Flashcards di Reattoristica e Dinamiche di Mixing

Serie di flashcards terminologiche basate sugli appunti di reattoristica chimica e dinamiche di mixing.

Macro-miscelazione (Mixing Distributivo)

Stadio della miscelazione responsabile della distribuzione spaziale del fluido sull'intero volume del reattore, finalizzato all'azzeramento dei gradienti macroscopici di concentrazione media di bulk.

Meso-miscelazione (Mixing Dispersivo)

Stadio della miscelazione a scala spaziale intermedia, dominato dalla disintegrazione turbolenta dei vortici e dallo stiramento meccanico (stretching) che riduce lo spessore delle strutture lamellari.

Micro-miscelazione (Mixing Diffusivo)

Stadio finale della miscelazione guidato dalla diffusione molecolare e dai moti browniani, indispensabile per raggiungere l'omogeneizzazione molecolare e permettere le collisioni reattive.

Blend Time (Tempo di Miscelazione $t_B$)

Intervallo temporale necessario affinché le fluttuazioni locali di concentrazione si smorzino stabilmente entro un intervallo ristretto (tipicamente il $5\text{\%}$) rispetto al valore finale di equilibrio.

Scala di Segregazione ($L_s$)

Misura geometrica della dimensione media dei pacchetti di fluido puro che conservano la propria identità prima di subire la diffusione molecolare.

Intensità di Segregazione ($I_s$)

Parametro adimensionale definito come la varianza quadratica media delle fluttuazioni locali di concentrazione rispetto al valore medio ideale ($I_s = \frac{\sigma_s^2}{\sigma_0^2}$).

Micro-scala di Kolmogorov ($\eta$)

Dimensione spaziale minima dei vortici turbolenti stabili in cui le forze viscose eguagliano le forze d'inerzia e l'energia cinetica si converte in calore ($\eta = \left(\frac{v^3}{\epsilon}\right)^{\frac{1}{4}}$).

Scala di Batchelor ($\lambda_B$)

Spessore lamellare minimo nei liquidi ad alto numero di Schmidt ($Sc \gg 1$), al quale la diffusione molecolare riesce a bilanciare l'azione di stiramento viscoso ($\lambda_B = \frac{\eta}{\sqrt{Sc}}$).

Numero di Damköhler ($Da$)

Rapporto adimensionale tra il tempo caratteristico di miscelazione ($\tau_M$) e il tempo caratteristico della reazione chimica ($\tau_R$), espresso come $Da = \frac{\tau_M}{\tau_R}$.

Funzione Washout $W(t)$

Funzione di distribuzione dei tempi di residenza decrescente che esprime la frazione di particelle che permane all'interno del reattore per un tempo superiore a $t$, con limiti $W(0) = 1$ e $W(\infty) = 0$.

Completa Segregazione (Minimum Mixedness)

Condizione limite di micromiscelazione in cui non avviene scambio di materia tra elementi di fluido nello spazio e ciascun pacchetto agisce come un reattore batch isolato.

Massima Miscelazione (Maximum Mixedness)

Condizione limite di micromiscelazione in cui i fluidi si miscelano intimamente a livello molecolare fin dal loro ingresso nel reattore.

Indice di Segregazione di Danckwerts ($J$)

Indice statistico adimensionale definito come il rapporto tra la varianza locale della concentrazione e la varianza massima teorica in assenza di miscelazione ($J = \frac{\text{var}(C)}{\text{var}(C)_{\max}}$).

Modello IEM (Interaction by Exchange with the Mean)

Modello di micromiscelazione diffusivo in cui il tasso di variazione della concentrazione locale in un elemento fluido è proporzionale alla differenza tra la sua concentrazione e quella media dell'ambiente.

Modello di Engulfment (Modello E)

Modello di micromiscelazione in cui la velocità di omogeneizzazione è governata dal tasso di inglobamento di fluido fresco da parte dei microvortici, con parametro $E = 0.058 \left(\frac{\epsilon}{\nu}\right)^{\frac{1}{2}}$.

Frazione di Miscelamento ($\xi$)

Variabile adimensionale e scalare conservativo usata per descrivere lo stato di mescolamento locale tra due correnti di alimentazione, assumendo valori compresi tra $0$ e $1$.

Presumed PDF (PDF Presunta)

Approccio stocastico in cui si assume a priori la forma matematica della funzione di densità di probabilità (es. distribuzione Beta), risolvendo le equazioni di trasporto solo per la media e la varianza.

Backmixing (Retromiscelazione nel tubo)

Fenomeno patologico in cui la miscela reattiva del bulk penetra all'indietro nel tubo di iniezione del reagente fresco a causa di una velocità di efflusso lineare insufficiente.

Velocità Minima di Sospensione ($N_{JS}$)

Frequenza di rotazione critica dell'agitatore, determinabile con la correlazione di Zwietering, necessaria per evitare che particelle solide rimangano stazionarie sul fondo per più di $1\text{--}2\,\text{secondi}$.

Numero di Pompaggio ($N_Q$)

Parametro adimensionale che esprime la capacità idrodinamica di una girante di movimentare una portata volumetrica $Q$, definito come $N_Q = \frac{Q}{N D^3}$.

Numero di Potenza ($N_P$)

Coefficiente adimensionale di attrito idrodinamico che correla la potenza meccanica assorbita dall'agitatore alla velocità di rotazione e alle dimensioni della girante ($P = N_P \rho N^3 D^5$).

Numero di Stokes ($St$)

Gruppo adimensionale che valuta la fedeltà idrodinamica di una particella tracciante nel seguire le linee di corrente del fluido ($St = \frac{\rho_p d_p^2 v}{18 \mu L_c}$).

Particle Image Velocimetry (PIV)

Tecnica ottica quantitativa d'insieme (full-field) che misura il campo vettoriale di velocità calcolando lo spostamento di gruppi di particelle traccianti tra due impulsi laser ravvicinati.

Laser-Induced Fluorescence (LIF)

Tecnica ottica quantitativa in cui un tracciante fluorescente viene eccitato da una lama laser per mappare la concentrazione molecolare locale $c(x,y,t)$.

Relative Power Demand (RPD)

Rapporto tra la potenza meccanica assorbita da una girante in presenza di insufflaggio di gas e la potenza assorbita nello stesso liquido in assenza di gas.

Costante di Metzner-Otto ($k_s$)

Costante empirica geometrica che lega linearmente la velocità di deformazione media (shear rate) del reattore alla velocità di rotazione dell'agitatore secondo la relazione $\dot{\gamma}_{\text{avg}} = k_s N$.

Numero di Deborah ($De$)

Parametro adimensionale per fluidi viscoelastici definito come il rapporto tra il tempo di rilassamento elastico del materiale e il tempo caratteristico di deformazione del processo ($De = \frac{\lambda}{t_{\text{obs}}}$).

Multiple Reference Frame (MRF)

Metodo CFD stazionario per agitatori rotanti che divide il dominio in una regione fusa/inerziale e una regione fittizia rotante attorno alla girante applicando le forze di Coriolis.

Sliding Mesh

Metodo CFD non stazionario in cui la sotto-griglia di calcolo contenente l'agitatore ruota fisicamente ad ogni passo temporale rispetto alla griglia fissa del serbatoio.

Flusso Assiale vs Flusso Radiale

Classificazione dei profili idrodinamici in cui il flusso assiale spinge il fluido parallelamente all'albero creando un singolo ricircolo, mentre il flusso radiale lo spara orizzontalmente verso le pareti creando un doppio ricircolo.