Mô hình CFD-DEM-PBM đa quy mô tiết lộ quy luật phân hủy và kết tụ polymer trong lò phản ứng khuấy áp suất cao

Một nghiên cứu được công bố trong Polymer Degradation and Stability volume 255 (tháng 1 năm 2027), được hoàn thành bởi Artur Wodołażski với tiêu đề “Multiscale CFD – DEM – PBM modelling of polymer degradation and agglomeration during hydrothermal liquefaction in a stirred high pressure reactor”” Công việc tập trung vào sự suy thoái và đoàn tụ polymer trong quá trình hóa lỏng nhiệt nước bên trong lò phản ứng áp suất cao khuấy, sử dụng khung mô hình đa quy mô kết hợp cơ học chất lỏng tính toán (CFD), phương pháp phần tử rời rạc (DEM) và mô hình cân bằng quần thể (PBM) để mô tả kết hợp dòng chảy, chuyển động hạt và sự tiến hóa phân bố kích thước hạt trong lò phản ứng.

Phương pháp luận

Nghiên cứu thống nhất trường dòng pha liên tục, động lực học hạt rời rạc và cân bằng nhóm hạt trong một hệ thống đa quy mô: CFD khắc họa dòng chảy chất lỏng trong lò phản ứng và môi trường truyền nhiệt, DEM theo dõi hành vi va chạm và tích tụ giữa các hạt, PBM được sử dụng để mô tả sự tiến hóa của phân bố kích thước hạt. Sau khi kết hợp cả ba, nó có thể phản ánh xu hướng đoàn tụ trong điều kiện hỗn hợp vĩ mô và quy mô hạt vi mô cùng một lúc. Đối với quá trình phân hủy polymer xảy ra ở nhiệt độ và áp suất cao, điều kiện khuấy mạnh, ý tưởng đa quy mô này giúp liên kết điều kiện làm việc của lò phản ứng với sự thay đổi hình dạng vật liệu.

Đối với nghiên cứu lão hóa và ổn định polymer

Hóa lỏng nhiệt nước thuộc về môi trường nhiệt nước cực đoan, polymer trong điều kiện như vậy sẽ trải qua các quá trình phức tạp như phá vỡ chuỗi, phá vỡ hình dạng và tái tập hợp các hạt. Nghiên cứu này gợi ý rằng sự lão hóa polymer không chỉ là sự suy thoái chuỗi phân tử ở cấp độ hóa học, dòng chảy và trạng thái hỗn hợp trong lò phản ứng, tần suất va chạm hạt cũng sẽ ảnh hưởng đến sự phân bố kích thước hạt và mức độ đoàn tụ của sản phẩm suy thoái. Đối với các nhà nghiên cứu và phát triển tham gia vào việc thiết kế ổn định thời tiết và hệ thống chống oxy, quan điểm này nhấn mạnh: Khi đánh giá sự ổn định của vật liệu trong môi trường khắc nghiệt, ngoài việc tập trung vào hiệu quả bảo vệ hóa học của hệ thống chống oxy và các thành phần ổn định quang học như HALS và UVA, các điều kiện lưu động trong quá trình chế biến và sử dụng cũng có thể thay đổi biểu hiện của sự suy thoái và kết hợp. Trong thiết kế hệ thống ghép đôi, các chương trình ổn định thường cần phải tính đến sự ổn định xử lý và ổn định thời tiết lâu dài. Phương pháp ghép nối đa quy mô được mô tả bởi mô hình này cung cấp các công cụ để liên kết điều kiện làm việc quy mô lò phản ứng với hành vi đoàn tụ quy mô hạt, trong tương lai hoặc có thể hỗ trợ sự hiểu biết về sự phân tán và hiệu quả hoạt động của chất ổn định trong điều kiện nhiệt độ cao và trường dòng phức tạp. Tuy nhiên, nghiên cứu này tập trung vào quá trình hóa lỏng nhiệt nước, có sự khác biệt so với chế biến polymer thông thường hoặc kịch bản lão hóa ngoài trời, kết luận rằng việc di chuyển trực tiếp đến thiết kế hệ thống chống oxy và ổn định ánh sáng vẫn cần thận trọng. Nguồn

• chỉ cung cấp tiêu đề, số lượng tạp chí và thông tin tác giả, tóm tắt và chi tiết toàn văn không được đưa ra trong nguồn, tham số mô hình, dữ liệu xác minh và kết luận cụ thể không thể được xác minh.
• Kịch bản nghiên cứu là lò phản ứng khuấy áp suất cao hóa lỏng nhiệt nước, không giống như môi trường ứng dụng thông thường của các chất phụ trợ polymer, sự ổn định thời tiết và thực hành hệ thống chống oxy cần được xác minh thêm. Nguồn không cho biết liệu mô hình có liên quan đến các loại chất ổn định cụ thể hoặc công thức hệ thống ghép đôi hay không, và các liên kết liên quan thuộc về việc giải thích mở rộng quan điểm của ngành.

Nguồn:Multiscale CFD–DEM–PBM modelling of polymer degradation and agglomeration during hydrothermal liquefaction in a stirred high pressure reactor， Do Hợp Nhuận hóa chất chỉnh lý.