鼓泡床中的气泡尺寸分布

根据气泡聚并和破裂速率模型,提出一个描述鼓泡床中气泡尺寸分布的总体平衡(Population Balance)模型。该模型可预计鼓泡床中气泡尺寸分布随床高的变化。对空气-水体系的模拟结果与实测结果吻合较好。     

鼓泡床内气泡直径的分布

气泡的直径分布是决定鼓泡床反应器气液接触面积的重要参数,其轴向分布对鼓泡床反应器的设计和性能优化具有重要意义。喷嘴作为气体分布器的最小单元,对气体分布器的分布性能起决定性因素。本文考察了不同孔径喷嘴对鼓泡床内气泡分散的影响,结果表明,对于在孔口产生的小于最大稳态气泡直径ds的气泡,将稳定存在于床层内,而直径大于ds的气泡,将迅速破碎,最后形成近乎一致的气泡粒度分布,喷嘴的影响距离在21cm左右。     

鼓泡床内气体分布器设计及其对水力学影响

本文比较了目前常用的几种分布器，通过照像法观察了三种分布器（单孔板、多孔板和烧结金属板）上的气泡形成过程，然后测定了这三种分布器的干板压降和湿板压降，并就它们对水力学条件的影响进行了考察。其结果对鼓泡床内分布器的设计具有一定的参考价值。     

二维鼓泡床内气泡尺寸分布的实验与CFD模拟

在有机玻璃制成的二维鼓泡床(0.20m×0.02m×2.00m)内,采用摄像法对空气－自来水的气液两相体系的气泡尺寸分布进行了考察。以商业计算流体力学软件ANSYS CFX 10.0为平台,在双流体模型的基础上,采用k-ε湍流模型和GRACE曳力模型对气液鼓泡床内流体动力学行为进行了多相流CFD数值模拟。结果表明 MUSIG(Multiple Size Group)模型实现了对多气泡体系内气泡尺寸分布特性的考察,气泡尺寸分布的模拟结果与实验结果吻合得较好,从而说明了考虑了气泡聚并破碎的MUSIG模型能很好地反映出鼓泡床内气泡尺寸分布特性。     

加压大型鼓泡床反应器内大小气泡气含率研究

在内径0.3m、高6.6m的加压鼓泡床反应器内采用床层塌落技术测量床层内的大小气泡气含率实验。由于大小气泡上升速度不同,床层塌落曲线存在一水平段,在此基础上,详细考察了表面张力、粘度、系统压力、表观气速对大小气泡气含率的影响,得出大气泡气含率随粘度和表面张力升高而升高,随压力升高而降低;小气泡气含率随粘度和表面张力升高而降低,随压力升高而升高;并根据质量守恒定理,进行了解释。     

气液鼓泡床内的液体流速分布

引言 鼓泡床是一种重要的气液或气液固多相反应器.液体循环流动是鼓泡床的一个重要流体力学特征,从20世纪50年代人们就开始对此进行了比较系统的实验研究[1-6].这个特征对鼓泡床的流体返混行为、气含率、气液界面积以及传热传质系数都有很大影响,特别是液体返混行为可以由液体循环特性直接决定.如何准确地描述和预测鼓泡床中的液体流速沿径向的分布,关系到鼓泡床反应器的设计、放大和优化.因此,许多年来它一直是人们致力探讨的重要课题之一[7-8].     

鼓泡床内气体分布器设计及其对水力学的影响

本文比较了目前常用的几种分布器，通过照像法观察了三种分布器（单孔板、多孔板和烧结金属板）上的气泡形成过程，然后测定了这三种分布器的于板压降和湿板压降，并就它们对水力学条件的影响进行了考察。其结果对鼓泡床内分布器的设计具有一定的参考价值。     

二维鼓泡床内气液流动特性实验与数值模拟

采用高速摄像法测量了0.20 m×0.02 m×2.00 m拟二维床内气泡尺寸分布和流型等变化规律,结果表明,随着表观气速的增大,鼓泡床内依次呈现均匀鼓泡区、过渡区和湍动区3种形式,以气泡个数概率表示的气泡尺寸分布呈对数正态分布。以计算流体力学软件ANSYS CFX 10.0为平台,采用k-ε湍流模型和GRACE曳力模型对气液鼓泡床内流体动力学行为展开了数值模拟,其结果与实验值比较吻合。研究表明,从多相流理论出发的计算流体力学模拟方法可以用来预报鼓泡床内流型过渡等流体动力学特性。     

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。     

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.     

Flow regimes and mass transfer in counter-current bubble columns

Counter current bubble columns have the feature that specific gas-liquid interfacial area and gas holdup are larger than those for standard and cocurrent bubble columns. In this study, three different flow regimes, churn-turbulent flow, bubble flow and bubble down-flow, have been observed in a counter-current bubble column and correlations of gas holdup and volumetric liquid-phase mass transfer coefficient have been proposed as functions of operating variables such as the superficial velocities of gas and liquid, the gas-liquid slip velocity and the liquid properties.     

新型气体分布器对非牛顿流体中氧传质的影响

研究了环状气体分布器、微孔型气体分布器一号、微孔型气体分布器二号3种型式的气体分布器对非牛顿流体中氧传质的影响。着重考察了微孔型分布器对同一组合桨的功耗、气含率ε、氧传质系数KLα以及比功耗传氧系数Eo2的影响,并与传统的环状气体分布器的结果进行了对比。结果表明:在相同条件下,微孔型气体分布器条件下所得KLα和Eo2均高于环状气体分布器的对应值,可以取得较好的传质混合效果,有利于提高非牛顿流体中的溶氧水平。     

Gas hold-up and mass transfer in a bubble column with viscoelastic fluids

The influence of viscoelasticity on gas hold-up and the volumetric mass transfer coefficient in a bubble column is discussed and examined experimentally. It was found that the gas hold-up increased due to an increase in the number of entrapped very small bubbles formed because of the elasticity of the liquid. On the other hand, a decrease in volumetric mass transfer coefficient due to the fluid elasticity was observed. Qualitative effects of an antifoam agent and a draft tube on the performance of the bubble column with viscoelastic fluids were also examined.     

三相浅层鼓泡塔颗粒悬浮特性

研究了F383 mm的浅层鼓泡塔内高径比(H/DT)、气体分布器、固体浓度(Cs)对气含率和临界悬浮气速(Ugc)的影响. 结果表明,当H/DT<1.5时,随H/DT增大,气含率增大,而Ugc明显下降;当H/DT>1.5时,气含率减小,Ugc变化不大,优化的H/DT约为1.5. 采用四管管式气体分布器,当环径比(d/DT)为0.4时,Ugc最小. 气含率随Cs增大而减小,Cs超过15%(j)时,Ugc随Cs变化不大. 最后,推导得到Ugc的经验关联式,可为工业反应器提供一定指导.     

Gas hold-up and volumetric mass transfer coefficient in bubble columns under foam control

Experimental measurements of the gas hold-up and volumetric mass transfer coefficient have been made for baffle columns (BCs) reacting various foaming liquids under mechanical and chemical foam control. The gas hold-up and the volumetric mass transfer coefficient in a mechanical foam-control system (BCs with rating-disk mechanical foam-breakers) were larger than those in a chemical foam-control system (BCs with an antifoam agent added). Correlations for the gas hold-up and the volumetric mass transfer coefficient in BCs under foam control are presented. Comparison of the volumetric mass transfer coefficient between the mechanical foam-control system and the chemical foam-control system in terms of the specific power input also demonstrated higher mass transfer performance and saving power requirements for the mechanical foam-control system.     

发酵液中添加物对氧传质系数的影响

研究了发酵液中各种添加物质对液相体积传质系数的影响,对不稳态解吸平均浓度法测定传质系数的数学模型进行了修正,并从理论分析推导出传质系数的关联式.实验表明,大分子碳源、氮源能降低液相体积传质系数.尿素和离子强度低于0.02kmol/m~3的无机盐溶液对传质系数无影响,离子强度高于0.02kmol/m~3的无机盐和葡萄糖溶液能提高传质系数.根据各物质对传质系数的不同影响,分别确定出关联式中的各个参数.模型关联式与实验值吻合较好.     

INFLUENCE OF NON-NEWTONIAN FLOW BEHAVIOUR ON MASS TRANSFER INBUBBLE COLUMNS WITH AND WITHOUT DRAFT TUBES†

Gas hold-up and mass transfer were examined in a column with and without a draft tube. It was found that the introduction of a draft tube increases the gas hold-up but decreases the volumetric mass transfer coefficient in Newtonian fluid systems. For non-Newtonian fluid systems, both parameters were increased by the presence of the draft tube. Empirical correlations are proposed for the gas hold-up and the volumetric mass transfer coefficient in the bubble column with Newtonian and non-Newtonian fluid systems. The correlations are in general agreement with the data in this work and in the literature. They should be useful for design and scale-up purposes. It was also found that introduction of an ancillary impeller improves the mass transfer in non-Newtonian fluids due to the break-up of large bubbles.     

超声场与添加剂对鼓泡塔中传质性能的影响?

利用超声场鼓泡塔和双电导探针气泡特征参数测量仪实时测定了加入不同种类和不同浓度添加剂前后鼓泡塔内氨气气含率与传质系数变化规律。实验结果表明：无添加剂时,超声频率为20-50-100 kHz组合,功率100 W时,鼓泡塔内气含率比无超声作用时增加了37%~74%,传质系数增大了39%~61%;气含率和传质系数随加入正辛醇浓度的增大呈现逐渐增长的趋势,当正辛醇浓度超过1.0%(V)时,气含率和传质系数趋于稳定;超声频率为20-50-100 kHz组合,超声功率100 W,正辛醇浓度为1.0%时鼓泡塔内气含率比无添加剂加入时增加了20%,传质系数增大了16%,可见超声场与添加剂协同作用有利强化气液相间分布、提高传质效果。