Using a New Interfacial Area Transport Equation to Predict Interfacial Area in Co-current Jet Mixers

• Published in: Canadian journal of chemical engineering 2002-08, Vol.80 (4), p.1-10
• Main Authors: Yarbro, Stephen L., Long, Richard L.
• Format: Article
• Language: English
• Subjects: co-current jet mixers two-phase flow; interfacial area transport equations
• ISSN: 0008-4034; 1939-019X
• DOI: 10.1002/cjce.5450800416

In multiphase operations, such as liquid‐liquid or gas‐liquid systems, the interfacial area affects the interfluid heat, mass and momentum transfer and ultimately, the overall equipment performance. To better understand the mixing process, we developed a multi‐fluid model that predicts interfacial area for kerosene‐water mixtures in co‐current jet mixers. The model has ensemble‐averaged conservation equations for each fluid and includes a transport equation, derived from an overall energy balance, for the interfacial area concentration. In the model, the mechanical energy of the continuous phase creates interfacial area. Comparing the final, one‐dimensional model to experimental data proved the model is accurate. Over 93% of the calculated and experimental data obtained from 0.027 inch and 0.041 inch diameter co‐current jet mixers compared within 15%. Dans les opérations polyphasiques, comme les systèmes liquide‐liquide ou gaz‐liquide, la surface interfaciale influe sur les transferts inter‐fluides de chaleur, de matière et de quantité de mouvement et donc sur la performance globale des équipements. Pour mieux comprendre le procédé de mélange, nous avons mis au point un modèle multifluide qui prédit la surface interfaciale pour des mélanges kérosène‐eau dans des mélangeurs cocourants à jets. Le modèle comprend des équations de conservation globalement moyennées pour chaque fluide ainsi qu'une équation de transport, établie à partir d'un bilan énergétique global, pour la concentration de la surface interfaciale. Dans ce modèle, l'énergie mécanique de la phase continue crée la surface interfaciale. La comparaison entre le modèle unidimensionnel final et les données expérimentales démontre la bonne précision du modèle. Plus de 93 % des données calculées et expérimentales obtenues pour des mélangeurs cocourants à jets de 0,027 à 0,041 pouces de diamètre sont comparables à 15 % près.