Published December 1, 2023
| Version v1
Publication
Application of ultrasound techniques to liquid-liquid dispersed flows
- 1. University College London
- 2. Pontifical Catholic University of Rio de Janeiro
Description
This paper delineates the development and application of non-intrusive diagnostic ultrasound (US) techniques for the measurement of the drop size distribution (DSD) and the drop volume fraction in dispersed liquid-liquid flows. The techniques used here are based on the measurement of the speed and the attenuation coefficient of the propagated ultrasound wave. To validate the results of the ultrasound measurements, a planar laser induced fluorescence (PLIF) technique was used to image the dispersed phase at the same time and location as the ultrasound transducers. For the tests, a silicon oil and a glycerol/water mixture, with the same refractive index as the oil, were used. The experiments were carried out in a stirred vessel with the impeller placed either just below the oil/aqueous mixture interface or at 25 mm below the interface and rotated at speeds of 300-400 rpm. The dispersed oil volume fractions measured by both the US and PLIF techniques were in excellent agreement and varied between 0.53% to 4.2%. Good agreement between the two techniques was also found for the drop size distributions. For the conditions investigated, the drop size ranged from 0.25 mm to 2 mm. The results indicated that the developed ultrasound technique is a powerful tool for characterizing dispersed phases in liquid-liquid flows.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
تحدد هذه الورقة تطوير وتطبيق تقنيات الموجات فوق الصوتية التشخيصية غير التدخلية (US) لقياس توزيع حجم الانخفاض (DSD) وجزء حجم الانخفاض في التدفقات السائلة والسائلة المشتتة. تعتمد التقنيات المستخدمة هنا على قياس السرعة ومعامل التوهين لموجة الموجات فوق الصوتية المنتشرة. للتحقق من صحة نتائج قياسات الموجات فوق الصوتية، تم استخدام تقنية الفلورة المستحثة بالليزر المستوي (PLIF) لتصوير المرحلة المشتتة في نفس الوقت والموقع مثل محولات الموجات فوق الصوتية. بالنسبة للاختبارات، تم استخدام زيت السيليكون وخليط الجلسرين/الماء، بنفس معامل الانكسار مثل الزيت. تم إجراء التجارب في وعاء مقلب مع وضع الدفاعة إما أسفل واجهة الزيت/الخليط المائي مباشرة أو عند 25 مم أسفل الواجهة وتدويرها بسرعات 300-400 دورة في الدقيقة. كانت كسور حجم النفط المشتتة التي تم قياسها بواسطة كل من تقنيات الولايات المتحدة وPLIF في اتفاق ممتاز وتراوحت بين 0.53 ٪ إلى 4.2 ٪. كما تم العثور على اتفاق جيد بين التقنيتين لتوزيعات الحجم المنخفض. بالنسبة للظروف التي تم التحقيق فيها، تراوحت أحجام السقوط من 0.25 مم إلى 2 مم. أشارت النتائج إلى أن تقنية الموجات فوق الصوتية المطورة هي أداة قوية لتوصيف الأطوار المشتتة في التدفقات السائلة والسائلة.Translated Description (French)
Cet article décrit le développement et l'application de techniques d'échographie diagnostique non intrusive (US) pour la mesure de la distribution de la taille des gouttes (DSD) et de la fraction volumique des gouttes dans les flux liquide-liquide dispersés. Les techniques utilisées ici sont basées sur la mesure de la vitesse et du coefficient d'atténuation de l'onde ultrasonore propagée. Pour valider les résultats des mesures ultrasonores, une technique de fluorescence induite par laser planaire (PLIF) a été utilisée pour imager la phase dispersée au même moment et au même endroit que les transducteurs ultrasonores. Pour les essais, on a utilisé une huile de silicone et un mélange glycérol/eau, de même indice de réfraction que l'huile. Les expériences ont été réalisées dans un récipient agité avec la turbine placée soit juste en dessous de l'interface huile/mélange aqueux, soit à 25 mm en dessous de l'interface et tournée à des vitesses de 300-400 tr/min. Les fractions volumiques d'huile dispersée mesurées à la fois par les techniques US et PLIF étaient en excellent accord et variaient entre 0,53% et 4,2%. Un bon accord entre les deux techniques a également été trouvé pour les distributions de taille des gouttes. Pour les conditions étudiées, la taille de la goutte variait de 0,25 mm à 2 mm. Les résultats ont indiqué que la technique ultrasonore développée est un outil puissant pour caractériser les phases dispersées dans les écoulements liquide-liquide.Translated Description (Spanish)
Este documento describe el desarrollo y la aplicación de técnicas de ultrasonido de diagnóstico no intrusivo (US) para la medición de la distribución del tamaño de gota (DSD) y la fracción de volumen de gota en flujos líquido-líquido dispersos. Las técnicas utilizadas aquí se basan en la medición de la velocidad y el coeficiente de atenuación de la onda de ultrasonido propagada. Para validar los resultados de las mediciones de ultrasonido, se utilizó una técnica de fluorescencia inducida por láser plano (PLIF) para obtener imágenes de la fase dispersa al mismo tiempo y ubicación que los transductores de ultrasonido. Para los ensayos se utilizó un aceite de silicona y una mezcla de glicerol/agua, con el mismo índice de refracción que el aceite. Los experimentos se llevaron a cabo en un recipiente agitado con el impulsor colocado justo debajo de la interfaz de mezcla de aceite/acuosa o a 25 mm por debajo de la interfaz y se hizo girar a velocidades de 300-400 rpm. Las fracciones de volumen de aceite disperso medidas por las técnicas de EE. UU. y PLIF estuvieron en excelente acuerdo y variaron entre 0.53% y 4.2%. También se encontró un buen acuerdo entre las dos técnicas para las distribuciones del tamaño de gota. Para las condiciones investigadas, el tamaño de gota varió de 0.25 mm a 2 mm. Los resultados indicaron que la técnica de ultrasonido desarrollada es una herramienta poderosa para caracterizar fases dispersas en flujos líquido-líquido.Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- تطبيق تقنيات الموجات فوق الصوتية على التدفقات السائلة والسائلة المشتتة
- Translated title (French)
- Application des techniques ultrasonores aux écoulements dispersés liquide-liquide
- Translated title (Spanish)
- Aplicación de técnicas de ultrasonido a flujos dispersos líquido-líquido
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4386573649
- DOI
- 10.1016/j.ijmultiphaseflow.2023.104606
References
- https://openalex.org/W1968187366
- https://openalex.org/W1973038016
- https://openalex.org/W1977109801
- https://openalex.org/W1977430966
- https://openalex.org/W1979263688
- https://openalex.org/W1983818779
- https://openalex.org/W2029619948
- https://openalex.org/W2035700792
- https://openalex.org/W2036719029
- https://openalex.org/W2040368435
- https://openalex.org/W2042913910
- https://openalex.org/W2080189497
- https://openalex.org/W2081551556
- https://openalex.org/W2084700312
- https://openalex.org/W2101987605
- https://openalex.org/W2157316286
- https://openalex.org/W2418984047
- https://openalex.org/W2423685423
- https://openalex.org/W2509067452
- https://openalex.org/W253091675
- https://openalex.org/W2811441645
- https://openalex.org/W2934142127
- https://openalex.org/W2939954483
- https://openalex.org/W2943007968
- https://openalex.org/W2949192371
- https://openalex.org/W2950536581
- https://openalex.org/W2954972484
- https://openalex.org/W2966286013
- https://openalex.org/W2967322900
- https://openalex.org/W2977376667
- https://openalex.org/W2987872847
- https://openalex.org/W2988417877
- https://openalex.org/W3011431035
- https://openalex.org/W3011527239
- https://openalex.org/W3159262182
- https://openalex.org/W3160421093
- https://openalex.org/W3161903511
- https://openalex.org/W3203556327
- https://openalex.org/W3205315163
- https://openalex.org/W4214531938
- https://openalex.org/W4214921948
- https://openalex.org/W4220753025
- https://openalex.org/W4252813286
- https://openalex.org/W4290790698
- https://openalex.org/W643036508