Analisi del fenomeno di sospensione di solidi in reattori agitati

Dal principio di conservazione della quantità di moto e di materia si ricava un sistema di equazioni che descrive il campo di moto di un fluido. Se il moto è turbolento non esiste una soluzione analitica e per trovare una soluzione occorre necessariamente far uso di potenti calcolatori che implementano velocemente alcuni algoritmi. Tale analisi è conosciuta con l'acronimo CFD che sta per Computational Fluid Dynamics. Nonostante siano stati sviluppati modelli per effettuare previsioni per un grande numero di situazioni, ancora nessuno studio ha prodotto una trattazione di validità generale; sicché a volte è necessario confrontare i modelli con un'indagine sperimentale. In questo modo è possibile ottenere un'approssimazione del campo di moto del fluido senza ricorrere alla CFD. Il lavoro di tesi svolto ha avuto come scopo la caratterizzazione dei fenomeni di sospensione in una porzione di spazio ben delimitata compresa tra la base di un recipiente cilindrico e l'estremità della girante. Il fenomeno per la fase liquida è stato studiato con il software della Dantec Dynamics e si basa sulla Particle Image Velocimetry (PIV), una tecnica sperimentale profondamente conosciuta oramai standardizzata e di facile ripetibilità. Per la fase solida è stata messa a punto una tecnica che individua le particelle in sospensione e grafica l'andamento del numero di particelle in funzione del tempo. Osservando i dati nel dominio del tempo è impossibile caratterizzare la sospensione. Tuttavia, si ricava un comportamento di tipo periodico se lo stesso segnale viene osservato nel dominio delle frequenze. Il lavoro di tesi ha messo in evidenza che il fenomeno di sospensione non è il risultato di un bilancio di forze sulle particelle allo stato stazionario ma è causato da fenomeni turbolenti transitori della fase liquida. Inoltre è stato ricavato che la sospensione è facilitata da alte velocità di rotazione e da un elevato numero di baffles.