旋流气升式环流反应器的气含率轴向分布

为强化环隙气升式环流反应器(AALR)的流动、混合与传质性能, 提出了旋流气升式环流反应器(HALR)。在8.8L的HALR中, 以空气-水和空气-水-K树脂为实验物系, 在表观气速为0.47～2.31cm/s的范围内, 研究了表观气速、导流筒底边与反应器底面的间隙(简称底部间隙)、上升区轴向高度及固体装载量等因素对气含率的影响规律, 并与 AALR 进行了对比。结果表明:对于空气-水组成的两相物系来说, 在表观气速较小时, 旋流片对上升气泡有聚并作用;在表观气速较大时, 旋流片对气泡主要起破碎作用;气含率随着轴向高度的增加而增加, 增加的幅度随表观气速的增加而增加。对于三相物系, 表观气速较大时, 气含率随着固体装载量的增大而增大, 比两相物系气含率高;表观气速较小时, 两相物系的气含率略高于三相物系的。根据实验结果, 提出并拟合出了上升区局部气含率与轴向高度的预测模型:ε_g=(3.00×10^-4h+0.0276)U_g^0.615, 模型的预测值与实验值吻合较好, 平均相对误差为12%。     

三相多室气升式环流反应器气含率的研究

在1个4流道的三相多室气升式环流反应器中,以空气-水-K树脂为体系,采用压差法测量气含率,考察了上升室气体表观速率、固体装载量对上升室与下降室气含率的影响.结果表明:上升室的气含率随着该室气体表观速率增加而增加,而随着另一上升室气体表观速率增加而略有降低;下降室的气含率随着该室气体表观速率增加呈现3种变化趋势,而随着另...     

多室气升式环流反应器的气含率研究

在四流道的多室气升式环流反应器中 ,常温常压下 ,以空气作为气相 ,以水、0 .5 %、1%、5 %NaCl及 0 .5 %、1%、5 %Na2 SO4 作为电解质 ,考察上升区气含率与操作气速及电解质密度的变化规律。并用回归分析的方法 ,建立了上升区气含率与电解质密度的半经验关联式 ,用该式得到的上升区气含率的计算值和实验值的平均相对偏差为 2 .5 8%。     

气升式三相内环流反应器中相含率的研究

在一个6．36L的气升式内环流反应器中,以空气-NaCl水溶液-K树脂为实验体系,在导流筒内的表观气速为1．21～7．28cm·s^-1时,考察了平均气含率、平均固含率随表观气速的变化规律,研究了转向面积比、NaCl水溶液浓度与平均气含率之间的关系。在均匀鼓泡流区域用模型方程Eg=aUgb来关联平均气含率,其中模型参数6=0．766,a与转向面积比、NaCl水溶液浓度关系为a=3．45×10^-5＋0．0146（Sb／Sr）0．0185＋1．35W。     

气升式内环流反应器的气含率研究

建立了气升式内环流反应器的冷模实验装置,以空气-水两相系统为研究对象,采用压差法测定了反应器降流区的气含率和升流区气含率,采用体积膨胀法测定了反应器总体平均气含率.通过改变导流筒直径、高度及底部封头形状,考察了结构参数对气含率的影响;通过改变通气量和上清液高度考察了操作参数对气含率的影响.建立了气含率的数学模型,并将试验数据拟合,得到不同结构反应器的模型参数.     

多相气升式环流反应器局部相含率和环流速度

气升式环流反应器流动特性研究大多都局限于流动参数的平均特性研究,涉及气-液-固系统流动特性的研究也较少。在200×2500mm气升式环流反应器内,实验研究了空气-水两相及空气-水-玻璃珠三相体系中局部气、固相含率以及浆(液)相环流特性等随操作条件以及液、固相物性的变化规律。结果表明:1两相体系导流筒中截面平均气含率轴向分布有局部极大值,而固体和乙醇的加入使得气含率轴向分布平缓;2两相体系循环液速在导流筒中呈径向抛物分布,在环隙分布较均匀,加入固体和乙醇后对循环速度分布和大小影响不大;3三相体系中导流筒内固含率沿轴向升高呈增大趋势,环隙内轴向分布均匀;导流筒内、外固含率径向分布均不均匀,以近壁处为大;加入乙醇后对固含率分布影响不大。     

旋流气升式环流反应器中甘油水溶液物系上升区气含率

在内径0.090 m、高2 m的旋流气升式环流反应器(HALR)中,表观气速为0.37～3.9 cm/s,以空气为气相,分别以水、6个质量分数(w=0.5%～15%)的甘油水溶液为液相,研究了在不同底部间隙、翅片数量及翅片角度时,上升区平均气含率随表观气速的变化规律。结果表明,所有物系上升区平均气含率都随表观气速的增加而增加;在低表观气速(u_g1.2 cm/s)时,不同翅片角度及翅片数量对上升区平均气含率影响小;在高表观气速(u_g1.2 cm/s)时,上升区平均气含率随翅片数量增加而增大、随翅片角度减小而增大;底部间隙小(b=1.25、2.4 cm)的上升区平均气含率相接近,并都小于底部间隙大(b=3.5 cm)的上升区平均气含率;上升区平均气含率随w(甘油)的增加而增加;建立了气含率与w(甘油)的关联式,关联式的预测值与实验值吻合较好,平均相对误差为5.54%。     

气升式内环流反应器内局部气含率径向分布

The local gas holdup profiles in an internal-loop airlift reactor were studied experimentally by using dual electrical conductivity probe under different conditions,including superficial velocity,surface tension and liquid viscosity.The results showed that the radial gas holdup profile has a parabolic shape,which was consistent with the empirical model of Luo.Local gas holdup distribution parameters were obviously influenced by flow regime and almost remained unchanged in the same flow regime.In the gas distributor region,the profiles were steeper in the homogenous flow regime than in the heterogeneous flow regime.However,in the stable region,there was an inverse change trend in two flow regimes.The increase of surface tension,superficial velocity and liquid viscosity made the profile of local gas holdup steeper in two flow regimes.     

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     

高长径比环流反应器中气、固含率的轴向分布研究

在高长径比(H/D=22.2)内环流反应器中,常温常压下,以空气-水-石英砂为物系,研究了表观气速和固体装载量对平均气含率、下降区气含率、上升区固含率、下降区固含率的影响,以及上升区气含率、固含率随轴向高度的分布规律.结果表明:平均气含率、下降区气含率随着表观气速的增加而增加,随ω(固体)增大而下降,ω(固体)≤2.6...     

多室环流反应器气含率的三维数值模拟与分析

在常温常压条件下,以空气为气相、水为液相,对多室气升式环流反应器内气液两相流动状态进行了数值模拟,采用Euler两相流模型模拟了不同表观气速条件下各室气含率的分布情况。数值模拟计算结果表明,上升室气含率随表观气速的增大近似呈线性增长;各上升室气含率受自身表观气速的影响较大,而受另外一上升室表观气速的影响较小。     

Simulation and experimentation on the gas holdup characteristics of a novel oscillating airlift loop reactor

BACKGROUND: The classical airlift loop reactor (ALR) has been widely used in petrochemical, biochemical, energy and environmental processes due to such advantages as simple structure, without motional mechanism, easy sealing and low energy consumption. A novel ALR has been designed using forced periodic reversible ventilation, termed an airlift reversible loop reactor (ARLR). RESULTS: Using computational fluid dynamics (CFD) simulation and experimental validation, the mass transfer characteristics of the ARLR were studied. The simulation results predicted the experimental data well, especially at low ventilation capacity. The oscillation period had significant effects on gas holdup and the mass transfer coefficient of the ARLR. When ventilation capacity was increased from 0.22 to 3.49 vvm, compared with central airlift and annular airlift reactors, ARLR increased the mass transfer coefficient by 9–31% and 10–58%, respectively, according to simulation results, and by 11–25% and 14–58%, respectively, according to experimental data. CONCLUSION: The results showed that the ARLR could significantly enhance gas holdup and mass transfer coefficient compared with traditional central airlift and annular airlift reactors. Results indicated that the optimum oscillation period decreased with increase of ventilation capacity. ARLR has the potential for application in aerobic fermentation. © 2012 Society of Chemical Industry     

气升式反应器的优化

从强化传质与节能方面概述了近年来国内外在气升式反应器结构参数优化、操作参数的优化及溶液性质等方面的研究工作 ,提出了今后的研究方向     

底部间隙对多室环流反应器流动特性的影响

在空气-水-石英砂三相多室气升式环流反应器(MALR)中,调节底部转角连接处间隙高度分别为18,28,38mm,在表观气速1.2～4.2cm/s范围内,实验研究了底部阻力系数、相含率、循环液速随反应器底部间隙的变化规律。结果表明,随着底部间隙的增大,底部转角处的局部阻力系数减小,循环液速增大,流体夹带进入下降室的气泡和固体颗粒均增多,下降室的气含率和固含率均增大。     

高长径比三相内环流反应器中相含率的分布研究

在长径比为22的三相内环流反应器中,常温常压下,以空气-水-石英砂为物系,根据无因次准数建立了气含率、固含率的预测模型,考察了在不同粒径下上升区气含率、下降区气含率和上升区固含率、下降区固含率随表观气速的变化规律和不同固体体积分数下轴向固含率的分布情况。结果表明：不同粒径下上升区和下降区气含率均随表观气速的增大而增大;当粒径（ds）≤0．3mm时,上升区固含率随表观气速的增加呈平缓趋势,下降区固含率随表观气速的增加而增加,当0．3mm〈d。≤1．2mm时,上升区固含率随表观气速的增加而呈先下降后增加的趋势,下降区固含率随表观气速的增加而下降;不同固体体积分数下的固体颗粒的固含率随着轴向高度的增大而变化平缓,能够均匀的分布在反应器中;气含率和固含率的计算值和实验值吻合较好,其平均相对误差分别为6．32％、4．56％。     

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.     

下喷式环流反应器环隙气含率影响因素

下喷式环流反应器是一种用于强化气-液两相反应过程的新型装置，虽然已在工业上有了较广泛的应用，但对其理论研究远未成熟，其工业装置的设计仍依赖于实验和经验。本文借助实验室自制实验装置，对下喷式环流反应器环隙气含率的影响规律进行了研究。首先，对喷射器的吸气量进行了测量，获得了不同条件下喷射器最大吸气量的性能曲线；在此基础上，分别研究了气相流量、液相流量以及喷射器安装位置对环隙气含率的影响规律。结果表明：气相流量和液相流量对气含率具有重要的影响，随着气相流量和液相流量的增大，气含率快速提高，而喷嘴位置对气含率的影响相对较小；考虑到增加气相流量和液相流量所需要的能耗和设备代价，通过增加液相流量来达到提高气含率的目的是优选方案。