kth.sePublications
Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Numerical simulations oflovastatin crystallization in aT-shaped 2D mixer
KTH, School of Engineering Sciences (SCI), Mathematics (Dept.), Optimization and Systems Theory.
2023 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesisAlternative title
Numeriska simuleringar av lovastatinkristallsation i en T-formad 2D blandare (Swedish)
Abstract [en]

The rise of battery driven technology and the strive towards circular economy calls for the indefinite recycling of metals used in batteries. To be able to study and optimize the processes used in recycling, mathematical models are required. One way of recycling metals is to leach them into an acid, this solution is then mixed with an anti-solvent to induce cryztallization of the metal. The resulting crystals can then be retrieved and further processed. This type of process is also used in the pharmaceutical industry to crystallize medicines. A mathematical model and a solver has been developed at KAIST (Korean Advanced Institute of Science and Technology) called multiphase particle-in-cell coupled with population balance equation (MP-PIC-PBE) that can model anti-solvent crystallization in pharmaceuticals. This paper provides a thorough description on the governing mathematical equations as well as the numerical framework used to solve them. A study of the discretization of the internal coordinates is performed to determine the appropriate discretization. Further the associated CFD-solver implemented in OpenFOAM is applied to simulate the mixing of a solution of lovastatin in methanol being mixed with pure water as an anti-solvent. The geometry is a 2 dimensional T-shaped mixer. For the simulation results presented here, the Reynolds number based on the injected solution is kept constant at 4000 while four different solution temperatures are considered. Finally, the paper concludes with a discussion of the model and solver, and some recommendations for future work are provided.

Abstract [sv]

Uppkomsten av batteridriven teknik och strävan mot en cirkulär ekonomi kräver en oändlig återvinning av metaller som används i batterier. För att kunna studera och optimera processerna som används vid återvinning krävs matematiska modeller. Ett sätt att återvinna metaller är att lösa upp dem i en syra; denna lösning blandas sedan med ett antilösningsmedel för att framkalla att den lösta metallen kristalliseras. De resulterande kristallerna kan sedan tas bort och ytterligare bearbetas. Denna typ av process används även inom läkemedelsindustrin för att kristallisera mediciner. En matematisk modell och en lösare har utvecklats vid KAIST (Korean Advanced Institute of Science and Technology) som kallas "multiphase particle-in-cell coupled with population balance equation" (MP-PIC-PBE) som kan modellera kristallisation av mediciner med användning av antilösningsmedel. Denna rapport ger en ingående beskrivning av de bakomliggande matematiska ekvationerna för modellen, samt de numeriska metoder som har använts för att lösa dem. En undersökning av diskretisering av den interna koordinaten genomförs för att fastställa lämplig val av diskretisering. Dessutom tillämpas den samhörande lösaren implementerad i OpenFOAM för att simulera en lösning av lovastatin i metanol som blandas med rent vatten som antilösningsmedel. Dessa simuleringar är utförda i en 2 dimensionell T-formad blandare. För simuleringarna som utfördes hölls Reynolds-talet baserat på den injicerade lösningen konstant på 4000, medan fyra olika temperaturer på lösningen undersöktes. Till sist avslutades rapporten med en diskussion om modellen och lösaren, samt ges några rekommendationer för framtida arbete.

Place, publisher, year, edition, pages
2023. , p. 76
Series
TRITA-SCI-GRU ; 2023:448
National Category
Other Mathematics
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-344211OAI: oai:DiVA.org:kth-344211DiVA, id: diva2:1843148
Subject / course
Scientific Computing
Educational program
Master of Science - Applied and Computational Mathematics
Supervisors
Examiners
Available from: 2024-03-22 Created: 2024-03-08 Last updated: 2024-03-22Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(9726 kB)31 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 9726 kBChecksum SHA-512
f63858d3a795a26d28979b9bf911c32c49a6a6db836423e40341307ef89c1f5eb49a5cc439c9a66f60437218eb94905d25e0ab129d545fd6f25ec25cd0ced387
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Optimization and Systems Theory
Other Mathematics

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 31 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 80 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf