Vis enkel innførsel

dc.contributor.advisorJakobsen, Hugo Atle
dc.contributor.advisorHillestad, Magne
dc.contributor.advisorSolsvik, Jannike
dc.contributor.authorVik, Camilla Berge
dc.date.accessioned2019-03-22T13:34:32Z
dc.date.available2019-03-22T13:34:32Z
dc.date.issued2018
dc.identifier.isbn978-82-326-3373-9
dc.identifier.issn1503-8181
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11250/2591357
dc.description.abstractSummary of thesis: A multifluid-PBE model for reactive bubbly flow Although electricity is transforming the transportation sector, liquid fuels are believed to remain in demand in the near future. With the desire for a renewable fuel, the production of biofuels based on sources such as logging waste through the Fischer-Tropsch synthesis may be a way to go. One of the potential reactor types for this process is the slurry bubble column. Slurry bubble columns for biofuels production may be very large (3-9 m diameter, 10-50 m high) and have high pressures (30 bar), temperatures (220 °C), and gas velocities (0.26 m/s). With turbulent three-phase flow undergoing frequent breakage and coalescence, and in addition chemical reactions, the system is challenging to describe mathematically. The work in this thesis was directed at extending a promising modeling framework for this type of flows – multifluid-PBE models – towards reactive bubbly flow. Based on granular theory, new formulations for the transport equations for species mass and temperature (heat) were derived for the dispersed phase. These were combined with already known transport equations for total mass and momentum, simplified and implemented in MATLAB to simulate the production of liquid fuels via the Fischer-Tropsch synthesis. The results showed that: · The framework of granular theory is suitable to derive transport equations for reactive bubbly flow. · The composition was dependent on bubble size. The transfer of reactants from inside the bubble and into the liquid phase may limit reactor performance when the bubbles are large enough, i.e. mass transfer limitations were observed. · The temperature was equal for all bubble sizes due to efficient heat transfer. The implemented model was static and cross-sectionally averaged. For future applications, the transient and radial dimensions are interesting. More work is needed to develop suitable mass transfer coefficients for the system and models for coalescence and breakage.nb_NO
dc.description.abstractNorwegian: Ein fleirfluid-populasjonsbalansemodell for reaktiv boblestrøyming Sjølv om elektrisitet er på full fart inn i transportbransjen, er det realistisk at etterspurnaden etter flytande drivstoff held seg på kort og mellomlang sikt. Om ikkje anna, så for å halde flya i lufta. Vi ynskjer oss bort frå petroleumsbasert drivstoff og vi ynskjer oss eit drivstoff som er fornybart. Ein del av vegen dit kan vere å produsere biodrivstoff frå biomasse av GROT – greiner, røter og toppar av tre – gjennom Fischer-Tropsch (FTS) syntesen. Ein av dei eigna reaktortypane i denne prosessen er ei slurry-boblekolonne. Slurry-boblekolonner for produksjon av biodrivstoff kan ha store dimensjonar, med diametrar på 3-10 meter og høgder på 10-50 meter. Dei kan ha høg temperatur og trykk, som 220 °C og 30 bar, og store gasshastigheitar (0.26 m/s), som gjev turbulent strøyming og mykje oppbrytning og koalesens. Med reaktanten i gassbobler, produktet i væskefasen og katalysatoren som faste partiklar utgjer dette eit utfordrande system å modellere matematisk. Avhandlinga omhandlar ei utviding av eit modellrammeverk som er lovande for boblestrøyming; fleirfluid-populasjonsbalansemodellar, til reaktiv boblestrøyming. Kjende modellar for granulærteori vart i avhandlinga utvida til å passe for boblestrøyming ved at boblene har lov til å ha ulik samansetjing (nytt her), hastigheit (gjort før) og temperatur (nytt her) avhengig av storleiken deira. Likningane vart så implementerte i MATLAB for å simulere produksjon av flytande drivstoff via Fischer-Tropsch-syntesen. Resultata viste at: · Granulærteori fungerer godt som rammeverk for å utlede transportlikningar for reaktiv boblestrøyming. · Samansetjinga er avhengig av boblestorleik. Overføringa av reaktantar frå boblefasen til katalysatoren (via væskefasen) kan vere avgrensa av masseoverføring når boblene er store nok. Det tyder at effektiviteten til reaktoren er avhengig av boblestorleiken – og at sistnemnde bør beskrivast godt. · Temperaturen er omtrent uavhengig av storleiken til boblene i dette systemet, då varmeoverføringa var særs effektiv. Dette kjenneteiknar òg slurry-boblekolonner, og var venta. Den implementerte modellen var statisk og tok kun omsyn til høgdelokasjonen og storleiken til boblene. I framtida kan det løne seg å utvide til ein dynamisk modell som i tillegg kan sjå på radiell fordeling av boblene. Meir arbeid trengs for å betre bestemme masseoverføringskoeffisienten for systemet – og for modellane for oppbrytning og koalesens.nb_NO
dc.language.isoengnb_NO
dc.publisherNTNUnb_NO
dc.relation.ispartofseriesDoktoravhandlinger ved NTNU;2018:291
dc.titleA multifluid-PBE model for reactive bubbly flow: Applied to biofuel production via the Fischer- Tropsch synthesis operated in a slurry bubble columnnb_NO
dc.typeDoctoral thesisnb_NO
dc.subject.nsiVDP::Technology: 500::Chemical engineering: 560nb_NO
dc.description.localcodedigital fulltext not avialablenb_NO


Tilhørende fil(er)

Thumbnail

Denne innførselen finnes i følgende samling(er)

Vis enkel innførsel