螺旋气升式内环流反应器流动特性

以水和空气两相系统为研究对象,建立螺旋气升式内环流反应器冷模实验装置,采用压差法测定导流筒升流区气含率,用电导法分别实测了升流区液相速度和反应器混合时间,研究螺旋气升式内环流反应器的流动特性,并与传统气升式内环流反应器的流动特性进行对比研究。结果表明,加螺环后反应器气含率明显增加,平均增幅为20%,升流区液相表观速度减小,混合时间增加。     

内循环三相生物流化床反应器中流体的循环速度

通过实验和CFD模拟研究了反应器内气含率和局部阻力系数与操作参数和结构参数的关系. 结果表明,气含率随进气速率Ugr增大而增大,局部阻力系数随反应器升、降流区截面积比Ar/Ad增大而减小,随导流筒直径与导流筒距反应器底高度之比d/h增大而增大,由此建立了升、降流区气含率和导流筒底端局部阻力系数关联式. 在此基础上,采用降流区流体速度模型,研究了局部阻力与沿程阻力对降流区速度的影响,并实验测试不同操作和结构条件下降流区的流体速度. 模型计算与实测速度对比分析表明,根据所建局部阻力系数关联式并考虑沿程阻力影响,可获得与实测结果吻合较好的降流区速度. Ugr取最大值2.29 m/s时,降流区流体速度最大可达0.32 m/s,且Ar/Ad取最大值1.61、d/h取最小值1.75时反应器中流体循环更好.     

分布器结构对环流反应器气含率分布的影响

采用κ-ε二方程模型和欧拉多相流模型,对一种单筒单级气升式气液环流反应器内的湍流气液两相流进行了全尺寸的数值模拟研究,考察了采用3种不同气体分布器时反应器内气含率和流速分布的细节.模拟结果表明不同结构的分布器对总体气含率和内筒中的两相速度分布有很大影响,因而对气含率分布和气液两相接触效果有较大影响,从而对反应过程产生影响.单环分布器产生的气液两相接触效果较差,对于反应过程很不利.对于大直径的环流反应器推荐使用多环分布器.计算所得的整体气含率与实测的整体气含率进行了对比,吻合较好.     

气升式环流反应器中的流体动力学研究(Ⅱ)——实验及模型结果分析

建立了一直径为0.186m、高3m的内环流气升式反应器。通过电化学方法测得了反应器中的气含率和速度。本文以文(Ⅰ)所得气升式环流反应器的一维两流体模型为基础,推导出了反应器的能量方程。分析了反应中的功耗分配规律,并以此对反应器中的流动规律作了较合理的解释。本文还从理论和实验上较全面地讨论了反应器操作参数和结构参数对气含率和循环液速等的影响。     

气升式振荡环流反应器的数值模拟和结构优化

气升式振荡环流反应器（ARLR）作为一种新型的气升式环流反应器,能够有效地提高反应器的气含率和传质系数,并已得到生物发酵实验的验证。本文通过CFD的手段研究了反应器内的流动和传质状况,并利用CFD模拟和响应面分析相结合的方法,优化了反应器的结构参数,如高径比（H/D）、升液区降液区面积之比、导流筒高度等。经过实验测量,优化后的气升式振荡环流反应器与传统的气升式环流反应器相比,气含率提高了32%以上,传质系数提高了11%以上。结果表明,气升式振荡环流反应器作为生化反应器有着非常广阔的应用空间。     

气升式三相内环流生物反应器内流体力学和传质性能的实验研究

本文通过实验研究了气升式三相内环流反应器在非牛顿流体中的流体动力学特性和传质性能.考察了表观气速、导流筒与反应器截面积之比、固体粒子加入量及CMC溶液浓度等操作条件对气升式三相内环流生物反应器中导流筒与环隙内液体循环速度、气含率、固含率及气-液体积传质系数等流动与传质特性参数的影响.     

气升式内循环反应器的数值模拟和结构参数

采用Euler-Euler双流体模型对内循环反应器(高1240 mm,直径165 mm,导流筒高590 mm)进行数值模拟,考察了表观气速、导流筒结构(导流筒内径比Dt/D,底隙高度)对反应器内上升区、下降区流体力学参数(气含率、液体速度)的影响. 结果显示,表观气速、导流筒内径、底隙高度对反应器气含率、液体速度有很大影响,随表观气速增加,反应器上升区、下降区气含率都增加,导流筒内径比为0.58时更易实现气液循环,底隙高度为30 mm时反应器内下降区气含率、气液速度都最小;气液分离器角度越大,进入下降区的气体越多,当气液分离器角度为45o时,能更好地实现气液循环.     

新型气升式环流反应器流场数值模拟

利用CFD软件ANSYS 14.0及欧拉-欧拉多相流模型,模拟了一种采用微孔曝气器的新型气升式环流反应器的气液两相流动,得到反应器内气含率和循环液速等参数的详细分布。模拟结果表明：新型气升式环流反应器的平均气含率与气量成正比关系;气量为2.5 m3/h时具有更高的循环液速。     

固体颗粒对三相气升式环流反应器流动特性的影响

将液相视为连续相,气相和固相视为分散相,同时考虑各相之间的相互作用,结合气液固三相流体的动力学理论,建立气液固三相环流反应器三流体湍流流动的Eulerian模型.采用计算模拟软件Fluent对三相环流反应器的流动状况进行模拟,考察表观气速、固含率、颗粒大小对反应器的气含率以及液体流动速度的影响.模拟结果较好地解释了气升式环流反应器内的三相流体行为,模型与实验结果较好地吻合,表明了模型的可行性.     

气升式反应器中三相体系进行半连续操作的气含率和传质特性研究

就出现在细胞培养等气液固三相体系在气升式反应器(ALR)中气含率和传质系数同反应器结构参数、固含量及操作条件之间的关系作了理论推导,在不同结构形式的 ALR 中对空气/0.15NaCl 溶液(内含不同数量的固体颗粒)体系作了实验测定,估计了模型中的待定参数,求出气含率(■)和氧的传质系数(K_Lα):■由此可推算二氧化碳的传质系数,并讨论了反应器高度和气体分布器的影响。