Manuel Brehmer

For developing a control system for these agitators, the analysis focused on the rheological characteristics of digestates, the open jet in non-Newtonian fluids and the flow conditions in a biogas reactor. In addition to a clearly visible shear-thinning effect, the viscoelastic proportion of these substrates was also determined. Depending on the stirrer speed and the rheology, the angle of spread varies and a reverse flow can occur directly at the stirrer. Therefore, not only can the position of the stirrer be used to optimise the flow field. The conical spreading of the liquid jet also enhance the mixing process. By using thrust measurements, their suitability as controlled process variables could be demonstrated.

BADANIA DOŚWIADCZALNE NAD ROZWOJEM SYSTEMU STEROWANIA MIESZADEŁ W INSTALACJACH BIOGAZU

W pracy przedstawiono możliwość sterowania mieszadłami w oparciu o analizę charakterystyki reologicznej odpadów pofermentacyjnych, przepływu w płynach nienewtonowskich oraz warunków przepływu w reaktorach biogazu. W zależności od szybkości mieszania i reologii zmienia się kąt rozprzestrzeniania i możliwy jest przepływ wsteczny bezpośrednio przy mieszadle – oprócz położenia mieszadła również stożkowe rozprowadzanie strumienia cieczy może wzmacniać proces mieszania. Potwierdzono przydatność pomiarów tensometrycznych do kontroli zmiennych procesowych.

In this work, a tool for calculating viscoelastic flows with rotating geometries in OpenFOAM based on the finite-volume method is presented. The tool combines the split-stress tensor approach and viscoelastic differential constitutive equations with the sliding-mesh technique. With this tool, a CFD simulation was run for a geometry of a spherical stirrer in an aqueous solution of carboxyl cellulose. Additionally, a rheological characterisation of that solution was conducted. For validation, the simulations were compared with flow field data acquired through particle image velocimetry measurements.