矩形截面气升式环流反应器中非牛顿流体的气含率与传质系数的研究

研究了一种矩形截面气升式环流反应器,用幂律τ=η_ογ~n(n<1)来表示流体流变学特性的变化.在这类反应器中,假塑性非牛顿流体的气含率ε_g与传质系数K_La的变化规律可用半经验关联式表示ε_g=0.2535(η_ο5000~(n-1))~(-0.161)(1+A_d/A_r)~(-0.434)u_(gr)~(0.856-0.161n)K_La=0.0192(η_ο5000~(n-1))~(-0.902)(1+A_d/A_r)~(-1.228)u_(gr)~(1.955-0.902n)并讨论了该类反应器结构及运行状况,流体性质变化时,反应器传质动力学特性、流动特性和操作弹性变化的规律.     

正方形流化床结构参数改变和内构件强化的数值模拟解析

借助数值模拟方法分析多功能结构反应器内部的流体力学行为,可以减少放大实验的批次,获知反应器结构关于废水生物处理功能区划的描述。以土建工程便利的正方形流化床为研究对象,通过改变下降区和上升区面积比(A_d/A_r)、环隙过流区和上升区面积比(A_b/A_r)、导流筒与液面距离和导流筒高度比(H_t/H_(dt))3种结构参数,并添加十字型挡板和漏斗型导流板两种内构件,考察各种状态下液速(U_L)和气含率(ε_G)的流体特性响应行为,在实现高效氧传质、节能与短程硝化反硝化方面寻找结构优化和操作条件优化的空间。结果表明:A_d/A_r的改变主要影响液速的分布及其峰值,取1.25;A_b/A_r主要影响流化床底部的液速的大小和方向,取1.2为宜;H_t/H_(dt)主要影响导流筒上方液体受到的有效整流作用,取值1/8。在结构参数优化的基础上,两种内构件对流化床的耦合作用能够满足生化流化床技术对低液速和各生化阶段气含率的需求。结果证明了采用CFD数值模拟可以实现废水处理不同目标体系下反应器功能化开发,结构参数优化和内构件置入的正方形流化床反应器具有强化传质与区域功能化的特征,两个方面的结合可以实现能量高效利用和降低研发成本的目标。     

气升式外循环淤浆反应器的气含率和传质的研究

在气升式外循环环流反应器中,对空气-水两相系统的气含率■_(go)和气-液氧体积传质系数进行了研究,获得关联式:■_(go)=1.384(u_G/(u_G+u'_L)~(0.34)u_G~(0.71)k_Lα=0.0463(u_G/(u_G+u'_L)~(0.24)u_G~(0.52)对空气-水-α-氧化铝三相淤浆系统,采用丝网过滤将催化剂留于反应器上升管中。此时,上升管中气含率■_(go)和传质系 k_La可用下面公式来计算:■=1.384/(1+0.504■_s~(0.13))(u_G/(u_G+u'_L))~(0.34)u_G~(0.71) (■_s=0.001～0.05)■     

合成己二腈反应技术——(Ⅳ)鼓泡外循环反应器中气、液流动特性的研究

根据己二酸液相氨化制己二腈反应的特点,提出了一个由鼓泡气提塔和外循环降膜反应器组合的新型复合反应器。实验研究了气液两相的流动特性,获得了在该新型反应器中,在高气速操作下,气含率的经验关联式:ε_G=0.544u_G~(0.47)(72/σ)~(0.11)(ρ_L/1)~(0.25)在较宽的气速范围内测定了液相循环速度,证实了存在最小起始循环气速,得出了描述表观液相循环速度的关联式:u_(LR)=0.20(H_S/L)~(1.8)(u_G—u_(GS))~(0.65)(1/ρ_L)u_(GS)=3.65[1-(H_S/L)]~(2.13)(σ/72)~(0.234)(1/ρ_L)~(0.532)并对该反应器的液相总体 RTD 进行了测定,得出该复合反应器相当于1.4～2个釜的串连。     

LLDPE／PP共混物熔体低剪切速率下的流动性

应用平行板流变仪,考察了线性低密度聚乙烯/聚丙烯共混物熔体于低剪切速率下(γω=10~(-5)～20S~(-1))的流动特性.结果表明,熔体流动基本上服从幂律;当剪切速率小于1S~(-1)时,剪切粘度(η_ω)随着γ_ω的增加而迅速下降,反之则变化不大;熔体的零切粘度(η_0)于一定的温度下随着聚丙烯含量(φ_(pp))的增加而呈不规则变化,并于φ_(pp)=50%处出现最大值;η_0对温度的依赖关系大致上符合Arrhenius方程,其温度敏感性则随着φ_(pp)的增加而增强.     

在小型和大型气、固流化床中等密度宽筛分固体颗粒的分离

在直径为0.213 m 的小型园柱气固流化床中和一个大型的0.61×0.61m 的正方形气固流化床中研究了相同密度不同粒径的二元系统混合物的分离过程。粒径比在1到14,考察了固体颗粒不同配比对于临界速度的影响,获得基本上符合 Rice 等的计算式。M=x/=[1+exp(-F')]~(-1)式中F'=±■·exp(u/u_(To))当 M=0.5时的临界速度为:u_(To)=K(u_(mf·f)·u_(mf.J))~m·(d_R)~n当床层气速小于大颗粒的最小流化速度时可获得完全流化时的最小流化速度 u_(cf)u_J-u_(cf)/u_J=(ū_(mf)-u_J/u_J)~2本研究对于等密度宽筛分二元粒子混合物系统,预测值与实验值比较吻合。     

气升式生物反应器中培养液-絮凝细胞颗粒-空气三相系统气含率的研究

首先以惰性离子交换树脂模拟絮凝细胞颗粒,以水模拟低粘度培养液,在有效容积12L的气升式生物反应器中研究了气升管内三相系统的气含率,获得了关联式ε_g=(1-0.825U_t~(-0.0233)d~(0.0134))/(1+U_(sL)/U_g进而以絮凝法固定化酵母酒精发酵过程中的絮凝酵母颗粒一培养液这样的真实物系,对模拟物系研究建立的关联式进行修正,得到ε_g=(1-0.783U_t~(-0.0233)d~(0.0134))/(1+U_(sL)/U_g上述气含率的关联式与反应器环流系统的动量方程式相结合,可以预测反应器中流体力学基本参数.     

气升式生物反应器中培养液-絮凝细胞颗粒-空气三相系统气含率的研究

首先以惰性离子交换树脂模拟絮凝细胞颗粒,以水模拟低粘度培养液,在有效容积12L的气升式生物反应器中研究了气升管内三相系统的气含率,获得了关联式ε_g=(1-0.825U_t~(-0.0233)d~(0.0134))/(1+U_(sL)/U_g进而以絮凝法固定化酵母酒精发酵过程中的絮凝酵母颗粒一培养液这样的真实物系,对模拟物系研究建立的关联式进行修正,得到ε_g=(1-0.783U_t~(-0.0233)d~(0.0134))/(1+U_(sL)/U_g上述气含率的关联式与反应器环流系统的动量方程式相结合,可以预测反应器中流体力学基本参数.     

筛板上气泡群的传质

本文采用不稳态解吸平均浓度法研究筛板上液相体积传质系数.该方法不需要测定复杂的混合参数,方法简单,结果可靠.实验是在直径为142mm的筛板塔内进行CO_2的解吸,研究了孔径、开孔率、空塔气速、清液高度和液体性质对液相体积传质系数的影响.根据气泡直径分布密度函数,导出了气泡群传质模型,并用以关联实验结果,得到:(?)=3.64×10~(-2)(?)~(0.24)Fr~(-0.55)ε_g/(1-ε_g)(?)关联式与实验数据吻合较好.     

三相淤浆床冷态特性研究——气体—石腊油—催化剂系统

本文研究了气体—石腊油—催化剂三相体系在淤浆床反应器中的流体力学特性,考察了各种因素对气含率和压降的影响,并回归得到如下关联式:ε_g=0.1152u_g~(0.41)c_g~(0.093)ρ~(0.018)。     

自混式搅拌器非牛顿流体传质性能研究

对于自混式圆盘涡轮搅拌器在非牛顿流体体系中传质特性及动力学性能 ,采用空气 羧甲基纤维素钠(CMC)水溶液体系进行实验研究 ,拟合出气液传质系数方程 ,为设备的放大提供了依据。结果表明 ,该类搅拌器的传质性能优于传统六平叶圆盘涡轮搅拌器 ,具有节能、低剪切的作用 ,适用于生物发酵等非牛顿体系     

Entrance effect on mass transfer in a parallel plate electrochemical reactor

The influence of different fluid inlet types, slits or tubes, on mass transfer in a rectangular reactor was studied. Measurements of mass transfer coefficients were made using the limiting diffusion current technique based on ferricyanide ion reduction at a large nickel electrode located downstream of abrupt expansions. The overall mass transfer coefficients obtained were 3 to 13 times greater than those obtained in fully developed flows. Overall mass transfer coefficients were correlated for Reynolds numbers ranging from 400 to 3500 by a unique equation by introducing a nondimensional expansion factor defined by the ratio of the fluid inlet cross-section to that of the reactor. The correlation equation obtained was compared with literature data.     

鼓泡反应器中幂律型流体流动与传质特性

很多废水处理装置涉及非牛顿型流体中的多相流动和传质问题,研究其中的气液传质过程有助于实现装置的优化设计和高效节能运行。以鼓泡反应器内清水和不同质量分数的羧甲基纤维素钠（CMC）水溶液为实验对象,分别研究气相表观气速和液相流变特性对气泡尺寸分布、全局气含率和体积氧传质系数的影响。实验结果表明,液相的流变特性对其传质特性参数均有较大影响。与清水相比,CMC水溶液中气泡平均直径和分布范围更大;清水和CMC水溶液的全局气含率均随表观气速的增加而增大;CMC水溶液的体积氧传质系数随CMC水溶液质量分数的增加而减小。基于实验研究,得出修正的体积氧传质系数公式和适用于幂律型非牛顿流体流动体系氧传递过程的无量纲关联式,可很好地实现非牛顿流体流动的废水处理装置中气液传质参数的计算。     

非牛顿流体中气泡群传质的研究

CO2气泡群在液相中的传质在化工过程中广泛存在.对CO2气泡群在3种不同流体(牛顿流体、非弹性剪切变稀流体和黏弹性剪切变稀流体)中的气液传质过程进行了研究.利用CO2探针测定了不同操作条件下CO2的体积传质系数,考察了液相浓度,气体流量以及流变性质对体积传质系数的影响.结果表明:在3种流体中,体积传质系数均随气体流量的...     

圆盘反应器中的PET缩聚过程

利用薄膜实验研究了PET缩聚过程反应和传质规律 ,建立了链增长、链降解反应动力学模型和泡沫脱挥时的传质速率方程 ;通过冷模实验研究了圆盘反应器中PET的混合、流动、成膜、膜表面更新以及传质规律 ;综合了反应和反应器研究结果 ,建立了圆盘反应器中的PET缩聚过程模型 ,对圆盘反应器中的PET缩聚过程进行了仿真分析 ,考察了温度、压力、停留时间、转速、催化剂浓度、负荷大小等各种因素的影响     

带静态混合元件的气升式生物反应器传质性能的实验研究

在气升式生物反应器中使用静态混合元件对气液两相的氧传递性能与喷嘴结构、通气水平、装液量之间的变化规律作了初步实验研究。实验结果表明,通气量的提高有助于氧传质系数 Ｋ Ｌａ值的提高,并确定了该反应器的最佳结构和操作条件     

Effect of fluid rheological properties on mass transfer in a bioreactor

Rheological properties and oxygen mass transfer coefficient (k_L a) were investigated in a stirred reactor (10 dm³) in the course of fermentations producing microbial polysaccharides—pullulan and xanthan. The fermentation broths behaved as pseudoplastic non-Newtonian fluids in both cases. Studies on the relationship between fluid rheological properties and k_L a were also carried out. The oxygen mass transfer coefficient decreases during the fermentation and exponential equations have been obtained to describe the relationship between the oxygen mass transfer coefficient, the agitation speed and the apparent viscosity of the broths. Furthermore, comparison of results between pullulan and xanthan fermentations was investigated. For the xanthan fermentation process, mixing and mass transfer in the reactor were more difficult than those for the pullulan fermentation.     

STUDY OF DOWNFLOW LIQUID JET LOOP REACTOR

1 INTRODUCTIONLiquid jet loop reactor(JLR)may be upflow(U-JLR)or downflow reactors(D-JLR)in design.The major differences between the two are the location of the nozzle andthe direction of the fluid flow.A large number of investigations on U-JLR havebeen published,but D-JLR with nozzles positioned on the top portion of the reac-tor was not much studied until recently.Up to now,only a few experimentalstudies on the hydrodynamics and mass transfer of D-JLR have been carried out[1-4].     

Gas‐Liquid Mass Transfer Characteristics in a Rotating‐Drum Bioreactor

The oxygen volumetric mass transfer coefficient is a key parameter to characterize the performance of aerobic bioreactors. A novel rotating‐drum bioreactor (RDB) fitted with a sparger as proposed in a previous work has demonstrated its excellent gas‐liquid mass transfer performance. To provide primary information on the design and scale‐up of the novel RDB, effects of reactor configuration including the number and width of lifters and operation conditions such as rotational speed, aeration rate, and solid volume fraction on mass transfer performance were systematically investigated in a new medium‐sized RDB. Compared with the stirred bioreactor and traditional RDBs, this new RDB exhibits better mass transfer performance. Taking both operational and reactor configuration parameters into consideration, an empirical correlation to predict the volumetric mass transfer coefficient in this type of RDBs was proposed which is valuable for its design and scale‐up.     

新型气力搅拌式生物反应器的实验研究

为了研制培养微生物和动植物细胞或组织的生物反应器,采用微孔橡胶膜片装置使产生的搅拌剪切力较低,以满足溶氧需求较高、介质密度较高、同时具有较高黏度的液体介质的搅拌要求.实验过程中,对生物反应器进行了流动特性观察、压力损失、反应器内含气率及溶氧质量浓度的测量等实验,选取了综合性能较好的微孔橡胶膜片.结果表明:这种生物反应器...