气液固三相逆流化床内气泡行为的实验研究

应用自行开发的微电导探针技术,对气液固三相逆流化床内的气泡尺寸、气泡上升速度和气泡频率等气泡特性进行了系统研究,考察了床内气泡特性的轴径向分布规律及气液表观速度、液体黏度、固体加入量、颗粒密度及表面活性剂的加入等对气泡特性的影响规律。结果发现,随距离气体分布板的轴向距离增加或由床器壁向中心区域的距离增加,气泡大小和频率都增加,前者分布从窄变宽,后者相反。气泡上升速度与气泡大小的轴径向分布很相似。随固体加入量、颗粒密度增加或水中乙醇的加入,气泡大小和上升速度减小,气泡频率增加;随表观气速增加,三者都增加;随表观液速增加,气泡大小和频率增加,气泡上升速度减小;随液体黏度增加,气泡大小和上升速度增加,气泡频率减小。利用操作变量和流体物性对各气泡特性进行了关联。     

130L环隙气升式旋流反应器的局部相含率研究

为给渣油加氢反应器的工业放大提供参考,在130L环隙气升式旋流反应器中,以空气-水-717型阴 离子交换树脂为三相物系,研究了表观气速、底部间隙、固体装载量、导流筒型式、乙醇体积分数对相含率的影响。 结果表明,上升区局部气含率随表观气速、乙醇体积分数的增加而增加,随固体装载量的增加而降低,随底部间隙的 增加先增加而后减小,底部间隙最优值为60mm。当导流筒型式不同时,气含率由大到小依次为:翅片型、喇叭口 型、传统圆柱型。在表观气速为0.239、0.478cm/s时,上升区局部固含率沿轴向高度呈现出“下浓上稀”的趋势;当表 观气速为0.597、0.836cm/s时,上升区局部固含率轴向分布均匀。上升区局部固含率随底部间隙的增大而减小,随 乙醇体积分数的增加而变化不大。     

内旋流流化床中气泡运动规律研究

利用摄相机研究了内旋流流化床团相流场及气泡特性,结果表明：非均匀布风是形成内旋流的关键,最佳高风区、低风区流化倍率为初始流化速度的６倍和１．５倍：随着气泡的上升,其体积不断增大;体积越大,上升速度越快：上升速度随流化倍率的增加而迅速增大：气泡运动及大、小气泡的汇合促进了固体颗粒的上升运动。实验结果表明气泡是产生内旋的一个重要因素。     

旋流筛板式流化床流化特性的数值模拟

利用计算流体力学CFD软件,采用欧拉气固多相流模型进行计算,模拟研究了带有旋流筛板的气⁃固流化床内在不同操作气速下（0.44~1.14 m/s）FCC颗粒的流化特性。通过对床层颗粒固含率瞬时变化、不同时刻速度矢量的分布、操作气速对颗粒固含率的影响和颗粒固含率随轴向高度的变化分析,研究了流化床内气泡形成、发展和破裂的过程。模拟结果表明,计算值和实验值吻合较好,与自由床平均误差为13.4%,与筛板床平均误差为7.59%;模型能够较好地预测不同操作气速下固体颗粒的流化特性,模拟床层内气泡形成、成长和破裂的发展历程;旋流筛板上部区域有喷射现象,形成固含率较低的喷泉区;旋流筛板的加入能够将大气泡破碎形成小气泡,具有破碎气泡、强化气固混合的作用。     

固体颗粒对强化传递性质的多相气升式反应器流体力学影响

研究了加入机械搅拌和静态混合器后对多相气升式反应器流体力学性能的促进作用,重点考察固体颗粒的直径、固含率（固体质量分数,下同）对液体循环速度、气含率（气体体积分数,下同）等的影响。实验证明,对液体循环速度来说,在多相流中并非通气量、搅拌转速越大越好。对气含率而言,多相气升式反应器不但存在临界颗粒直径和监界固含率,还存在一个临界表现气速,在引气速以下,才能产生气含率随固含率增加而增加的现象。最后对气含率、固含率及能量耗散速率作了关联.     

外环流反应器的流动与局部传质特性研究

用空气 -水体系 ,表观气速在 0～ 0 .1 1m/s范围内 ,上升管内径为 0 .0 9m、下降管内径为 0 .0 5m、高为 1 .2m的外环流反应器 ,对上升管、下降管和气液分离箱的体积传质系数、气含率与循环液速进行了实验研究。体积传质系数用物理法测定 ,数据用矩分析法处理 ;气含率采用静压差法测量 ;循环液速采用脉冲示踪技术测定。结果表明 ,表观气速小于 0 .0 8m/s时 ,上升管和下降管的体积传质系数随表观气速上升较快 ,且较分离箱的体积传质系数高出近 40 % ,而当表观气速大于 0 .0 8m/s时 ,下降管和气液分离箱的体积传质系数出现极值而后下降。表观气速在 0～ 0 .0 87m/s内 ,进一步测定了气含率与循环液速随表观气速增加而变化的规律 ,得出气含率与循环液速随表观气速的增加而增加的结论。将体积传质系数、气含率和循环液速与表观气速的数据按幂函数关联后 ,计算值与实验值符合较好     

气-液-固三相流化床气体分布器区局部相含率和床层膨胀比的实验研究

在内径150 mm,高4 350 mm的三相流化床中,分别以空气、水和0.48 mm、1.25mm的玻璃珠及1.45 mm的苯乙烯树脂为气相、液相和固相,应用开发的微电导探针测试技术同时测得三相局部含率,并对气体分布器区的局部相含率和床层膨胀比(H/H0)进行了实验研究,考察了固体颗粒的粒径、密度及表观液速和气速对床层膨胀比的影响。研究发现,在距气体分布器轴向一定距离范围内,三相局部含率的径向分布存在明显的不对称分布;随着轴向距离的增加,局部气含率的径向不对称分布逐渐消失,局部固含率的径向不对称分布变化不明显;床层膨胀比随表观气速和液速的增大而增大;较低密度颗粒系统的H/H0开始增加缓慢,后来增加很快;较高密度颗粒系统的H/H0开始迅速增加,后来增加缓慢。     

高长径比气升式环流反应器的流体动力学模型

在高长径比(H/D=22.2)气升式环流反应器中,依据能量平衡原理及漂流通量模型,考虑到导流筒中由于固体颗粒的加入而引起的液固两相间的能量损失,提出液固能量损失系数Cf,并给出Cf的测量方法,建立上升区循环液速的预测模型.以空气-水-石英砂为物系,研究气含率、固含率、循环液速随表观气速的变化规律,将循环液速的预测值与实验值进行比较.结果表明:表观气速在1.32~4.45 cm/s范围内时,气含率随表观气速的增大而增大;固含率与表观气速的关系不大,固体颗粒含量越多固含率越大;循环液速随表观气速的增加而增大,随着固体含量的增加而减小,并随粒径的增大而减小.     

气升式环流反应器的流体动力学模型

用空气-水体系,在下降管直径和上升管直径分别为0.03m和0.09m,反应器的总高度为1.3m的气升式环流反应器中对气含率和流体循环速度进行了实验研究,总结了液体速度和气含率随表观气速的变化规律;根据动量平衡原理和漂流通量模型建立了气升式环流反应器中液体循环速度和气含率间的理论关系式,给出了各局部阻力损失系数的计算方法,并对这些阻力损失系数和分布参数进行了计算,实验结果表明,气速小于0.065m*s-1时,气含率与下降管液体速度随气速的增加明显增加,在实验气速范围内,总阻力损失系数与气速无关,其值为3.75.模型计算表明,循环液速和气含率的预测值与实测值的平均相对误差分别为3.6%和0.29%.     

气-液两相鼓泡塔反应器液体流速分布的实验研究

用示踪剂电子电极法对气-液两相鼓泡塔反应器液体的轴径向速度进行了测量。测试结果表明,塔中心处的液速最大,靠近塔壁处最小。且当表观气速增大,初始流体流动处于由均匀流型向过渡流型的转变,轴向液体速度在径向的梯度非常小;当表观气速继续增大,平均液体速度有明显的增加,轴向液体速度的径向分布呈线性关系,表明流体的流动进入非均匀流型;进一步增加表观气速,平均液体速度无明显增加。另外,应用3种不同结构的气体分布器考察了其对反应器中心线处轴向液体速度的影响。实验发现,环状气体分布器的反应器底部存在一个回流区。     

三相反应器的气含率与液速分布和数值模拟

研究了一定操作条件下的气液固三相鼓泡床反应器的气含率和液体轴向速度分布,讨论了气、液表观速度对气含率和液体轴向速度分布的影响,比较了三相与两相鼓泡床中气含率和液体轴向速度分布,用拟两相的双流体模型计算了三相鼓泡床中的气含率和液体轴向速度．结果表明,模拟结果与实验结果一致．     

气液鼓泡床中气含率的实验研究

采用差压变送器测不同高度的床层塌落曲线 ,提出了根据此曲线计算大小气泡含率的新方法 ,研究了直径 2 84mm的鼓泡床反应器中表观气速、表面张力、床层静液高度和分布器对气含率的影响。结果表明 ,在不同表面张力条件下 ,气含率随表观气速升高而升高 ;气含率随表面张力升高而降低 ,从能量角度解释了鼓泡床中气含率随表面张力升高而降低的动力学原因 ,并得出了气泡聚并的能量公式 ,将此公式应用于系统压力、温度对气含率的影响 ,得出了与前人实验一致的结论 ;指出了床层内分布板区的存在 ,且分布器不同 ,分布板区高度及分布板气含率也随之变化 ;静液高度不同 ,床层内的平均气含率变化很小 ,并根据分布板区体积占整个床层体积比例很小对其进行解释     

高含水期水平管油气水三相流动数值模拟

由于油气水三相间存在着不稳定的混合界面,在不同的条件下可产生多种流型。采用VOF多相流模型对水平管道中油气水三相流动进行数值模拟,得出在不同含气体积分数、含油体积分数、黏度及流速条件下油气水三相在水平管道中流动的相分布图。分析可知,在高含水期,随着含气体积分数的增加,流型由气泡流发展成分层流;随着混合物流速的增长,流型由分层流发展成段塞流。含气体积分数和混合物流速对流型有较大的影响。含油体积分数和原油黏度对流型的影响不明显。计算结果与相关理论比较吻合,对实际工程具有一定的指导意义。     

费托合成浆态床反应器结构与工程放大研究进展

由于气液固三相同时存在及内构件的设置,费托合成浆态床反应器传递和反应过程复杂,在反应器设计与工业放大上面临着巨大挑战。介绍了费托合成浆态床反应器的结构特点,概述了近年来费托合成浆态床反应器流体力学、反应器放大的研究进展与成果,并分析了内构件对流体力学和反应器放大的影响。从反应器结构与模型等方面论述了浆态床反应器工程设计的重点和关键,为反应器性能优化与放大提供可行的解决思路与方案。     

正丁醇和表观气速对外环流反应器内气泡特征的影响

用双探针电导探头测量了外环流反应器内空气-水和空气-正丁醇水溶液体系中气含率、气泡平均（Sauter）直径、气泡上升速度、气泡尺寸分布以及气液相界面积．考察正丁醇浓度和气速对流型和气泡特征的影响规律,用流体动力学理论和聚并机理对其进行分析．得到实验条件下正丁醇水溶液浓度影响气含率的临界浓度Ccrit.     

突变管段三相流流型研究

油气水三相流动极其复杂, 三相之间的混合界面稳定性较弱, 因此在不同的输送条件下存在多种流型。使用 VOF模型, 以突变管段内油气水三相流为模拟对象, 在气体体积分数、 原油黏度及流动速度等参数不同的条件下, 对流体在管内的流动进行了模拟, 得到了相应的相分布云图。研究结果表明, 气体体积分数及流速对多相 流流型具有很大的影响, 而原油的黏度对流型的影响不是很明显。