浆态鼓泡床反应器气液传质特性的研究进展

总结了前人关于浆态鼓泡床反应器气液传质特性的研究成果。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。     

双组分颗粒混合下气液固鼓泡床流动特性研究

对气液固鼓泡床中两种颗粒的气相、液相和固相各相流动进行数学建模,对相同密度不同颗粒尺寸的两组分颗粒混合,以及相同尺寸不同颗粒密度的两组分颗粒混合进行了数值模拟研究. 结果表明,不同颗粒尺寸双组分颗粒混合,加入的颗粒尺寸越大,靠近床层底部的颗粒更易被流化,同时颗粒尺寸较小的颗粒更易被流化. 不同颗粒密度双组分颗粒混合,更轻的颗粒的加入能够促进原颗粒的流化. 密度较大颗粒的加入对床内中下部气含率值的影响较大,颗粒密度越大,气含率值越低.     

鼓泡塔内气液两相流速度分布

用激光多普勒测速仪（ＬＤＶ）详细测量了气液彭泡塔内气液并流和气液逆泫时的流速分布。鼓泡塔内为复杂的三维流动。气液并流时，在升力作用下气泡集聚在塔中心区。气液逆流时，气泡集聚在塔壁面附近。中心速度较大且随着表观气速的增大而增大，同时径向速度梯度也随之增大。塔壁附近出现返混区，零轴向速度发生在相对半径ｒ／Ｒ＝０．７左右。气液逆流时，在气泡诱导下，壁面附近液体流速与主流区方向相近，出现向上的速度。本研究     

鼓泡床密相区多组分床料扩散的CPFD模拟

鼓泡床密相区颗粒的混合和扩散对炉内反应速率影响巨大,研究冷态鼓泡床密相区的混合情况,对热态锅炉研究提供参考。采用计算颗粒流体力学(CPFD)方法,对158 mm (长)×158 mm (宽)×400 mm(高)的长方体模型进行模拟。主要研究不同流速下,不同质量分数的压缩木屑、稻壳的颗粒体积分数和横向扩散系数。模拟结果表明,与稻壳相比,压缩木屑颗粒体积分数更大,床层膨胀程度更小;生物质的质量分数越大,密相区颗粒体积分数越大,床层膨胀程度越小,床层整体流化不均匀性越小;扩散系数随流化风速、生物质的质量分数的增加而增大;相同质量分数下,压缩木屑的扩散系数略小于稻壳。     

鼓泡塔内气液两相流速度分布

用激光多普勒测速仪（ＬＤＶ）详细测量了气液鼓泡塔内气液并流和气液逆流时的流速分布。鼓泡塔内为复杂的三维流动。气液并流时，在升力作用下气泡集聚在塔中心区。气液逆流时，气泡集聚在塔壁面附近。中心速度较大且随着表观气速的增大而增大，同时径向速度梯度也随之增大。塔壁附近出现返混区，零轴向速度发生在相对半径ｒ／Ｒ＝０．７左右。气液逆流时，在气泡诱导下，壁面附近液体流速与主流区方向相反，出现向上的速度。本研究为鼓泡塔放大设计和数值模拟提供了可靠的参考数据。     

分布器结构对气固鼓泡流化床内气相分布影响的数值模拟

根据双流体模型,利用计算流体力学软件Fluent 6.3,在布风板开孔率Φ=3.86%时,对6种布孔方式不同的流化床中气相的分布特性进行了数值模拟,得到了各布孔条件下气相分布规律。结果显示,均匀布孔流化床内产生大量的气泡,气泡分布不均且存在大片流化率很低的区域。在各不均匀布孔流化床中,大小孔间隔排布布风板流化床(E型布风板流化床)内产生的气泡相对较小且分散性较好,气相速度矢量分布较分散均一,流化效果最好。与均匀布孔流化床相比,E型布风板的流化床轴向气相压力脉动更小,径向等压线分布更平缓,表现出轴向和径向气相分布更均匀,对鼓泡流化床的优化设计最有参考价值。     

浆态床鼓泡反应器流体力学的研究进展

较详细地介绍了浆态床鼓泡反应器（Slurry Bubble Columm Reactor,SBCR)中流型,相含率,气泡尺寸及其分布,气泡在液相的停留时间等流体力学特性以及操作条件对SBCR流体力学特性的影响。指出基于稳态和线性假设的传统SBCR流体力学研究的不足及当前利用混沌分析方法进行SBCR流体力学研究取得的新进展,并指出今后SBCR流体力学的研究方向。     

鼓泡流化床气固两相流动特性数值模拟

为了研究鼓泡流化床内气固两相流动特性,采用数值模拟的方法,对Fushimi等人的冷态实验过程进行模拟,建立了合理的TBCFB气化炉气固两相流动系统模型,基于欧拉双流体模型,以ANSYS嵌套的FLUENT17. 0,作为数值模拟计算的基础平台,模拟TBCFB(三级流化床)气化炉系统中鼓泡流化床气固两相流动过程及分析其流动特性。结果主要分为3部分:鼓泡床表观速度对流动质量有重要影响,速度越低,越有利于床内气泡与床料充分接触;比较不同高度,不同配比两种颗粒温度变化特点,发现床层高度越高,颗粒温度越大;颗粒浓度增加,其颗粒温度降低,反之增加。     

二甘醇乙烯基醚合成常压鼓泡床工艺研究

以乙炔和二甘醇为原料,醇钾为催化剂,在常压鼓泡床反应器中研究二甘醇乙烯基醚的合成工艺,研究了反应温度、反应时间、催化剂浓度和乙炔流率等因素对二甘醇转化率和二甘醇乙烯基醚收率的影响,确定了适宜的工艺条件.在反应时间8 h,反应温度175℃,催化剂浓度10%,乙炔流率35 mL/min的优化工艺条件下,二甘醇单程转化率可达63.7%,二甘醇乙烯基醚类化合物的收率达61.2%.     

气-液两相鼓泡塔反应器液体流速分布的实验研究

用示踪剂电子电极法对气-液两相鼓泡塔反应器液体的轴径向速度进行了测量。测试结果表明,塔中心处的液速最大,靠近塔壁处最小。且当表观气速增大,初始流体流动处于由均匀流型向过渡流型的转变,轴向液体速度在径向的梯度非常小;当表观气速继续增大,平均液体速度有明显的增加,轴向液体速度的径向分布呈线性关系,表明流体的流动进入非均匀流型;进一步增加表观气速,平均液体速度无明显增加。另外,应用3种不同结构的气体分布器考察了其对反应器中心线处轴向液体速度的影响。实验发现,环状气体分布器的反应器底部存在一个回流区。     

液喷式鼓泡塔性能研究

本文研究了液喷式鼓泡塔的鼓泡状态,气含率以及产生自吸的临界条件,并与普通式鼓泡塔做了比较。实验结果表明,液喷式鼓泡塔具有气液两相接触良好、气泡细小,分布器的结构简单和易于操作等性能,而且可以自动循环进气。     

气升柱式多相反应器的气含率及传质特性

研究了２×０．０５（ｍ）实验室气升柱式反应器，并分别对空柱和带静态混合器这两种情况进行了测试，得出了气含率和传质系数关联式     

筛板充填浮选柱的气泡行为及其影响因素

设计并建立了一套筛板充填旋流微泡浮选柱试验研究系统,利用高速动态分析仪研究了清水-空气条件下筛板充填浮选柱内气泡的运动行为及充填筛板附近流体的流态,探讨了气体表观速度、开孔率、起泡剂用量及筛板充填层数对气泡直径大小的影响.结果表明:在筛板充填个数为6个,φ(起泡剂)为6.5×1-0 3,相同开孔率和表观气速时,气泡直径最大,而且气泡直径随表观气速的增加而增加.研究结果为充填浮选柱的设计提供了依据.     

空化水射流空泡溃灭过程的数值分析

空化空泡发育与溃灭的计算是研究空化水射流的一个重点和难点.对比分析了空泡运动方程即Rayleigh-Plesset方程的不同数值解法,并针对固定时间步长的缺点,提出了变步长法解Rayleigh-Plesset方程的思路.通过优化系数λ=Ri/Ri-1,得出如下分析结果:在空泡内外压力变化的不同情况下,变步长法均优于固定步长法且没有奇异点.变步长法在节约计算量,保证结果精度等方面都有较好表现,该方法为研究空化水射流提供新的思路和算法.     

射流浮选柱气泡发生器及其充气性能的研究

根据射流泵原理设计了一种浮选柱气泡发生器，并对其充气性能进行了试验，研究了气泡发生器结果参数、流体压力、负压与柱内含气率的关系；探讨了浮选过程中浮选药剂浓度、矿浆浓度变化对含气率的影响．结果表明：气泡发生器的射流面积比对含气率有较大影响，最佳面积比为6～10；含气率随压力增高而增加，压力升到一定程度后，含气率趋于平稳；当气泡发生器吸气室负压达到一定数值后，含气率也将趋于饱和；随起泡剂用量加大，含气率呈上升趋势；随矿浆浓度的增加，含气率则呈下降趋势．研究结果为射流浮选柱气泡发生器的设计和结构优化提供了依据。     

用返流—分散模型模拟多级内冷式氧化塔

用返流——分散模型描述了多级内冷式醋酸氧化塔。根据模拟计算结果,分析了反应温度、原料流率、筛板开孔率、筛孔直径以及筛板厚度等对液相流动和乙醛转化率的影响。可供工业生产参考。     

云南电网暂态稳定裕度仿真研究

以扩展等面积原则(EEAC)为理论依据的暂态稳定分析,与李亚普诺夫方法完全不同,具有突出的优势,能够对系统的暂态稳定给出定量的指标.应用EEAC理论方法对2005年和2006年丰大运行方式下的暂态稳定裕度进行了定量分析.云南电网中由七甸-罗平和曲靖-罗平500 kV线路组成的输电断面上发生扰动时,南方电网的暂态稳定裕度进行了仿真研究.2006年七甸、罗平间架设500 kV第二回线后,系统的暂态稳定裕度得到了较大程度的提高.     

鼓泡床中电石渣液相碳酸化反应流动特性表征

搭建了气液固鼓泡床实验系统,对碱性固体废弃物电石渣固定CO₂进行实验研究. 流动特性对鼓泡床反应器传质、产率和产品质量都有较大的影响. 通过压力脉动信号采集与分析,对实际反应体系CO₂-H₂O-电石渣的流动特性进行表征,给出重要参数液固比对三相反应流流动特性的影响机制. 结果表明:基于时间域的概率密度函数和自相关函数分析发现,在低气速0.062 m·s^-1下,增大液固比,压力脉动分布变化较小,但自相关分析可进一步揭示液固比的增大加大了气泡运动的不稳定性. 在气速0.102 m·s^-1下,液固比增大会加大压力脉动分布范围,且延迟时间增大,自相关性降低,表征床内流动表现出更多的随机性和混沌特征. 结合流动图像,液固比增大使大气泡容易聚并生成. 基于时频域的Hilbert-Huang变换分析,获得了时间-频率-幅度谱图. 低气速下,三相流运动频率高,幅值低,增大液固比后,三相流运动频率降低,幅值增大,揭示液固比增大后,三相流系统中高频的小气泡运动特性降低,大气泡聚并发生促进能量幅值增大,该结果为进一步研究流动对碳酸化反应影响机理奠定了基础.