Modeling of modified airlift loop reactor with a concentric double-draft tube

In this work, mathematical modeling based on the tanks-in-series model was employed to characterize the performance of a novel modified airlift loop reactor. Liquid mixing characteristics, i.e., mixing time and circulation time, were employed to describe the performance of the proposed reactor. These values were determined by using the classical tracer response technique in a column 18.5 cm in diameter and 90 cm in height, and two concentric draft tubes 14 and 8.5 cm in diameter and 80 cm in height. Matlab 7.1 software was used to solve the model equations in the Laplace domain and determine the model parameter. A comparison between the numerical solution and experimental data showed that the applied model can accurately describe the behavior of a modified airlift reactor. Experimental results in the homogeneous bubble flow regime showed that the proposed airlift reactor configuration with a double-draft tube significantly improves the liquid mixing quality compared to a conventional concentric-tube airlift reactor with an identical operating volume. By using this high-performance reactor, the mixing and circulation times can be reduced by up to 48.3% and 35.5%, respectively.     

内溢流式工业环流反应器的流体力学和传递性能

对具有溢流窗及二次气体分布器的工业生产用 ４０ ｍ ３ 内溢流式工业环流反应器的流体力学和传递性能作了研究,据此得到了表观气速、装液量和二次气体分布器对反应器的主要设计参数：气含率、循环液速、传氧系数等性质的影响,并给出了各性质的关联式。同时建立了描述混合特性的模型。经生产实践检验可用于设计放大。     

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临界固含率,还存在一个临界表观气速,在此气速以下,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。     

气升式反应器内流动与传质研究进展

综述近几年来气升式反应器内流动与传质研究成果.介绍气升式反应器结构上的改进以及操作条件等对气升式反应器内流动与传质的影响;揭示传质过程中各动力学模型;总结气升式反应器在生物、环境领域方面的应用研究进展.研究内容为功能性气升式反应器的设计和放大提供理论依据.指出今后的研究方向与重点是要探索各操作条件对气升式反应器性能的影响规律,同时必须结合其它领域研究成果、采用CFD模拟技术、实验流动测量技术等来开发高效新型气升式反应器.      

硅油光-热老化气升式反应器数值模拟

为进行液浸聚光光伏系统中液浸液体即二甲基硅油在光热条件下的老化实验研究,设计制作了气升式外环流光催化反应器。采用Fluent软件欧拉多相流模型和RNG k-ε湍流模型对反应器进行了三维全尺寸数值模拟。分析了结构参数、操作参数和硅油物性参数对反应器中气液两相流动的影响,得到反应器内循环液速和气含率等参数的分布。模拟结果与实验结果有较好的一致性。模拟结果表明:硅油黏度越小,循环液速越大,气含率越小;反应器适宜操作气速不应大于0.02 m/s;反应器最适宜高径比和环隙面积比分别为47.6和0.31~0.41。     

进气方式对气力提升效率的影响规律研究

为阐明进气方式增强气力提升作用的机理及过程, 以气力提升装置为研究对象, 研究了气孔分布方式对排沙量及提升效率的影响规律。结果表明: 相同浸入率下, 周向均布气孔方式较带中心孔的周向均布气孔方式排沙量和效率均上扬, 且各组对应差值均随气量值增加显著上升; 提升效率随气量值升高其变化关系大致呈M形, 即出现两峰值与之对应, 其中最高峰值所处位置与排沙量峰值对应点几近吻合; 任一进气方式下其无量纲实验散点近乎服从于同一分布函数, 并与理论模型吻合较好。研究成果为更好地理解和优化气力提升参数提供了重要的参考。     

环流反应器的流动、混合与传递特性

由于环流反应器内存在定向循环,与鼓泡塔反应器相比,其混合性能大幅提升,已广泛应用于许多工业过程,如发酵、反应器结晶等工业过程,近年来成为国内外学者研究的热点。针对环流反应器内操作条件下的流动形态、流体力学（包括相含率分布、循环液速、混合时间以及离集指数等）及传质/传热特性,总结了其最新研究进展,分析了相含率尤其是固含率变化对反应器中关键参数如循环液速和化学反应速率的影响,展望了从机理上研究相互耦合的多相流动、传质/传热和化学反应规律,为进一步推动其工业应用提供参考。     

深井超深井气体钻井一次性气举工艺技术

气体钻井技术能保证循环介质的当量密度低于 １ ． ０ ０ｇ ／ ｃ ｍ ３ , 有效控制钻井液漏失, 提高机械钻速。目前, 气体钻井设备工作的最大气压为１ ５ ． ０ＭＰ ａ 。针对深井超深井气体钻井前气举中因管内外压差过大, 施工压力过高, 用常规气举办法难以一次性完成的难题, 提出以气浸诱喷为主要原理的深井超深气体钻井一次性气举技术, 同时向钻具内泵入气体和钻井液, 钻井液把气体不断的推到钻具环空, 使井筒发生严重“ 气浸” , 直至井筒发生有控制的 “ 溢流” , 逐步降低环空液柱压力, 最终实现“ 人造井喷” , 将井筒内的钻井液完全举出。在Ｌ Ｇ地区某深井运用该技术, 只耗时４ ． ０ｈ就成功地一次性在井底将全井钻井液举出, 开创了国内深井一次性气举的先例, 展示了该技术“ 节约钻井时间、 减少环境污染” 的优点, 提升了气体钻井技术水平。     

气升式反应器中细菌氧化预处理 难浸金精矿的浸出参数优化

依据三相内循环流化床结构模型, 设计了实验室规模的气升式生物反应器, 用于高砷难处理金精矿的细菌氧化预处理。从酸性矿坑水中筛选到一种中度嗜热混合菌, 驯化后可在45 ℃, pH值1.2, As(As³⁺和As⁵⁺)浓度15 g/L条件下良好生长, 并且对难浸金精矿具有较好的氧化浸出能力。在气升式反应器中采用驯化后的混合菌氧化浸出高砷难浸金精矿, 设计正交实验研究矿物粒度、矿浆浓度、反应器充气量和初始pH值对浸出的影响, 结果得出矿物粒度-37 μm, 矿浆浓度5%, 充气量4 L/min, 初始pH值1.2为该反应器最佳浸出参数组合, 在此条件下高砷金精矿砷脱除率可达到95%。     

多管环流反应器的气含率研究

提出了一种新型结构的多管式环流反应器,对于空气－水体系,在每个上升管气速为０～０．１６ｍ／ｓ和管径比Ｄｄ／Ｄｒ＝０．３～１．０范围内,研究了两个上升管气速及不同管径比时上升管气含率的变化规律,同时研究了分离箱中静液高及分离箱结构参数与下降管气含率之间的关系。提出了在鼓泡流区域内上升管气含率模型方程：Ｅ１＝αＵｂｇ１－ｃＵｇ３