Experimental and numerical analyses of flow-limited chemical reactions in laminar and turbulent regimes

Aquesta tesis es divideix en tres blocs on s’analitza l’efecte de diferents règims de flux en reaccions químiques. El primer bloc analitza una base de dades obtinguda a partir de simulació numèrica d’un flux reactiu i turbulent en una canal a baix nombre de Reynolds. Un dels reactius es alliberat al...

ver descrição completa

Detalhes bibliográficos
Autor: Sancho Conde, Irene
Formato: tesis doctoral
Estado:Versión publicada
Fecha de publicación:2015
País:España
Recursos:CBUC, CESCA
Repositorio:TDR. Tesis Doctorales en Red
OAI Identifier:oai:www.tdx.cat:10803/306438
Acesso em linha:http://hdl.handle.net/10803/306438
Access Level:acceso abierto
Palavra-chave:Reacció química
Reacción química
Chemical Reaction
Fluxos turbulents
Flujos turbulentos
Turbulent flows
Fluxos laminars
Flujos laminares
Laminar flows
00
531/534
62
66
id ES_b0cdbb8ff8d3162964ee0ce4de06c765
oai_identifier_str oai:www.tdx.cat:10803/306438
network_acronym_str ES
network_name_str España
repository_id_str
dc.title.none.fl_str_mv Experimental and numerical analyses of flow-limited chemical reactions in laminar and turbulent regimes
title Experimental and numerical analyses of flow-limited chemical reactions in laminar and turbulent regimes
spellingShingle Experimental and numerical analyses of flow-limited chemical reactions in laminar and turbulent regimes
Sancho Conde, Irene
Reacció química
Reacción química
Chemical Reaction
Fluxos turbulents
Flujos turbulentos
Turbulent flows
Fluxos laminars
Flujos laminares
Laminar flows
00
531/534
62
66
title_short Experimental and numerical analyses of flow-limited chemical reactions in laminar and turbulent regimes
title_full Experimental and numerical analyses of flow-limited chemical reactions in laminar and turbulent regimes
title_fullStr Experimental and numerical analyses of flow-limited chemical reactions in laminar and turbulent regimes
title_full_unstemmed Experimental and numerical analyses of flow-limited chemical reactions in laminar and turbulent regimes
title_sort Experimental and numerical analyses of flow-limited chemical reactions in laminar and turbulent regimes
dc.creator.none.fl_str_mv Sancho Conde, Irene
author Sancho Conde, Irene
author_facet Sancho Conde, Irene
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Pallarès Curto, Jorge María
Vernet Peña, Anton
Universitat Rovira i Virgili. Departament d'Enginyeria Mecànica
dc.subject.none.fl_str_mv Reacció química
Reacción química
Chemical Reaction
Fluxos turbulents
Flujos turbulentos
Turbulent flows
Fluxos laminars
Flujos laminares
Laminar flows
00
531/534
62
66
topic Reacció química
Reacción química
Chemical Reaction
Fluxos turbulents
Flujos turbulentos
Turbulent flows
Fluxos laminars
Flujos laminares
Laminar flows
00
531/534
62
66
description Aquesta tesis es divideix en tres blocs on s’analitza l’efecte de diferents règims de flux en reaccions químiques. El primer bloc analitza una base de dades obtinguda a partir de simulació numèrica d’un flux reactiu i turbulent en una canal a baix nombre de Reynolds. Un dels reactius es alliberat al llarg del centre del canal i l’altre prop de les parets. Aquesta distribució produeix dues capes de barreja reactiva. Les fluctuacions de la concentració de les especies químiques es processen per determinar la contribució de les fluctuacions a petita i a gran escala en les capes de barreja. L’anàlisi s’estén per explicar les estructures de flux obtingudes. El segon bloc estudia un flux laminar i reactiu en una cavitat cilíndrica amb la paret superior rotativa. L’efecte de les diferents estructures de flux, obtingudes a diferents nombres de Reynolds en una reacció irreversible àcid-base, es mesura experimentalment amb les tècniques de PIV i PLIF, i numèricament a través de simulació on s’utilitzen volums finits. Les estructures de flux observades, les bombolles de recirculació en els trencaments de vòrtex així com els perfils numèrics de velocitat, estan d’acord amb els resultats experimentals i amb estudis previs. La comparació entre els contorns experimentals i numèrics de concentració de base a Re=1000 i 1500 es troben en concordança. A nombres de Reynolds més elevats, aquests contorns dintre del trencament del vòrtex difereixen. El tercer bloc analitza la taxa de partícules magnètiques depositades en les parets d’un microcanal. Un imant permanent es col•loca fora del canal per induir la deposició de les partícules que s’introdueixen a diferents caudals. S’utilitza un model matemàtic per simular la deposició de les partícules paramagnètiques i s’observa que a caudals elevats, els resultats numèrics i experimentals són consistents.
publishDate 2015
dc.date.none.fl_str_mv 2015
2015
2015
dc.type.none.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
format doctoralThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.none.fl_str_mv http://hdl.handle.net/10803/306438
url http://hdl.handle.net/10803/306438
dc.language.none.fl_str_mv Inglés
language_invalid_str_mv Inglés
dc.rights.none.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv 144 p.
application/pdf
application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Universitat Rovira i Virgili
publisher.none.fl_str_mv Universitat Rovira i Virgili
dc.source.none.fl_str_mv TDX (Tesis Doctorals en Xarxa)
reponame:TDR. Tesis Doctorales en Red
instname:CBUC, CESCA
instname_str CBUC, CESCA
reponame_str TDR. Tesis Doctorales en Red
collection TDR. Tesis Doctorales en Red
repository.name.fl_str_mv
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1869416857169035264
spelling Experimental and numerical analyses of flow-limited chemical reactions in laminar and turbulent regimesSancho Conde, IreneReacció químicaReacción químicaChemical ReactionFluxos turbulentsFlujos turbulentosTurbulent flowsFluxos laminarsFlujos laminaresLaminar flows00531/5346266Aquesta tesis es divideix en tres blocs on s’analitza l’efecte de diferents règims de flux en reaccions químiques. El primer bloc analitza una base de dades obtinguda a partir de simulació numèrica d’un flux reactiu i turbulent en una canal a baix nombre de Reynolds. Un dels reactius es alliberat al llarg del centre del canal i l’altre prop de les parets. Aquesta distribució produeix dues capes de barreja reactiva. Les fluctuacions de la concentració de les especies químiques es processen per determinar la contribució de les fluctuacions a petita i a gran escala en les capes de barreja. L’anàlisi s’estén per explicar les estructures de flux obtingudes. El segon bloc estudia un flux laminar i reactiu en una cavitat cilíndrica amb la paret superior rotativa. L’efecte de les diferents estructures de flux, obtingudes a diferents nombres de Reynolds en una reacció irreversible àcid-base, es mesura experimentalment amb les tècniques de PIV i PLIF, i numèricament a través de simulació on s’utilitzen volums finits. Les estructures de flux observades, les bombolles de recirculació en els trencaments de vòrtex així com els perfils numèrics de velocitat, estan d’acord amb els resultats experimentals i amb estudis previs. La comparació entre els contorns experimentals i numèrics de concentració de base a Re=1000 i 1500 es troben en concordança. A nombres de Reynolds més elevats, aquests contorns dintre del trencament del vòrtex difereixen. El tercer bloc analitza la taxa de partícules magnètiques depositades en les parets d’un microcanal. Un imant permanent es col•loca fora del canal per induir la deposició de les partícules que s’introdueixen a diferents caudals. S’utilitza un model matemàtic per simular la deposició de les partícules paramagnètiques i s’observa que a caudals elevats, els resultats numèrics i experimentals són consistents.Esta tesis se divide en tres bloques donde se analiza el efecto de diferentes regímenes de flujo en reacciones químicas. El primer bloque analiza una base de datos obtenida a partir de simulación numérica de un flujo reactivo y turbulento en un canal a bajo número de Reynolds. Uno de los reactivos se libera a lo largo del centro del canal y el otro cerca de las paredes. Esta distribución produce dos capas de mezcla reactiva. Las fluctuaciones de la concentración de las especies químicas se procesan para determinar la contribución de las fluctuaciones a pequeña y a gran escala en las capas de mezcla. El análisis se extiende para explicar las estructuras de flujo obtenidas. El segundo bloque estudia un flujo laminar y reactivo en una cavidad cilíndrica con la pared superior rotativa. El efecto de las diferentes estructuras de flujo, obtenidas a diferentes números de Reynolds en una reacción irreversible ácido-base, se mide experimentalmente con las técnicas PIV y PLIF, y numéricamente a través de simulaciones que utilizan volúmenes finitos. Las estructuras de flujo observadas, las burbujas de recirculación en los rompimientos de vórtice así como los perfiles numéricos de velocidad están de acuerdo con los resultados experimentales y con estudios previos. La comparación entre los contornos experimentales y numéricos de concentración de base a Re=1000 y 1500 están en concordancia. A números de Reynolds más elevados, estos contornos dentro del rompimiento de vórtice difieren. El tercer bloque analiza la tasa de partículas magnéticas depositadas en las paredes de un microcanal. Un imán permanente se coloca fuera del canal para inducir la deposición de las partículas que se introducen a diferentes caudales. Se utiliza un modelo numérico para simular la deposición de partículas paramagnéticas y se observa que a caudales elevados, los resultados numéricos y experimentales son consistentes.This thesis is divided in three blocks where the effect of different flow regimes in chemical reactions are analysed. First block analyses a database obtained from a direct numerical simulation of the turbulent reacting flow in a plane channel at low Reynolds number. One reactant is released along a line source at the center of the channel and the other near the walls. This distribution produces two reacting mass transfer mixing layers. The fluctuations of the concentration of the chemical species are processed to determine the contribution of the large and the small-scale fluctuations in the reacting mass transfer mixing layers. The analysis is extended to educe flow structures obtained. The second block analyses a laminar reactive flow in a cylindrical cavity with a rotating end wall. The effect of the different flow structures obtained at different Reynolds numbers on the irreversible fast acid-base neutralization is measured with a simultaneous PIV and PLIF techniques and simulated numerically with a finite volume code. The observed flow structure, the recirculation bubbles in the vortex breakdown regions as well as the numerical velocity profiles are in agreement with the measurements and with previous studies. The comparison between the experimental and numerical contours of concentration of base at Re=1000 and 1500 are in general agreement. At larger Reynolds numbers, the experimental and numerical contours of concentration of base inside the vortex breakdown differ. The third part analyses the rate of deposition of magnetic particles on the walls of microchannel. A permanent magnet is placed out of the channel to induce the deposition of the particles which are introduced at different flow rates. Additionally, a numerical model to simulate the deposition of the paramagnetic particles is studied and it is observed that, at high flow rates, the experimental and numerical results are consistent.Universitat Rovira i VirgiliPallarès Curto, Jorge MaríaVernet Peña, AntonUniversitat Rovira i Virgili. Departament d'Enginyeria Mecànica201520152015info:eu-repo/semantics/doctoralThesisinfo:eu-repo/semantics/publishedVersion144 p.application/pdfapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10803/306438TDX (Tesis Doctorals en Xarxa)reponame:TDR. Tesis Doctorales en Redinstname:CBUC, CESCAInglésADVERTIMENT. L'accés als continguts d'aquesta tesi doctoral i la seva utilització ha de respectar els drets de la persona autora. Pot ser utilitzada per a consulta o estudi personal, així com en activitats o materials d'investigació i docència en els termes establerts a l'art. 32 del Text Refós de la Llei de Propietat Intel·lectual (RDL 1/1996). Per altres utilitzacions es requereix l'autorització prèvia i expressa de la persona autora. En qualsevol cas, en la utilització dels seus continguts caldrà indicar de forma clara el nom i cognoms de la persona autora i el títol de la tesi doctoral. No s'autoritza la seva reproducció o altres formes d'explotació efectuades amb finalitats de lucre ni la seva comunicació pública des d'un lloc aliè al servei TDX. Tampoc s'autoritza la presentació del seu contingut en una finestra o marc aliè a TDX (framing). Aquesta reserva de drets afecta tant als continguts de la tesi com als seus resums i índexs.info:eu-repo/semantics/openAccessoai:www.tdx.cat:10803/3064382026-06-14T12:46:07Z
score 15.198674

Registos relacionados