Rushton搅拌釜内的气含率分布及其流动特性的模拟

利用雷诺应力模型结合多参考系法模拟了Rushton气液搅拌釜内的气液流动特性,得到了不同截面处气含率大小分布规律,并与γ射线CT实验所测得的结果做了比较,发现除排出流区CFD模拟值与实验值相差较大外,上循环区与下循环区都吻合得较好;结果表明排出流区的气含率最高,在搅拌桨高速旋转下,流体沿叶片端面急速排出,湍动也十分强烈...     

γ射线透射技术测量气液鼓泡塔内气含率的轴向分布

引　言鼓泡床反应器以其具有良好的传热、传质、相间充分接触和高效的可连续操作等特点在许多领域得到了广泛的应用 ,如氧化、加氢、烷基化、污水处理等工业过程 .在鼓泡反应器中气体以分散相的形式存在 ,轴向气含率分布是反映气泡在鼓泡塔反应器内运动行为的重要参数之一 .虽然采用了各种测量方法对流体力学行为进行了大量研究[1～ 3] ,取得了一定的研究成果 ,但工业过程往往是在高温高压的条件下操作 ,大部分的测量方法难以适应这种条件 ,所以探求新的测试技术尤为重要 .　　γ射线透射技术不仅用于塔设备的故障检测 ,而且用于其他的石油…     

非标准釜中双层桨的搅拌功率和气含率

在装有单层或双层蛇管换热器的搅拌釜中，分别以六直叶圆盘涡轮（ＤＴ）、四叶（４５°）折叶桨（４ＩＢＴ）或六叶（４５°）折叶桨（６ＩＢＴ）为上层桨，ＤＴ为下层桨，测定了不同双层桨的搅拌功率和气含率。结果表明，搅拌功率随蛇管层数、液位高度和桨间距的增加而增大，但气含率随液位的上升而下降。在装有双层蛇管换热器的搅拌釜中，ＤＴ与６ＩＢＴ双层桨的通气搅拌功率Ｐａ和气含率α的关联式为Ｐａ＝２．４９（Ｐ０２ＮＤ３／ＱＧ（０．５６））（０．３７）及α＝０．０２９Ｐ＿ｖ￣（０．４８）ｕ＿ｓ￣（０．４７）。     

搅拌槽内局部气含率及其分布规律的研究

搅拌槽内局部气含率及其分布规律的研究高正明，王英琛，施力田，傅举孚（北京化工大学化学工程系，北京１０００２９）关键词：局部气含率，气－液搅拌槽，搅拌１前言气－液搅拌槽反应器在石油化工、生物化工等领域内都得到了极为广泛的应用。但由于受到测试手段的限制，...     

光电毛细管探头法的改进及搅拌槽内的气含率分布

用光电毛细管探头法测定搅拌槽中的气含率,毛细管喇叭口外气泡和周围液体之间存在一定的相对速度会导致喇叭口内外的局部气含率之间有不容忽视的偏差。本文提出了由毛细管内的气体和液体流量计算搅拌槽中取样微元内的气含率的新方法。改进后的光电毛细管探头法能成功地用于局部气含率的测定。本文利用改进后的测量方法,测定了搅拌槽不同区域内的气含率,给出了气合率空间分布的初步规律。     

三种湍流模型下搅拌釜内气含率特性的模拟

采用计算流体力学（CFD）方法,应用Euler-Euler双流体模型,桨叶采用多重参考系法（MFR）,与考虑气泡聚并与破碎对气泡尺寸影响的群体平衡模型（PBM）相结合,比较了标准k-ε、Realizable k-ε和RNG k-ε3种湍流模型对双层涡轮搅拌釜内气-液两相液相流场、局部气含率及气泡尺寸分布的影响。结果表明：3种湍流模型预测的液相流场流型相似,总体气含率预测值相差不大,均与实验值吻合较好。对于局部气含率,标准k-ε和RNG k-ε模型在桨叶区的预测值偏大,在接近自由液面处三者预测值均偏低,Realizable k-ε模型预测结果与实验值符合最好;对于气泡尺寸,3种湍流模型预测结果均与实验值较吻合,在靠近自由液面处预测值均偏小,气泡尺寸分布与湍流长度分布相吻合。     

气液搅拌体系中宏观气含率的预测

采用压差法和电阻探针测定了空气-水混合体系的气含率,用扭矩仪测量扭矩和转速,计算输入功率.将气体分成进出停留气体A和内循环气体B两部分,建立宏观气含率的物理模型.结果表明,针对不同气液混合流型,将宏观气含率分成两个阶段是合理的,εtotal=αVsβ适用于气泛状态,εtotal=αVsβ+χPVγVsθ适用于载气和气体完全分散状态,对于DT+DT组合桨α=6,β=1,χ=0.32,γ=0.56,θ=1.模型对文献数据的预测较合理,且具有一定的适应性,χ取决于搅拌桨类型.     

弓形降液管内的气含率分布

采用毛细管不我电检测技术，测定了弓形降液管内气含率的三维分布。实验结果表明，在降液管中心处的气含率高于两侧，在外侧的气含率高于内仙。沿高度方向气含率的分布分为三个区：第一区为高气含率区，第二区为气含率显著变化区，第三区为下层低气含率区。在每一区内，气含率都随液体流率的增加而增加。研究结果为设计更合理的降这提供了实验依据。实验还表明Ｈｏｆｈｕｉｓ关于乳化态的据是有局限性的。     

多层桨搅拌槽内非常温体系局部气含率分布

引　言局部气含率是气 -液分散的重要特征参数 ,它广泛应用于反映器的分析、选择及设计 .局部气含率与槽内的流型密切相关 ,它能够反映槽内局部的分散及传质特性 ,因此受到研究者的广泛关注[1] .由于受测试手段的限制 ,仅有部分学者对常温下单层桨通气搅拌槽进行了研究[2～ 6] ,而对于工业中广泛应用的多层桨搅拌槽则研究甚少 .许多工业过程是在较高的温度下进行的 ,而已有的研究几乎都是在常温下进行 ,忽视了液体的温度对气 -液两相体系流体力学性能的影响 .常温下的气 -液分散体系 (气体 -常温液体 )主要常见于耗氧性生物发酵、水处理等工…     

不同桨型下含盘管的连续搅拌釜停留时间分布的研究

用于含能化合物制备的连续釜式反应器通常安装有螺旋盘管,釜内流动情况复杂。研究搭建了一套含螺旋盘管的连续搅拌釜装置,对四斜叶桨(PBT)、推进桨(PRO)和翼型桨(CBY)作用下连续搅拌釜的停留时间分布进行了测定,并考察了桨型、进料流量、搅拌转速、表观气速等因素对无因次方差的影响,同时考察了对有气体产生的体系在含盘管的连续搅拌釜中多级混合模型的适用性。研究结果表明：多级混合模型基本适用于对含盘管连续搅拌釜式反应器的非理想流动的描述,可用于含盘管连续搅拌釜式反应器的优化设计。当其他条件相同,随着搅拌转速、表观气速的增大,含盘管的连续搅拌釜的无因次方差逐渐增大。对于强放热反应,推荐使用四斜叶桨或推进桨,可以较好地增强釜内物料的混合。     

剪切变稀体系同心双轴搅拌釜内的气液分散模拟

气液搅拌设备因其良好的适用性被广泛应用于过程工业中。为更好地比较不同工况下剪切变稀体系中的气液分散情况,通过实验研究整体气含率和相对功耗确定适宜的转动模式,进而模拟研究表观气速、体系黏度、搅拌转速对气含率和气泡尺寸的影响。结果表明,相同功率下内外双桨反向旋转模式在理想气液分散条件下,相较于单轴内桨和内外双桨同向旋转模式具有更高的气含率和更好的气体泵送能力;表观气速的增加有利于气泡的均匀分散,但气泡尺寸也会随之增大;有效黏度的增加使得搅拌桨的影响区域变小,不利于气泡的均匀分散,气泡尺寸也随之增大;搅拌转速的增加使得循环涡流的影响区域变大,高气含率区不断扩大。     

γ射线法测量高压管束间气液两相流的截面含气率分布

在立式蒸汽发生器垂直管束间的气液两相流中，截面含气率是其中一个重要参数。使用γ射线法对高温高压下垂直管束间气液两相流截面含气率的分布规律进行了实验研究。实验压力分别为5、7、9 MPa，质量流速为300 kg/(m²?s)，热力学干度的范围为0.003 ~ 0.4。实验得到了垂直管束间截面含气率随热力学干度、体积含气率和压力的变化关系；并与经典公式的计算结果对比发现，在低干度区域，实验结果与Miropolskii模型、Smith模型和Armand模型偏差较大，均大于30%，在高干度区域偏差较小；基于Armand理论，通过多元线性回归法拟合出本文工况下平均截面含气率的计算关联式，与日本核动力工程公司(NUPEC)的实验数据偏差小于15%。本研究对蒸汽发生器的结构设计和流动特性研究具有重要意义。     

外环流反应器的气含率及循环液速

研究了气体分布器的形式、体系的聚并特性及静液面高度对外环流反应器的气含率和环流液速的影响。实验结果显示,对于空气－１％乙醇体系（非聚并体系）,气体分布器的形式对外环流反应器的气含率及环流液速有显著的影响;在相同的操作条件下,空气－１％乙醇体系（非聚并体系）的气含率及环流液速明显高于空气－水体系（聚并体系）。静液面高度对下降区的气含率有较大影响。     

加压环流反应器气含率分布实验研究

在Φ600mm×6000mm的中心气升式不锈钢环流反应器内,选用水、氮气、氩气作为实验介质,在连续进料的操作条件下,表观液速UL为0.008m·s-1,表观气速Ug范围是0.02~0.12m·s-1,在体系压力0~2.0MPa的压力条件下进行实验,测量了各个区域的气含率。结果表明环流反应器各个区域的气含率各不相同,但均随空塔气速以及体系压力的增加而增大。相同的工况下,添加正丁醇的体系气含率明显高于纯水体系,对于确定体系的环流反应器,循环液速不会随体系压力和空塔气速增大而一直增大,当体系压力和空塔气速大过某一个值时,循环液速基本不再变化。     

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.     

多级搅拌塔气液体系的轴向混合和气含率

采用改进的Rushton六直叶涡轮桨,在内径为80 mm的多级搅拌塔中,以氮气-水体系为研究对象,考察了液速、气速和搅拌桨转速对连续相轴向混合和气含率的影响.结果表明:在液速1.38×10-4～4.42×10-4 m/s、气速5.53×10-2～17.68×10-2 m/s和转速1.67～13.33 r/s条件下,轴向扩散系数随着液速和气速的增加而增大,随着搅拌桨转速的增加先减小后增大;平均气含率随着液速、气速及搅拌桨转速的增加而增大.根据实验数据得到了连续相轴向扩散系数和平均气含率的关联式,其计算值与实验值误差较小,分别小于15%和10%.     

逆流鼓泡塔气含率分布的试验测量与CFD模拟

利用热膜测速仪测得了气液逆流鼓泡塔内不同表观气速、表观液速和径向位置下的气液信号,采用改进的阈值法进行分析,得到塔内气含率的径向分布。结果表明气含率在各个截面上都是从塔中心到塔壁逐渐减小;同时利用计算流体力学方法对气液逆流的鼓泡塔内的气液两相流动进行了模拟,计算了不同气速和不同液速下的气含率,计算结果与试验数据吻合较好。     

板式塔降液管中高气含率两相流研究

设计了盐水－空气系统试验装置模拟高压塔降液管中高气含率的两相流，采用毛细管光电检测技术测定了降液管中气含率分布和气泡直径分布，并与水－空气系统非高气含率的分布作了比较。实验结果与按上升气泡速度所预测的气含率相符合。     

多层桨搅拌槽内气-液两相局部气含率研究

在直径0.48 m的椭圆底搅拌槽中,研究了以半椭圆管盘式涡轮(HEDT)为底桨、上两层为四叶翼型轴流桨下压操作(WHD)的组合桨(HEDT+2WHD)在搅拌槽内沿径向和轴向的局部气含率分布及不同表观气速对局部气含率的影响.局部气含率沿轴向分布比较均匀,仅在底桨附近有一个极大值,其它位置局部气含率差异较小.随着表观气速增...     

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.