Modeling of Drying Curves of Silica Nanofluid Droplets Dried in an Acoustic Levitator Using the Reaction Engineering Approach (REA) Model

Mondragón, Rosa; Juliá, J. Enrique; Hernández, Leonor; Jarque, Juan Carlos

doi:10.1080/07373937.2012.738753

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“…26À28 In the first drying period, when the wet-bulb temperature is reached and the droplet shrinks (shrinkage follows a d 2 -relation), the droplet surface area decreases linearly with the time. 29 In the second drying period a particulate shell is formed. The evaporation through the pores of the shell decreases with increasing shell thickness.…”

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“…In principle, the evaporation rate depends on the balance of energy required for evaporation and energy transported to the droplet surface. − In the first drying period, when the wet-bulb temperature is reached and the droplet shrinks (shrinkage follows a d 2 -relation), the droplet surface area decreases linearly with the time . In the second drying period a particulate shell is formed.…”

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Hierarchical Structure Formation of Nanoparticulate Spray-Dried Composite Aggregates

et al. 2015

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The design of hierarchically structured nano- and microparticles of different sizes, porosities, surface areas, compositions, and internal structures from nanoparticle building blocks is important for new or enhanced application properties of high-quality products in a variety of industries. Spray-drying processes are well-suited for the design of hierarchical structures of multicomponent products. This structure design using various nanoparticles as building blocks is one of the most important challenges for the future to create products with optimized or completely new properties. Furthermore, the transfer of designed nanomaterials to large-scale products with favorable handling and processing can be achieved. The resultant aggregate structure depends on the utilized nanoparticle building blocks as well as on a large number of process and formulation parameters. In this study, structure formation and segregation phenomena during the spray drying process were investigated to enable the synthesis of tailor-made nanostructures with defined properties. Moreover, a theoretical model of this segregation and structure formation in nanosuspensions is presented using a discrete element method simulation.

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Hierarchical Structure Formation of Nanoparticulate Spray-Dried Composite Aggregates

et al. 2015

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“…donde el parámetro a debe ser independiente del contenido en humedad inicial, mientras que b y c están interrelacionados y dependen de la humedad inicial y de la temperatura de secado (48,64).…”

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El proceso de secado por atomización: formación de gránulos y cinética de secado de gotas

Mondragón¹,

Bolívar²,

Juan³

et al. 2013

Bol. Soc. Esp. Ceram. Vidr.

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INTRODUCCIÓNEl proceso de secado por atomización es una operación básica que consiste en la transformación de una suspensión o disolución en un material seco particulado, mediante la atomización del primero en un medio caliente y seco (1). El secado por atomización de gotas es utilizado en muchas aplicaciones industriales de los sectores cerámico, químico, alimentario, farmacéutico.Cada proceso industrial y uso posterior del polvo atomizado obtenido requiere de unas propiedades determinadas, que sean óptimas para la aplicación en cuestión. Por ejemplo, en industria farmacéutica se desea producir gránulos huecos y porosos que actúen como portadores de fármacos (2). Por el contrario, para optimizar el proceso de proyección por plasma de materiales, es necesario hacer uso de gránulos de elevada densidad y compacidad (3). En el caso de la industria de detergentes, la microestructura interna y la porosidad de los gránulos también debe ser la adecuada para permitir la retención de agentes activos en su interior (4).Las características del polvo atomizado resultante del proceso de secado por atomización vienen determinadas, para cada instalación industrial, por varios factores. Dentro de las variables que influyen en el proceso se puede distinguir entre aquellas propias de la suspensión: densidad de la suspensión, contenido en sólidos, viscosidad, tensión superficial, temperatura de la suspensión, estado de desfloculación y distribución de tamaños de partícula de las materias primas; y las del equipo de secado: temperatura, caudal y humedad relativa del aire de secado, presión de inyección y el diámetro de salida del inyector.Debido al elevado número de variables que influyen en la cinética de secado y en las propiedades del producto final se pueden obtener materiales granulados de características muy diferentes en función de las condiciones experimentales bajo las cuales se lleve a cabo el proceso de secado. Es por esto que resulta de gran interés el hecho de poder controlar, El proceso de secado por atomización es una operación unitaria que interviene en numerosas aplicaciones industriales. Para cada aplicación en concreto, el material granulado resultante debe poseer unas propiedades determinadas que dependen de las condiciones en las que se lleve a cabo el secado por atomización, y cuya dependencia debe conocerse para así optimizar la calidad del material obtenido. El gran número de variables que influyen en los procesos de transferencia de materia y energía que tienen lugar, y en la formación del material granulado, han hecho necesario el análisis en detalle del proceso de secado. A lo largo de los años han sido muchos los estudios realizados sobre el secado por atomización y la influencia de las variables del proceso en la cinética de secado y las propiedades del material granulado obtenido, para todo tipo de materiales. En este artículo se recogen los trabajos más importantes publicados correspondientes tanto al secado por atomización como al secado de gotas individuales, así como los estudios cuyo objetivo es e...

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“…The reaction engineering approach model has been also successfully used to model the drying kinetics of thin and thick layers of food materials with accuracy [20,36]. Finally, the model has been used to to predict the drying kinetics of droplets of different liquids and suspensions (skim milk, whole milk, lactose, proteins, sucrose, maltodextrin, glucose, silica nanofluids) [11][12][13][14][15][16][17][18][19]37]. In all cases, the correlations needed for the activation energy were obtained so the mathematical model for the drying curve could be used to perform CFD simulations.…”

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“…This method has the disadvantage that the droplet is in contact with the filament and it is not completely isolated. In the last decade acoustic levitators has been extensively used to study the drying behavior of pure liquids, multi-component liquids and liquid-solid suspension droplets [19,[21][22][23][24][25][26][27][28] since there is no mechanical contact with the droplet, do not require any specific physical properties of the sample and provides stable sample position, easy access to the sample and low costs for supply and operation [29].…”

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Influence of Particle Size on the Drying Kinetics of Single Droplets Containing Mixtures of Nanoparticles and Microparticles: Modeling and Pilot-Scale Validation

et al. 2013

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The particle size of the primary particles is an important parameter influencing the drying behavior of droplets. In this work the influence of the particle size on the drying kinetics and the grain properties has been analyzed for droplets containing silica, microparticles and their mixtures. The presence of microparticles has been found to increase the drying rate and the shrinkage of the droplet. The drying curves have been modeled using the REA model. Finally, different suspensions were dried in a pilotscaled spray dryer in order to prove the influence of the particle size obtained in the levitator tests.

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Modeling of Drying Curves of Silica Nanofluid Droplets Dried in an Acoustic Levitator Using the Reaction Engineering Approach (REA) Model

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Hierarchical Structure Formation of Nanoparticulate Spray-Dried Composite Aggregates

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El proceso de secado por atomización: formación de gránulos y cinética de secado de gotas

Influence of Particle Size on the Drying Kinetics of Single Droplets Containing Mixtures of Nanoparticles and Microparticles: Modeling and Pilot-Scale Validation

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