半弧面斜叶桨的流体力学性能与氧传质特性

氧传质系数是气液搅拌反应器设计的关键参数,研究新型搅拌桨的氧传质性能对气液两相搅拌反应器的强化有着重要的意义。本文实验研究了气体分布器、搅拌转速、气量对氧传质系数、搅拌功耗及气含率的影响,结果表明,氧传质系数随搅拌转速和气量的增加而增加;并建立了氧传质系数与搅拌功耗和表观气速的经验公式,为进一步放大应用提供了基础。采用欧拉-欧拉多相流模型及群体平衡模型对半弧面新型斜叶桨进行了计算流体力学（CFD）数值模拟研究,模拟研究了不同结构、搅拌转速、气量下的流体力学性能和氧传质系数,模拟计算结果与实验值的相对偏差在20%以内;这为研究这一半弧面新型斜叶桨提供了一种可靠的数值模拟方法;优化了半弧面新型斜叶桨的结构,提高了搅拌釜的氧传质效率。     

卧式搅拌釜气液传质特性及其应用

前言国外从60年代初已开始用卧式搅气釜(Horizontal Sirrted Vessel)(见图1)作为拌体吸收传质装置。由于它在很低的搅拌转速下具有良好的气液传质特性,引起了化工界极大兴趣。起初卧式搅拌釜主要用于气体吸收以代替填充塔,后来才用于聚合反应。它是气液系聚合工艺的理想设备。有机氟单体聚合多数有一个气液传质过程。据报导国外氟聚合物生产已逐步转向采用卧式搅拌釜。     

卧式搅拌釜气液传质特性的研究(Ⅱ)

分别在纯水-O_2、乳化剂水溶液-O_2两个体系中,实测了卧式釜中长径比、桨径釜径比、液含率、搅拌桨个数、叶片数及操作条件对气液传质容量系数K_(La)的影响,关联了低Fr数区的实验结果;提出了以K_La为目标函数的放大准则:在几何相似条件下,保持Fr=const.,或P_v=const..     

三相循环流化床中的气液相界面积和传质系数

采用溶氧法测量了三相循环流化床中液相溶氧浓度的轴向分布,并按轴向扩散模型处理实验数据,优化得到气液体积传质系数kLa,同时用光纤探头测量了体系中的气含率和气泡大小分布,计算得到了气液相界面积a和气液传质系数kL,并研究了主要操作条件(表观气速、表观液速和固含率)对气液传质系数的影响规律.     

卧式搅拌釜气液传质特性的研究(Ⅰ)

针对国内氟塑料生产过程技术开发的需要,用氧气物理吸收法及激光透射法测定了卧式釜液侧传质容易系数k_La及比界面积a.结果表明,与立式釜相比,卧式釜具有一系列优点:如进行正常传质所需的搅拌转速较低;在相同功耗下,传质容量系数约高一个数量级;混合程度及传质面分布均匀度有明显改善.本文用流体力学原理分析了两类釜传递特性差异的原因,并对实验结果作了关联.     

双层桨气液搅拌反应槽气液分散特性

采用搅拌功率与氧传质系数方法,对一双层桨搅拌反应槽的自吸分散和表面充气分散性能进行研究.比较了两种桨叶组合在两种分散方式下的气相分散临界转速、搅拌功率及两种桨叶组合自吸分散时的气含率和气液传质系数.结果表明,六叶圆盘直叶桨和六叶圆盘斜叶桨的组合在自吸分散时具有较优的分散性能.     

气体搅拌下微分萃取过程的传质及流体力学性能的研究

在装有静态分布器的萃取塔中 ,对有气体搅拌下的水、煤油 (苯甲酸 )萃取系统的滞液率、气含率和传质系数进行了实验研究 ,从而得出气体搅拌下传质更充分的结论。分析了滞液率、气含率和传质系数的影响因素及分布规律。     

气体搅拌下微分萃取过程的传质及流体力学性能的研究

在装有静态分布器的萃取塔中，对有气体搅拌下的水，煤油（苯甲酸）萃取系统的滞液率，气含率和传质系数进行了实验研究，从而得出气体搅拌下传质更充分的结论，分析了滞液率，气含率和传质系数的影响因素及分布规律。     

偏氟乙烯乳液聚合的气液传质效果影响因素的研究

首先推导出表征气液传质效果的K值计算方法,借此研究了聚合釜装填量、搅拌桨型和转速等因素对气液传质效果的影响,结果表明:随着聚合釜装填量和搅拌转速的增大,K值增大,气液传质效果提高;在搅拌转速大于500r/min情况下,桨型采用上层二叶平桨、下层二叶斜桨的方式明显比单层的二叶斜桨或二叶平桨的K值大,气液传质效果好。确定了5L釜偏氟乙烯(VDF)乳液聚合必需的良好搅拌效果的条件:装填量为3L、搅拌转速700r/min、桨型采用上层二叶平桨和下层二叶斜桨;VDF聚合速度达到了115gPVDF/L·h,合成出含固体质量分数为20%、粒径分布窄、稳定性好的聚偏氟乙烯(PVDF)乳液。     

高固含率三相鼓泡淤浆反应器气液传质研究及其采用两种气体分布器的比较

以空气-水-黄沙以及空气-液体石蜡-黄沙两种系统为对象，在常压下用溶氧仪研究了采用小孔式及金属烧结板两种分布器的高固含率三相淤浆反应器的气液传质特性，以及固含率和表观气速等因素对容积气液传质系数kLa的影响，最后得到采用上述两种气体分布器的高固含率三相淤浆床关于容积气-液传质系数的经验关联式。实验证明，金属烧结板具有更好的气液传质特性。     

生物反应器内不同桨叶组合计算流体力学模拟

运用计算流体力学(CFD)数值模拟方法研究在相同工况下(搅拌桨转速为400 r/min、通气速度为0.86 vvm和操作温度为15 ℃),4种不同桨叶组合方式对5 L气液生物反应器流场、氧传质系数kLα、空气体积分数、气含率(体积分数)和功率的影响,评判各桨叶组合综合性能.计算结果表明:1号方案上下档均为径向桨,具有最...     

射流鼓泡反应器中液相体积传质系数的测定

羰基合成反应一般采用射流鼓泡反应器,该类反应器气液混合的方式采用射流而非机械搅拌,其主要优点是结构简单、制作简便、维护费用低。研究该类型反应器的传质系数对于其设计、优化及放大操作均具有重要意义。本研究采用缩颈式圆形喷嘴,以动态溶氧法对射流鼓泡反应器内的液相体积传质系数进行测定,考察了表观气速、射流雷诺数对液相体积传质系数的影响。研究发现,随气速增大液相体积传质系数的变化规律为先增大而后保持不变。维持表观气速不变,随雷诺数增加液相体积传质系数增大,但当表观气速小于0.0012 m/s时,雷诺数对传质改善较小。建立了液相体积传质系数的经验关联式,当气体输入功率占总功率56%时,液相体积传质系数最大,气体鼓泡和液体射流的协同作用最强。     

废水好氧生物处理工艺中氧的传质与强化的理论与实践

废水处理好氧生物工艺供氧过程的控制步骤是气液传质作用,即将气体分子氧转化为足够微生物用于氧化污染物的溶解氧（DO）,包含碳源BOD5的降解、氨氮的硝化和总氮的去除以及无机COD氧化的共同需求。文章指出DO的传质过程由总传质系数K_La决定,废水性质、生物量、污泥龄、微生物耗氧速率、微生物种群等因素都会影响K_La。DO的浓度梯度是气液固三相氧传质的主要推动力,气液传质受水温、水质、氧分压、气泡大小、液体紊流程度和液膜更新速度等的影响,通过提高氧气分压、增大气泡比表面积、强化气液混合以及无泡供氧等方式及其它们的结合,或者控制污泥流态化程度及其污泥龄,可以获得微生物摄氧能力的提高。本文指出在对水质特征、环境条件、微生物特性、反应器流体特性以及运行参数等优化的基础上,结合一些研究新的方向,如无泡供氧、纯氧/富氧曝气的气泡行为,流场分布、湍流构造、浓度梯度的流体行为,挡板内构件、流态化控制的反应器结构优化,以及充分考虑负荷的HRT和SRT的运行工艺条件,可以实现更加全面的节能目标。     

PARTICLE-LIQUID MASS TRANSFER IN MULTI-IMPELLER AGITATED THREE PHASE REACTORS

The mass transfer coefficient between solid particle and liquid has been measured in high aspect ratio multiimpeller agitated three phase (gas-liquid-solid) reactors. Experiments were conducted in 0.15 and 0.30 m id acrylic columns of lm length each. Two types of impeller were used: disk turbine (DT) and pitched turbine downflow (PTD). Air used as the gas phase was introduced through a ring sparger of 0.8 D size located 0.1 T distance above the bottom. The interimpeller spacing was maintained at the tank diameter. The range of gas velocity used was 0-15 mm/s. A unique correlation between particle-liquid mass transfer coefficient and critical impeller speed for solid suspension has been presented.     

搅拌槽内粘稠物系中气液相间氧传递

以发酵罐中气液相间氧传递为背景，考察了搅拌槽内搅拌器形式、物系流变性质、通气搅拌操作条件等对假塑性粘稠物系中氧传递过程的影响。结果表明，这些因素主要通过改变气体分散状态和相间传质面积来影响氧传递速率。根据气泡在搅拌槽内不均匀分布现象，多层搅拌下气液相间传质过程可以用气泡运动分区分布模型来描述。它说明了采用轴向流桨和涡轮桨组合的搅拌形式在氧传递方面的优越性，为强化发酵罐中供氧指明一条有效途径     

翼形桨在气液固三相搅拌反应釜中的混合性能

<正>机械搅拌槽中高速旋转的叶轮产生的排出流中,径向速度主要用于气体的剪切分散,而其轴向速度是固体悬浮和液相轴向混合的主要动力。三相体系的混合不仅要求叶轮具有较强的径向剪切分散能力,而且要有一定的轴向混合能力,以此达到对气体和固体的同时分散。理想的混合水平不仅要求达到二者在宏观上的均匀,而且在微观混合上也要达到一定的均匀度,为此对搅拌桨的设计提出了较高的要求。在气液二相的混合操作中比较多的采用了盘式涡轮桨,而在液固二相的混合操作中比较多的使用螺旋桨,这都是为了利用各自不同的混合优势。涉及到气液固三相混合,由于气体和固体的分散是一个相互制约的问题,完全的径向     

Oxygen mass transfer coefficient in bubble column slurry reactor with ultrafine suspended particles and neural network prediction

The gas–liquid volumetric mass transfer coefficient was determined by the dynamic oxygen absorption technique using a polarographic dissolved oxygen probe and the gas–liquid interfacial area was measured using dual‐tip conductivity probes in a bubble column slurry reactor at ambient temperature and normal pressure. The solid particles used were ultrafine hollow glass microspheres with a mean diameter of 8.624 µm. The effects of various axial locations (height–diameter ratio = 1–12), superficial gas velocity (u_G = 0.011–0.085 m/s) and solid concentration (ε_S = 0–30 wt.%) on the gas–liquid volumetric mass transfer coefficient k_La_L and liquid‐side mass transfer coefficient k_L were discussed in detail in the range of operating variables investigated. Empirical correlations by dimensional analysis were obtained and feed‐forward back propagation neural network models were employed to predict the gas–liquid volumetric mass transfer coefficient and liquid‐side mass transfer coefficient for an air–water–hollow glass microspheres system in a commercial‐scale bubble column slurry reactor. © 2012 Canadian Society for Chemical Engineering     

GAS-LIQUID MASS TRANSFER IN JET BUBBLE COLUMN

The jet bubble column consists of a conical entrance section which expands to a cylindrical column. Gas and liquid are co-currently introduced at the bottom of the column by a small diameter inlet pipe which acts like an ejector. The kinetic energy of the gas and liquid jet together with the conical geometry at the lower section of the column cause the formation and dispersion of small bubbles.

Gas-liquid mass transfer in the jet bubble column (61 cm diameter) was measured by a dynamic response technique, in which a step change was made in the gas phase oxygen concentration and the aqueous dissolved oxygen concentration response was measured at various axial and radial locations. It was found that a continuous stirred tank reactor model could be used to evaluate experimental results. The volumetric mass transfer coefficient in this type of system was found to increase with increasing gas flow rate and was about 1.5 times larger than the values obtained at similar conditions in conventional bubble columns. Preliminary measurements and calculations indicate negligible effects of liquid velocity and bed height on the mass transfer coefficient.     

Effect of Dual Impeller‐Sparger Geometry on the Hydrodynamics and Mass Transfer in Stirred Vessels

The understanding of the effect of impeller‐sparger configurations on gas dispersion and mass transfer is very important to improve the performance of gas/liquid contactor systems. The influence of the impeller positions, the upper turbine diameter, the sparger ring diameter and its location in regard to the lower impeller on the power consumption, the volumetric mass‐transfer coefficient and the overall oxygen transfer efficiency were studied in a nonstandard curved bottomed reactor with an agitated system with dual disk style turbines. In the range of the gas flow rates studied, the most efficient impeller‐sparger arrangement for the oxygen transfer is the impeller system with turbines of different diameters located at C = 0.25 and IC = 0.5, and with the sparger of smaller diameter than the lower impeller settled below the impeller. A new model to estimate the k_La with an average relative error of 8 %, which takes the reactor operation conditions and the influence of the impeller‐sparger geometry into account, was also proposed.