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PROGRAMMA DI RICERCA 2005

italiano - english
Programmi di ricerca simili:
Classificazione scientifico-disciplinare
Classificazione brevettuale
Classificazione geografica
Bibliografia
Note: For space reasons, most of the titles have been shortened.

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49. A. Bakker, H.E.A. Van den Akker: A computational model for the gas-liquid flow in stirred reactors; Chem Eng Res Des 72, 594 (1994)
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58. M.F. Goz et al.: Study of numerical instabilities in Lagrangian tracking of bubbles etc.; Computers & Chem Eng 28, 2727 (2004).
59. R.E.G. Poorte, A. Biesheuvel: Experiments on the motion of gas bubbles in turbulence etc.; J Fluid Mech 461, 127 (2002).
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Parole Chiave
FLUIDODINAMICA MULTIFASE; SISTEMI E REATTORI GAS-LIQUIDO; FLUIDODINAMICA COMPUTAZIONALE; MISCELAZIONE E TEORIA DELLA MISCELAZIONE; BOLLE DI GAS E COALESCENZA; TRASPORTO DI MATERIA GAS-LIQUIDO; INSTABILITÀ; MACRONSTABILITÀ; AGITATORI MULTIPLI; GIRANTI AUTOASPIRANTI

Modellazione avanzata e validazione sperimentale di dettaglio della fluidodinamica di reattori gas-liquido agitati per processi chimici e biotecnologici

Università degli Studi di Bologna
Abstract
Obiettivo di questo progetto di ricerca è lo studio della modellazione fluidodinamica di reattori gas-liquido agitati meccanicamente per una più efficace previsione del loro comportamento nonché per una migliore comprensione delle basi fisiche del loro comportamento. Verrà inoltre analizzata l'influenza della loro fluidodinamica su selezionati aspetti riguardanti la prestazione in ambiti di rilevante interesse quali, ad esempio, quello delle biotecnologie. Lo studio comporterà attività di tipo sperimentale, modellistico, fondamentale e numerico. Il programma si svilupperà su quattro linee strettamente interconnesse: (a) simulazioni CFD di reattori gas-liquido e validazione dei risultati con dati sperimentali, (b) indagine sperimentale della fluidodinamica dei reattori gas-liquido agitati, (c) analisi teorica di tipo fondamentale circa il moto di bolle in un liquido, (d) indagine circa l'influenza della fluidodinamica su selezionati aspetti relativi alla prestazione dei reattori.
Il punto (a) è l'obiettivo principale e di riferimento del progetto e riguarderà due tipi di reattori gas-liquido agitati, vale a dire apparati con alimentazione del gas tramite distributore e sistemi auto aspiranti. Le simulazioni CFD saranno effettuate con codici commerciali, implementati con modelli di coalescenza/rottura delle bolle, di trascinamento delle bolle in un liquido turbolento, ecc. I risultati delle simulazioni saranno analizzati in termini di campo di moto del liquido >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca
Franco MAGELLI Università degli Studi di BOLOGNA
Obiettivo del Programma di Ricerca
Il progetto di ricerca che qui si propone riguarda la modellazione di apparati gas-liquido agitati meccanicamente. Lo scopo è di affinare gli strumenti di previsione della loro prestazione e di migliorane l'affidabilità nella progettazione. Lo studio sarà sviluppato attraverso azioni coordinate delle quattro unità di ricerca proponenti e comporterà analisi di tipo sperimentale, modellistico, fondamentale e numerico.
Il programma sarà incentrato sui seguenti aspetti:
(a) Simulazioni CFD di reattori gas-liquido e validazione dei risultati con dati sperimentali
(b) Indagine sperimentale della fluidodinamica dei reattori gas-liquido agitati.
(c) Analisi teorica di tipo fondamentale circa il moto di bolle in un liquido.
(d) Indagine circa l'influenza della fluidodinamica su aspetti legati alla prestazione dei reattori (limitatamente al trasporto di materia ed a problemi di degradazione di materiali).

Il punto (a) è l'obiettivo di riferimento del progetto, mentre i punti (b-d) forniranno informazioni complementari e di rilievo, utili anche per una modellazione più affidabile degli apparati. Da tale punto di vista, questo programma è l'estensione a sistemi gas-liquido di attività svolte in precedenza dai proponenti nell'ambito dei reattori solido-liquido (es.: Montante et al.,Chem. Eng. Res. Des., 79, 1005, 2001; Cerbelli et al., Int. J. Multiphase Flow, 30, 675, 2004). Gli obiettivi del progetto possono essere utilmente articolati >>>

Durata
24 mesi
Base di partenza scientifica nazionale o internazionale
L'impiego di apparati e reattori multifase agitati meccanicamente è assai diffuso nei processi industriali, sicché questi sono stati oggetto di numerose ed approfondite indagini da alcuni decenni. E tuttavia le conoscenze finora acquisite sono tutt'altro che soddisfacenti, al punto che la previsione del comportamento di tali apparati è tuttora affetta da notevoli incertezze [1]. Il presente progetto di ricerca è incentrato sullo studio del comportamento di apparati gas-liquido, assai importanti per processi dell'industria chimica, delle specialità, farmaceutica e biotecnologica, come pure in applicazioni per la protezione ed il risanamento ambientale. Gli apparati più usati in tale ambito sono reattori agitati meccanicamente (con gas alimentato tramite dispersore o auto aspiranti), le colonne a gorgogliamento, gli air-lift, i ‘plunging jet', ecc.

Tema specifico del progetto è lo studio della fluidodinamica dei reattori gas-liquido agitati [2], che può influenzare in modo significativo l'entità del trasporto di materia, delle trasformazioni chimiche e biochimiche ed è potenzialmente dannosa per alcune sostanze. Per i reattori con gas alimentato tramite dispersore, i principali aspetti ricompresi nel termine fluidodinamica sono il comportamento globale (cui si riferiscono parametri quali consumo di potenza, tempo di miscelazione, hold-up di gas), quello locale (con particolare riferimento alle zone vicine alle pale e all'agitatore) e la modellazione >>>