Analisi sperimentale sul comportamento di reattori operanti con emulsioni tramite tecniche ottiche

Le emulsioni trovano vasto impiego nell’industria chimica e di processo sia come metodo di separazione, come nel caso delle estrazioni liquido-liquido, che come tecnica per stabilizzare prodotti finiti in una matrice continua. L’interazione tra i diversi componenti gioca un ruolo cruciale nel definire la fluidodinamica di tali sistemi, ma si tratta di un fenomeno difficile da stimare e prevedere. Negli ultimi anni, la fluidodinamica computazionale (CFD) è emersa come un valido strumento per modellare questi processi, ma la sua affidabilità dipende fortemente dai dati sperimentali, essenziali per costruire e validare accuratamente i modelli. In questo contesto, il presente lavoro di tesi si è quindi proposto di caratterizzare la dispersione di sistemi liquido-liquido immiscibili in un tino agitato meccanicamente di geometria standard con l'obiettivo di fornire dati sperimentali per la validazione e il miglioramento dei modelli CFD. A tal fine, è stata determinata la distribuzione dimensionale (o Drop Size Distribution, DSD) della fase dispersa ottenuta a diverse condizioni operative tramite granulometria laser, una tecnica ottica non invasiva. L’analisi è stata condotta su emulsioni ottenute da tre oli siliconici con viscosità cinematiche di 2 cSt, 10 cSt e 100 cSt, allo 0.1%, 1% e 10% in frazione volumetrica. Ogni emulsione è stata analizzata a velocità di agitazione di 500 rpm, 600 rpm e 700 rpm, per un totale di 27 condizioni operative differenti. I dati ottenuti sono stati utilizzati per stimare il diametro medio di Sauter, o D32, in quanto parametro utilizzato sia nell’industria di processo che in modelli di fluidodinamica computazionale per quantificare il rapporto volume/area superficiale di fasi disperse, da cui dipende l’entità dei fenomeni di trasporto.