Investigación

 

A mean field model for brownian and turbulent coagulation of polydispersed aerosols

 

A.T. Celada and A. Salcido

 

Instituto de Investigaciones Eléctricas, Gerencia de Sistemas de Calidad, Ambiente y Seguridad, Reforma No. 113, Col. Palmira, 62490 Cuernavaca, Morelos, México, e-mail: atcelada@iie.org.mx

 

Recibido el 3 de noviembre de 2004.
Aceptado el 19 de abril de 2005.

 

Abstract

A mean field model for Brownian and turbulent coagulation of polydispersed aerosols is proposed. This model is based on a discrete balance equation that gives the rate of change for the number density of particles with diameters within a given range in terms of the rates of formation and loss of particles in all other diameter ranges. A monomer structure for the particles is not considered in this model, differing in this sense from the Smoluchowsky theory. Instead, it uses a probabilistic estimate of formation or loss of particles which depends on the diameters ranges of the colliding particles. To test this model, five aerosol coagulation experiments, carried out by Kim etal. [1], Rooker and Davies [2], and Okuyama et al. [3] were used to try to reproduce the results. The computer simulation results were found in good agreement with the experimental data.

Keywords: Polydispersed aerosols; brownian coagulation; turbulent coagulation; mathematical modelling.

 

Resumen

En este trabajo se propone un modelo de campo medio para describir el proceso de la coagulación browniana turbulenta de los aerosoles polidispersos. Este modelo considera una ecuación de balance discreta que proporciona la rapidez de cambio de la densidad de número de partículas con diámetros en un intervalo de tamaños del aerosol. A diferencia de la teoría de Smoluchowski, en este modelo no se considera la estructura monomérica de las partículas y se realiza una estimación probabilística de formación y pérdida de partículas dependiente de los intervalos de diámetros de las partículas incidentes. Para evaluar el desempeíío de éste modelo se realizaron simulaciones tratando de reproducir los resultados de tres series de experimentos de coagulación realizados por Kim et al. [1], Rooker y Davies [2], y Okuyama et al. [3]. Los resultados obtenidos coinciden satisfactoriamente con los datos experimentales.

Descriptores: Aerosoles polidispersos; coagulación browniana; coagulación turbulenta; modelación matemática.

 

PACS: 82.70.Rr; 92.20.Bk; 92.20.Mt.

 

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References

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