Towards Advanced in Situ Measurements of Complex Rheological Properties in Manufacturing Processes - identification of a "finger print" of a fluid

迈向制造过程中复杂流变特性的高级原位测量 - 流体“指纹”的识别

基本信息

  • 批准号:
    2112012
  • 负责人:
  • 金额:
    --
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Studentship
  • 财政年份:
    2018
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2018 至 无数据
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

New Product Developments (NPD) is an ongoing activity involving frequent new and improved products being transferred from laboratory scale development to manufacturing at "tonne scale". Traditional approaches to NPD focus the attention at laboratory scale with little or no attention to a formulation's "manufacturability". These issues are typically only addressed during scale up, at pilot scale and are often not fully resolved when the product goes to manufacturing scale. Such an approach to scale up also involves compromises. These result in not only longer and costlier scale up but also frequently increased production costs. These critical challenges also limit industry's ability to achieve more efficient and flexible processes. A way to deal with these challenges with a different approach is to improve the capabilities in terms of in situ measurements. Complex rheological characterisation is one of the most desired measurement in industry, being most of micro and macro structure of formulated products strongly related to their rheological properties. Currently, there are limited options available in the market shelf. The desired specifics, for such measurement tool, are the possibility of real time and non-intrusive measurements. The characterisation of complex rheology must not be confused with a simple viscosity measurement. In fact, most of the online or in situ rheological measurement available in the market can only describe the viscosity of a fluid at fix shear rate (viscometer). As it is well known, most of complex rheology presents a non-linear relationship between the shear rate and the shear stress. This is why viscometer measurements cannot be reliable for the characterisation of complex fluid rheology. Much more reliable, off line measurements, such cone and plate rheometer, are used to acquire a detailed flow ramp (shear Rate vs shear Stress curve). However, the drawbacks are time scale of measurement (~10 minutes) which is far from the desired one (~1 s) and being off line.The project aims to fulfil the gap that exists in the literature trying to understand more deeply the link between fluid flow and complex rheology. The challenge is to determine the "finger print" of a fluid rheology from its developed flow features achieved flowing in designed obstructions. The first objective is to link rheology properties to flow properties; understanding flow development from steady pipe flow to perturbed flow due to obstacles and this will be mainly done using PIV (Particle Image Velocimetry). Secondly, understanding the effect of adding a peristaltic flow to the system and verifying its effect on fluid flow developments. The other part of the project is to link all information to models using statistical or analytical approach.
新产品开发(NPD)是一项持续的活动,涉及频繁的新产品和改进产品从实验室规模开发转移到“吨级”生产。传统的NPD方法将注意力集中在实验室规模上,很少或根本不关注配方的“可制造性”。这些问题通常仅在中试规模的规模扩大期间得到解决,并且当产品进入生产规模时通常不能完全解决。这种扩大规模的办法也涉及妥协。这些不仅导致更长和更昂贵的规模扩大,而且经常增加生产成本。这些严峻的挑战也限制了行业实现更高效、更灵活流程的能力。用不同的方法应对这些挑战的一种方法是提高现场测量的能力。复杂流变特性是工业上最需要的测量方法之一,因为大多数配方产品的微观和宏观结构与其流变性能密切相关。目前,市场上的选择有限。对于这种测量工具,期望的细节是真实的时间和非侵入式测量的可能性。复杂流变学的表征不能与简单的粘度测量混淆。事实上,目前市场上的在线或现场流变测量方法大多只能描述流体在固定剪切速率下的粘度(粘度计)。众所周知,大多数复杂流变学在剪切速率和剪切应力之间呈现非线性关系。这就是为什么粘度计测量不能可靠地表征复杂的流体流变学。更可靠的离线测量,如锥板流变仪,用于获得详细的流量斜坡(剪切速率与剪切应力曲线)。然而,缺点是测量的时间尺度(~10分钟),这与所需的时间尺度(~1秒)相差甚远,并且是离线的。该项目旨在实现存在于文献中的差距,试图更深入地了解流体流动和复杂流变学之间的联系。挑战在于从流体在设计障碍物中流动所获得的流动特征来确定流体流变学的“指纹”。第一个目标是将流变特性与流动特性联系起来;了解从稳定管流到障碍物引起的扰动流的流动发展,这将主要使用PIV(粒子图像测速)完成。其次,了解向系统中添加蠕动流的效果,并验证其对流体流动发展的影响。该项目的另一部分是使用统计或分析方法将所有信息与模型联系起来。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Creating a predictive model for acoustic emission data in pipe flow
创建管道流中声发射数据的预测模型
  • DOI:
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Hefft DI
  • 通讯作者:
    Hefft DI
Linking Acoustic Emission signals to 2D-PIV results to monitor fluid flow in pipes
将声发射信号与 2D-PIV 结果关联以监测管道中的流体流量
  • DOI:
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Hefft DI
  • 通讯作者:
    Hefft DI
The Application of Passive Acoustic Emission Sensing to Identify Rheological Changes in a Fully Flooded Pipe
应用被动声发射传感来识别完全淹没管道的流变变化
  • DOI:
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Hefft DI
  • 通讯作者:
    Hefft DI
A step towards the live identification of pipe obstructions with the use of passive acoustic emission and supervised machine learning
  • DOI:
    10.1016/j.biosystemseng.2019.12.015
  • 发表时间:
    2020-03
  • 期刊:
  • 影响因子:
    5.1
  • 作者:
    D. Hefft;F. Alberini
  • 通讯作者:
    D. Hefft;F. Alberini
Höre auf Deinen Prozess Rheologie von Ein- und Mehrphasensystemen live im Prozess überwachen
Höre auf Deinen Prozess Rheologie von Ein- und Mehrphasensystemen live im Prozess überwachen
  • DOI:
    10.1002/citp.201900911
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Hefft D
  • 通讯作者:
    Hefft D
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