A review of experimental and CFD techniques to characterize macromixing via the intensity of segregation in a rotating bar reactor

Abdelgadir Bashir Banaga1,2,3†, Zeinab A. M. Khalel1,2
1Research Center of Sudan for High Gravity Engineering and Technology, Khartoum, Sudan, 2Sudan University of Science and Technology, P.O. Box 72, Khartoum 11111, Sudan, 3Research Center of the Ministry of Education for High Gravity Engineering and Technology, Beijing University of Chemical Technology, Beijing 100029, PR China
In Press, Journal Pre-proof, Available online 1 November 2024

Abstract

매크로믹싱을 분석하고 설명하기 위해 여러 실험 및 전산유체역학(CFD) 방법이 개발되었습니다. 이 리뷰에서는 회전 막대 반응기(RBR)의 매크로 혼합 측정 방법에 대한 개요를 제공하고 농도 장을 기반으로 한 평가를 제공합니다. 농도는 분리 강도(Is)를 정의하는 데 직접 사용되며 회전 막대 반응기의 거대 혼합을 반영할 수 있습니다. 또한, 분리의 강도를 표현하는 데 사용할 수 있는 기술에 대한 조사를 보여줍니다. 본 연구는 세 가지 주요 부분으로 구성된다. 처음 두 부분에서는 RBR의 반출 전도도, 평면 레이저 유도 형광 및 전기 저항 단층 촬영 방법에 대한 일반적인 경향을 설명합니다. 공정 단계, 사용된 재료 및 계산 세트가 분석되었습니다. 세 번째 부분에서는 시뮬레이션 모델 CFD와 사용된 방정식, 경계 조건, 편석 강도 계산 단계 등 필요한 매개변수에 대해 논의했습니다. 이후 매크로 혼합을 평가하는 정확한 방법으로 CFD를 사용할 수 있음을 명확히 했습니다. 각 기법별로 작업절차와 방정식을 명확하게 정리하여 분리강도를 계산하였습니다. 사용 가능한 실험 기술을 장점, 단점, 특성화 기능 및 적용 범위 측면에서 검토하고 비교했습니다.
Several experimental and computational fluid dynamics (CFD) methods have been created to analyze and describe macromixing. This review gives an overview of the measurement methods of macromixing in a rotating bar reactor (RBR) and delivers an assessment based on the concentration field. The concentrations are directly used to define the intensity of segregation (Is), and can reflect macromixing in a rotating bar reactor. Additionally, shows the investigations of the techniques available for portraying the intensity of segregation. This study is structured into three main parts. In the first two parts, general trends for the carry-out Conductivity, Planar Laser-Induced Fluorescence, and Electrical Resistance Tomography method in RBR. The process steps, materials used, and set of calculations were analyzed. In the third part, the simulation model CFD, and the required parameters such as the equations used, boundary conditions, and calculation steps of the intensity of segregation were discussed. Afterward, clarified the availability of using CFD as an accurate method to assess macromixing. In each technique, the work procedures, and the equations have been organized clearly to calculate the intensity of segregation. The experimental techniques available were reviewed and compared in terms of their advantages, disadvantages, characterization capabilities, and scope of application.

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