气体分布方式对带列管内构件的鼓泡塔流动规律的影响

在带列管内构件的鼓泡塔内测量了4种不同布气方式下的气含率和液速径向分布,并与无列管内构件的空塔中的分布进行了比较。结果表明:中心布气条件下气含率与液速的径向分布比空塔更为陡峭;环隙及近壁布气时呈现出环隙高、两边低的马鞍形分布;均匀布气时径向分布较空塔更为平坦。空塔内气体分布器的影响是局部性的,充分发展段在塔内占主要部分;而在列管塔中气体分布器的影响是全局性的,气含率与液速的初始分布决定着其全塔分布。在带列管的大型鼓泡塔中难以观察到充分发展段的存在,因此,气体分布器的设计具有比空塔更为重要的意义。     

气体分布方式对带列管内构件的鼓泡塔流动规律的影响

在带列管内构件的鼓泡塔内测量了4种不同布气方式下的气含率和液速径向分布,并与无列管内构件的空塔中的分布进行了比较。结果表明：中心布气条件下气含率与液速的径向分布比空塔更为陡峭;环隙及近壁布气时呈现出环隙高、两边低的马鞍形分布;均匀布气时径向分布较空塔更为平坦。空塔内气体分布器的影响是局部性的,充分发展段在塔内占主要部分;而在列管塔中气体分布器的影响是全局性的,气含率与液速的初始分布决定着其全塔分布。在带列管的大型鼓泡塔中难以观察到充分发展段的存在,因此,气体分布器的设计具有比空塔更为重要的意义     

鼓泡浆态反应器的传热研究

在内径为98 mm 的鼓泡浆态反应器内,研究了浸没表面与浆液之间的传热特性。在实验的条件下,模拟了浆态床 F—T 合成的操作。三相体系为氮气-液体石腊-石英砂所组成。实验中考察了不同因素对传热模系数的影响。采用95组实验数据进行关联,建立了新的传热模系数关联式:h/u_GρC_P=0.179[(u_G)~3ρ/ug]~(-0.25)(C_Pu/k)~(-0.66)该方程适用于气—液两相体系及小粒子三相浆态体系。     

含垂直列管束内构件鼓泡塔的CFD模拟

针对含有密集垂直列管束内构件的气液鼓泡塔,在两相Euler二维轴对称k-ε模型中,分别考虑气相和液相受到的列管阻力。通过引入相应的动量源、湍动源以及耗散源建立带列管内构件的鼓泡塔二维CFD模型。模型能清晰、准确地描述带列管束鼓泡塔中气液流动的特征:"烟囱效应"以及分布器影响区延长。计算得到的气含率以及液速的二维分布在宽泛的表观气速(0.12～0.62 m·s^-1)范围内与实验值相符。     

带阻尼内构件鼓泡塔的研究(Ⅰ)——内构件对流速分布的影响

针对大型鼓泡塔径向流速分布不均易导致中心区域气体短路的问题,提出了在中心区域布置阻尼内构件改善流速分布的方案。冷模实验表明,阻尼内构件的加入可以有效地改善中心区域气-液流速分布,阻尼内构件尺寸对流速分布有显著影响。引入了阻力密度函数来表征阻尼内构件的影响,采用拟均相流动模型模拟含阻尼内构件的塔内流速分布,计算结果与实验测量值大体相符。     

湍动浆态床流体力学研究（Ⅲ）垂直列管内构件的影响

浆态床反应器内部往往安装有密集的竖直列管换热内构件,有关列管束对流场分布的影响还少有研究。本文在Φ500 mm×5000 mm的大型冷模实验装置中测定了安装不同密度列管束时的速度分布和气含率分布。实验表明,列管的存在一方面会显著提高浆料轴向速度,促进大尺度流体循环,另一方面也抑制了液体与气泡的径向湍动,使速度和气含率的径向分布更不均匀,造成液体与气体轴向返混加剧,增大了有列管束的浆态床反应器的放大风险。在低气速湍动鼓泡条件下,列管加入造成的“烟囱效应”将更为显著。     

带阻尼内构件鼓泡塔的研究(Ⅱ)——内构件对气液传质速率的影响

采用化学吸收法实验考察了鼓泡塔内部的阻尼内构件对气液传质速率的影响.结果表明.在流速最高的塔中心区域设置阻尼内构件不但可以改善流速分布.而且还能显著地促进气液传质.在合适的阻尼面积密度范围内,安装内构件后气液传质速率可提高10%～30%,其机理是内构件的存在强化了流体的局部湍动.将鼓泡塔内大尺度的平均流动动能转化为小尺度的局部湍动动能.     

鼓泡塔中非牛顿流体体系的传质研究

本文在直径0.10 m、高1.05 m的鼓泡塔中,以羧甲基纤维素钠作为模拟介质,采用单孔喷嘴布气、孔径d_o=0.01 m,测定了该类反应器的比相界面积和容积传质系数,提出了比相界面积和传质系数的关联式。     

湍动浆态床流体力学研究(Ⅳ)带垂直列管束的浆态床流体力学模型与模拟

工业浆态床反应器一般都安装有密集的换热列管,列管束的存在使得速度和气含率的径向分布趋于陡峭,形成“烟囱效应”,目前对此还缺乏合适的流体力学模型进行定量描述.本文提出两点新思路以解决列管束的模拟问题:一是将密集列管束的影响作为体积源项而不是边界条件来考虑,在标准k-ε方程中增加与列管阻力相关的动量源、湍动源、耗散源本构关...     

列管束内构件对鼓泡塔流动发展的影响

在Φ500 mm×4000 mm的大型冷模实验装置内考察了列管束内构件对鼓泡塔流动发展的影响。以空气-水为工作体系,分别采用电导探针和Pavlov管测量了有、无列管的鼓泡塔内不同轴向高度的气含率和液体流速径向分布。实验表明,在安装密集列管束的鼓泡塔内也存在一个充分发展段。与空塔不同的是,列管束的存在使分布器影响区显著延长,从空塔的约两倍塔径高度增至约四倍塔径高度,在冷模装置中占据塔体积的50%以上。在实验条件下,鼓泡塔高径比或液位高度对分布器影响区大小没有明显影响。     

A Study on Hydrodynamics and Heat Transfer in a Bubble Column Reactor with Yeast and Bacterial Cell Suspensions

Hydrodynamics and heat transfer experiments were carried out in a slurry bubble column with air‐water‐yeast cells and air‐water‐bacteria cells systems to investigate gas hold‐up, bubble characteristics and heat transfer coefficients with cell concentrations of 0.1% w/w and 0.4% w/w and superficial gas velocity up to 0.20 m/s. The gas hold‐ups and heat transfer coefficients were found to increase with increasing gas velocity and cell concentration. The heat transfer coefficients were higher at the centre of the column as compared to the near wall region. The development of empirical correlations to predict the heat transfer coefficient in two‐ and three‐phase systems was carried out with ±15% confidence interval at most.     

Interfacial Area and Liquid‐Side Volumetric Mass Transfer Coefficient in a Downflow Bubble Column

An experimental investigation was made to measure interfacial area, a, and liquid‐side volumetric mass transfer coefficient, k_La, in a downflow bubble column by chemical methods viz., absorbing CO₂ in aqueous sodium hydroxide and sodium carbonate/bicarbonate buffer solution respectively. The effect of gas and liquid flowrate and nozzle sizes on a and k_La were investigated. The experimental data obtained in the present system were analyzed and correlations were developed to predict a and k_La in terms of superficial gas velocity. The variation of a and k_La with specific power input were shown in graphical plot and compared with other gas‐liquid systems.     

工业设备及管道绝热结构外表面换热系数取值的探讨

对比和分析《工业设备及管道绝热工程设计规范》GB 50264 - 97中绝热结构外表面换热系数计算结果与国外标准和经典实验关联式中相同条件下换热系数取值,指出该规范中换热系数计算方法的欠妥之处;修正保温效果检测研究中水平和竖直放置圆管绝热结构外表面换热系数的计算公式,计算结果表明修正后的公式可以反映真实的传热过程特性;...     

浆态鼓泡床反应器气液传质特性的研究进展

本文总结了有关浆态鼓泡床反应器气液传质特性的研究成果。详细地阐述了主要影响因素如系统压力、温度、气体表观气速、液体性质,固体浓度及其物性等对传质特性的影响,并对浆态鼓泡床传质模型进行了归纳介绍,最后对反应器未来的研究方向进行了预测。     

鼓泡床反应器内流动与传质行为的研究进展

总结了有关浆态鼓泡床反应器内流动、混合用气液传质特性的研究成果,详细地介绍了鼓泡床反应器内气含率、液速、液体轴向扩散系数、传质系数的测量方法,阐述了鼓泡床反应器性能的主要影响因素,如系统压力、温度、气体表观气速、液体性质及固含率等对流动、液相混合和传质特性的影响,并对鼓泡床反应器的应用前景进行了详述.     

垂直管内不互溶液滴群直接接触汽化传热

在一气升式外循环实验设备中研究了冷剂正戊烷与热流体水在垂直管内直接接触汽化传热过程。根据单液滴不互溶冷剂汽化关联式，推导出多液滴汽化过程中局部和平均体积传热系数表达式，表达式较好地解释了实验结果。讨论了冷剂表观流速、冷剂与热流体间的传热温差对体积传热量ｑｖ和体积传热系数ａｖ的影响；以及冷剂表观流速对冷却温差的影响。     

搅拌槽中垂直列管外壁的传热膜系数分布

在一内径为 12 0 0mm容积为 1.5m3 的搅拌槽中 ,使用CBY螺旋桨、 4 5°斜叶桨和六直叶涡轮桨 ,对牛顿流体采用量热法 ,研究了列管外壁的局部传热膜系数的分布情况。实验结果表明 ,对轴向流桨和径向流桨 ,列管外壁的局部传热膜系数有不同的分布 ;列管外壁各点的局部传热膜系数均与ε0 .197成正比。此外 ,文中还研究了桨叶离底距离、桨径等因素对列管外壁局部传热膜系数的影响。     

高温高压下浆态鼓泡床气液传质系数的测定

采用气体动态吸收法,对高温高压下浆态鼓泡床中气液传质系数进行了测定,考察了系统压力、温度、表观气速及固含量等操作条件对传质系数的影响. 结果表明,在温度298~473 K、气体压力1.0~3.0 MPa、表观气速0.03~0.10 m/s、固含量0%~20%(w)的实验条件下,体积传质系数随着压力、温度及表观气速的增加而增大,随固含量的增加而减小. 同时对不同塔径的传质系数进行了比较,表明在相同的操作条件下,大塔的传质系数略高于小塔.     

加压大型气液鼓泡床中气含率的实验和关联

对内径0.3 m、高6.6 m的加压鼓泡床中的气含率进行了系统研究，得出了表面张力、粘度、压力等对气含率的影响规律；结果表明，在实验范围内，鼓泡床中的气含率随表面张力和粘度的升高而降低，随压力的升高而升高；并用气泡聚并的能量理论作了定性的解释. 根据542组实验数据得出了气含率的关联式.