Analysis of microstructure-effective diffusivity relationships for the interparticle pore space in physically reconstructed packed beds.
Analysis of microstructure-effective diffusivity relationships for the interparticle pore space in physically reconstructed packed beds.
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物理重建填充床中颗粒间孔隙空间的微观结构-有效扩散率关系分析
DOI：
10.1016/j.chroma.2018.11.003
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发表时间：
2018
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
U. Tallarek
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
D. Hlushkou;U. Tallarek
利用基于采样模板的两点相关函数和三点相关函数计算出的三点微结构参数的解析公式，计算了八种物理重构的全孔和核壳颗粒的色谱柱的有效扩散系数。由近似解析公式计算的扩散系数与用随机游走粒子跟踪技术重建的孔洞尺度模拟得到的结果接近。除颗粒间孔隙率外，扩散系数还受实际床层微结构和填充缺陷的影响，如颗粒低聚物、剥落的壳层、较大的空隙和碎片。重要的是，微观结构参数和有效扩散系数的数据在各个填料(0.363-0.444)跨越的孔隙率范围内揭示了非单调行为。我们的分析表明，三点微结构参数反映了填料的这种形态特性，因此，Eq。(3)给出了有效扩散系数的准确估计。因此，仅从床层孔隙率和三点微结构参数所包含的几何信息就可以计算具有显著特征的填充床中的扩散系数。
We evaluate the effective diffusion coefficient in the interparticle pore space of eight physically reconstructed chromatographic packings of fully porous and core-shell particles, employing an analytical formula that involves the three-point microstructural parameter calculated from two-point and three-point correlation functions through an approach based on sampling templates. Diffusivities calculated by the approximate analytical formula are close to those obtained from pore-scale simulations in the reconstructions using a random-walk particle-tracking technique. Diffusivities are affected, apart from the interparticle porosity, by the actual bed microstructure and packing defects like particle oligomers, spalled shells, larger voids, and debris. Importantly, the data for the microstructural parameter and effective diffusion coefficient over the porosity range spanned by the individual packings (0.363–0.444) reveals non-monotonic behavior. Our analysis demonstrates that the three-point microstructural parameter reflects this morphological specificity of the packings and, as a result, Eq. (3) provides accurate estimates of the effective diffusion coefficients. The presented numerical approach can therefore be applied to evaluate diffusivities in packed beds with all their salient features just from the geometrical information embodied in the bed porosity and the three-point microstructural parameter.
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DOI：
10.1016/j.chroma.2006.05.066
发表时间：
2006-09
期刊：
Journal of chromatography. A
影响因子：
--
作者：
M. Schure;R. Maier
通讯作者：
M. Schure;R. Maier
影响因子：
4.2
作者：
Reich, Stefan-Johannes;Svidrytski, Artur;Tallarek, Ulrich
通讯作者：
Tallarek, Ulrich
DOI：
10.1016/j.chroma.2012.10.027
发表时间：
2012
期刊：
Journal of chromatography. A
影响因子：
--
作者：
S. Bruns;D. Stoeckel;B. M. Smarsly;U. Tallarek
通讯作者：
U. Tallarek
DOI：
10.1016/j.chroma.2012.03.005
发表时间：
2012-05-11
期刊：
Journal of chromatography. A
影响因子：
--
作者：
Koku H;Maier RS;Schure MR;Lenhoff AM
通讯作者：
Lenhoff AM
影响因子：
3.2
作者：
Hlushkou, D.;Liasneuski, H.;Torquato, S.
通讯作者：
Torquato, S.