Experimental measurements and simulation of mixing and chemical reaction in a stirred tank

• Published in: Canadian journal of chemical engineering 1998-06, Vol.76 (3), p.657-669
• Main Authors: Zipp, Robert P., Patterson, Gary K.
• Format: Article
• Language: English
• Subjects: chemical reactor; concentration measurement; mixing; simulation; stirred tank; turbulence
• ISSN: 0008-4034; 1939-019X
• DOI: 10.1002/cjce.5450760338

Effects of mixing on the rate of second‐order chemical reactions have been studied by measuring the time‐average degree of conversion at enough points in a steady‐state, continuous‐flow stirred reactor to provide comparisons with numerical simulations of the same reactions using a standard Reynolds‐averaged turbulence simulation code with an added closure. The reactants were introduced in widely separated feed streams in order to provide a difficult test for the measurements and simulations. Concentration and segregation measurements were made with two fluorescence based methods ‐ one remote and one using a fiber optic probe. The rates of mixing and reaction were simulated using the Corrsin mixing term and the Spalding segregation production term with the Paired‐Interaction reaction closure term. On a étudié les effets du mélange sur la cinétique des réactions chimiques de deuxième ordre en mesurant le degré de conversion moyenné dans le temps pour un nombre impotant de points dans un réacteur agité à écoulement continu en régime permanent. Ces effets mesurés ont été comparés à des simulations numériques effectués avec un code de simulation de la turbulence de Reynolds moyenne classique muni d'une condition de clǒture. Les réactifs ont été introduits dans des courants d'alimentation largement séparés afin de fournir un test difficile pour les mesures et simulations. Des mesures de concentration et de ségrégation ont été prises avec deux méthodes s'appuyant sur la fluorescence ‐ l'une à distance et l'autre à l'aide d'une sonde à fibres optiques. Les vitesses de mélange et de réaction ont été simulées par une terme de mélange de Corrsin et le terme de production de ségrégation de Spalding avec le terme de clǒture de réaction à interaction jumelée.