Modelado y parametrización de la evaporación y descomposición térmica de un gota de nitrato de hierro(III) nonahidratado/etanol para la pirólisis por pulverización de llama
Autores: Narasu, Praveen; Gutheil, Eva
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Modelado y parametrización de la evaporación y descomposición térmica de un gota de nitrato de hierro(III) nonahidratado/etanol para la pirólisis por pulverización de llama
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Pirolysis por pulverización de llama
Nanopartículas
Soluciones precursoras
Calentamiento convectivo de gotas
Descomposición térmica
Nitrato de hierro(III)
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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La pirolisis por pulverización de llama (FSP) es un enfoque prometedor para generar nanopartículas a partir de soluciones precursoras, donde el calentamiento convectivo de las gotas y la evaporación de la única gota de solución precursora juegan un papel clave. Dependiendo de la solución precursora en consideración, pueden ocurrir reacciones dentro del líquido. El presente estudio numérico se refiere al calentamiento, la evaporación y la descomposición térmica de gotas individuales de nitrato de hierro(III) nonahidratado (INN) y etanol a una temperatura inicial de 293.15 K en aire convectivo caliente a presión atmosférica. Si el ambiente está por debajo de la temperatura de descomposición térmica (Tth) del INN, las partículas de nitrato de hierro se forman directamente dentro de la partícula, mientras que a temperaturas ambientales superiores a Tth, el nitrato de hierro se descompone térmicamente en Fe2O3 gaseoso y N2O5. La vaporización y la descomposición térmica rigen el proceso, dependiendo de la temperatura de la superficie de la gota. Si la temperatura ambiente es mayor que un valor específico T+, la descomposición térmica es muy rápida y la vaporización domina el tiempo total del proceso, mientras que a temperaturas ambientales más bajas, la vaporización es más lenta, lo que causa una menor temperatura final de la superficie de la gota, llevando a una descomposición térmica considerablemente más larga, que domina el tiempo total del proceso en esa condición. La temperatura ambiente en la que ocurre este comportamiento inverso depende de la carga inicial de INN de la partícula y de la velocidad relativa, pero es en gran medida independiente del tamaño inicial de la gota. Estos nuevos resultados son muy útiles para elegir la temperatura del proceso, que se recomienda que esté por encima de la temperatura del aire ambiente de T+ para asegurar que el tiempo total del proceso se mantenga corto. Los resultados numéricos están parametrizados para su uso en simulaciones más complejas de FSP.
Descripción
La pirolisis por pulverización de llama (FSP) es un enfoque prometedor para generar nanopartículas a partir de soluciones precursoras, donde el calentamiento convectivo de las gotas y la evaporación de la única gota de solución precursora juegan un papel clave. Dependiendo de la solución precursora en consideración, pueden ocurrir reacciones dentro del líquido. El presente estudio numérico se refiere al calentamiento, la evaporación y la descomposición térmica de gotas individuales de nitrato de hierro(III) nonahidratado (INN) y etanol a una temperatura inicial de 293.15 K en aire convectivo caliente a presión atmosférica. Si el ambiente está por debajo de la temperatura de descomposición térmica (Tth) del INN, las partículas de nitrato de hierro se forman directamente dentro de la partícula, mientras que a temperaturas ambientales superiores a Tth, el nitrato de hierro se descompone térmicamente en Fe2O3 gaseoso y N2O5. La vaporización y la descomposición térmica rigen el proceso, dependiendo de la temperatura de la superficie de la gota. Si la temperatura ambiente es mayor que un valor específico T+, la descomposición térmica es muy rápida y la vaporización domina el tiempo total del proceso, mientras que a temperaturas ambientales más bajas, la vaporización es más lenta, lo que causa una menor temperatura final de la superficie de la gota, llevando a una descomposición térmica considerablemente más larga, que domina el tiempo total del proceso en esa condición. La temperatura ambiente en la que ocurre este comportamiento inverso depende de la carga inicial de INN de la partícula y de la velocidad relativa, pero es en gran medida independiente del tamaño inicial de la gota. Estos nuevos resultados son muy útiles para elegir la temperatura del proceso, que se recomienda que esté por encima de la temperatura del aire ambiente de T+ para asegurar que el tiempo total del proceso se mantenga corto. Los resultados numéricos están parametrizados para su uso en simulaciones más complejas de FSP.