两级气液内环流反应器内气含率和循环液速

基于多釜串联可以有效减小返混的原理,通过引入特殊设计的级间构件构建了一种新型的两级内环流反应器。实验研究了级间构件形式、表观气速、表观液速和气液分离器对每一级内气含率和循环液速的影响。实验结果表明,表观气速对反应器二级(上一级)中上升管与下降管气含率之差和循环液速影响较大,而对一级(下一级)的影响较小;各级内上升管和下降管的气含率均随表观液速的增大而减小,但影响程度较小。基于推动力和阻力平衡建立了预测反应器中每一级的气含率和循环液速的流体力学模型,模型预测值与实验结果吻合较好。     

表观气速对气升式环流反应器性能的影响

利用计算流体力学(CFD)数值模拟方法.采用Euler法双流体模型研究了表观气速对气液两相气升式环流反应器的液体循环速率和气含率的影响.实验结果与数值模拟结果吻合较好.结果表明.气含率和液体速率在反应器内分布不均匀,气含率在相同的径向位置变化很小,液体速率随着表观气速的增加而增加.     

气升式环流反应器在不同体系下的循环液速和局部气含率

在气升式环流反应器中,分别研究了空气—水、空气-0．1％乙醇水溶液和空气-水-活性污泥体系中的循环液速以及气含率随操作条件的变化规律。实验结果表明,循环液速随着表观气速的增加而增大,不同体系中的循环液速差别不大;导流筒内、外不同高度处的局部气含率均呈自下向上增大的趋势,且导流筒内部气含率高于导流筒外部的气含率。体系的聚并特性对平均气含率和局部气含率有较大影响。     

新型多级环流反应器流体力学研究

在传统的单级内环流反应器的基础上,对导流筒进行了改进,发展了一种新型多级环流反应器。研究了表观气速、开孔率、反应器底部结构等操作参数对整体平均气含率、局部气含率以及各级环流液速等流体力学行为的影响,从而确定了反应器的最佳结构。文中提出的新型多级环流反应器在石油化工、生物化工和环境工程等多个领域有广泛的应用前景。     

气液固三相环流反应器的研究进展

综述了气液固三相环流反应器的类型及工作原理、气液固三相环流反应器的特性参数(气含率、固含率、循环液速、液相体积传质系数、轴向分散系数)的测量方法和影响因素，介绍了特性参数的数学模型。并对现有模型进行了评述。对今后的研究提出一些建议。     

外环流反应器中气含率和循环液速的研究

本文通过空气-水体系,对三种不同结构的外环流反应器中的气含率数据进行了关联,得到了有意义的模型关联式.对环路进行了阻力计算,得到了包含结构参数的阻力方程.计算发现模型关联式与阻力方程联立求解,可以很好地预测不同结构的外环流反应器中的气含率和循环液速,从而为该反应器的工程放大提供了依据.     

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。     

气升式环流反应器的研究进展

环流反应器在工业上正得到越来越广泛的应用,对其进行深入研究对于此类反应器的设计与放大具有重要意义。对环流反应器的流动、混合及传质特性参数随表观气速、液相物性、系统压力和反应器尺寸等操作条件的变化关系进行了综述。介绍了各特性参数的测量方法,并指出了这些方法的优缺点及可能存在的误差。对环流反应器的流动、混合及传质特性的数学模型进行了评述,并在此基础上对环流反应器研究的发展前景进行了展望。     

底部间隙对多室环流反应器流动特性的影响

在空气-水-石英砂三相多室气升式环流反应器(MALR)中,调节底部转角连接处间隙高度分别为18,28,38mm,在表观气速1.2～4.2cm/s范围内,实验研究了底部阻力系数、相含率、循环液速随反应器底部间隙的变化规律。结果表明,随着底部间隙的增大,底部转角处的局部阻力系数减小,循环液速增大,流体夹带进入下降室的气泡和固体颗粒均增多,下降室的气含率和固含率均增大。     

气液喷射式环流反应器气含率及传质比表面积的研究

研究了气速、液速对喷射式环流反应器气-液传质比表面积以及全塔、导流管和环隙部分的平均气含率的影响。提出将喷射式环流反应器中传递性能参数随操作条件的变化规律进行分区研究可简化放大过程。根据实验数据和文献数据,获得了计算敏感区域全塔平均气含率(?)和气液传质比表面积a_R的关联式: (?)=7.18×10~(-4)U_g~(0.55)Re_1~(1.24)D~(-0.64) a_R=644U_(g)~(0.44)(ρ_L/V_R)~(0.46)     

气升式外环流反应器的体积传质系数

以Higbie的渗透理论和Kolmogoroff的湍流理论为基础,提出了计算液体旋涡在气液相界面暴露时间的方法,并建立了预测体积传质系数的模型方程。在不同管径比下的外环流反应器中,对空气 水体系测定了操作气速对体积传质系数、循环液速和气含率的影响。将体积传质系数与表观气速和下降管与上升管的面积比按幂函数进行关联,其预测值和试验值符合较好。     

三相多室气升式环流反应器气含率的研究

在1个4流道的三相多室气升式环流反应器中,以空气-水-K树脂为体系,采用压差法测量气含率,考察了上升室气体表观速率、固体装载量对上升室与下降室气含率的影响.结果表明:上升室的气含率随着该室气体表观速率增加而增加,而随着另一上升室气体表观速率增加而略有降低;下降室的气含率随着该室气体表观速率增加呈现3种变化趋势,而随着另...     

Simulation and experimentation on the gas holdup characteristics of a novel oscillating airlift loop reactor

BACKGROUND: The classical airlift loop reactor (ALR) has been widely used in petrochemical, biochemical, energy and environmental processes due to such advantages as simple structure, without motional mechanism, easy sealing and low energy consumption. A novel ALR has been designed using forced periodic reversible ventilation, termed an airlift reversible loop reactor (ARLR). RESULTS: Using computational fluid dynamics (CFD) simulation and experimental validation, the mass transfer characteristics of the ARLR were studied. The simulation results predicted the experimental data well, especially at low ventilation capacity. The oscillation period had significant effects on gas holdup and the mass transfer coefficient of the ARLR. When ventilation capacity was increased from 0.22 to 3.49 vvm, compared with central airlift and annular airlift reactors, ARLR increased the mass transfer coefficient by 9–31% and 10–58%, respectively, according to simulation results, and by 11–25% and 14–58%, respectively, according to experimental data. CONCLUSION: The results showed that the ARLR could significantly enhance gas holdup and mass transfer coefficient compared with traditional central airlift and annular airlift reactors. Results indicated that the optimum oscillation period decreased with increase of ventilation capacity. ARLR has the potential for application in aerobic fermentation. © 2012 Society of Chemical Industry     

Characterization of an airlift reactor with helical flow promoters

The helical flow promoter (HFP), inserted in the downcomer of an airlift reactor (ALR), generates a helical flow pattern in the circulating gas–liquid (solid) mixture. Data on the fluidization capacity, gas holdup, liquid velocity and mass transfer rate for two- and three-phase systems with two different carboxymethylcellulose solutions collected in a 58 L ALR-HFP are presented and compared with those of common pneumatic reactors. Generally, an increasing solid concentration led to a slight decrease in gas holdup and liquid velocity but to a considerable decrease in mass transfer rates. Insertion of HFPs produced a significantly enhanced fluidization capacity of solid particles compared to the common systems.     

环流反应器的流动、混合与传递特性

由于环流反应器内存在定向循环,与鼓泡塔反应器相比,其混合性能大幅提升,已广泛应用于许多工业过程,如发酵、反应器结晶等工业过程,近年来成为国内外学者研究的热点。针对环流反应器内操作条件下的流动形态、流体力学（包括相含率分布、循环液速、混合时间以及离集指数等）及传质/传热特性,总结了其最新研究进展,分析了相含率尤其是固含率变化对反应器中关键参数如循环液速和化学反应速率的影响,展望了从机理上研究相互耦合的多相流动、传质/传热和化学反应规律,为进一步推动其工业应用提供参考。     

Liquid circulation hydrodynamics in an external loop airlift reactor

The radial profiles of axial liquid velocity and gas hold‐ups are investigated in the riser of a pilot plant scale external loop airlift reactor (ELAR) using a modified Pavlov tube and differential pressure technique. The experimental investigation reveals that there exist two different kinds of liquid circulation structures in an ELAR, which has rarely been reported in the literature, namely internal liquid circulation, which exists only in the riser and external liquid circulation, which circulates through the downcomer. A power–law relationship is used to correlate the gas hold‐up and superficial gas velocity, which gives good agreement with experimental data. Experiments for axial liquid velocity profiles are analysed in analogy to a model described for a conventional bubble column. The results predicted by the model are in excellent agreement with the experimental data obtained under various operating conditions. © 2011 Canadian Society for Chemical Engineering     

三相环流反应器流体力学行为

气升式三相环流反应器综合了鼓泡塔和机械搅拌釜的优良性能,具有结构简单、无机械传动部件、易密封、造价低、容易实现工业放大等优点,在石油、化工、电化学和生物化工等领域得到了广泛应用．随着能源形势的日趋紧张,环流反应器在液相法合成甲醇、浆态床一步法合成二甲醚、煤液化等过程中的应用得到许多研究人员的重视,并取得了重要的研究进展．由于目前对其内部流动行为尚缺乏系统的认识,进行工业设计和操作过程中仍显理论指导不足     

内循环气升式环流反应器生物降解苯酚废水过程的计算传质学模拟研究

利用计算传质学方法对内循环气升式环流反应器（ILALR）内生物降解苯酚废水过程进行了研究。采用欧拉多相流模型结合RNG k-ε湍流模型对ILALR中气-液两相流动过程进行模拟,采用气泡群平衡模型（PBM）对反应器内气泡的尺寸分布进行预测。利用近年来提出的计算传质学\overline{c^{\mathrm{2}}}-ε_c模型对湍流扩散系数进行计算,从而摆脱了传统需要预估湍流Schmidt数的经验方法。模拟得到的液相苯酚和菌体浓度与实验测量值吻合良好,从而证明了所建立模型的有效性。研究结果表明ILALR内湍流传质过程中湍流扩散系数及湍流Schmidt数并非常数,因此基于传递相似性假设得到的湍流Schmidt数经验模型不适用于ILALR内湍流传质过程的模拟。模拟得到的ILALR中液相剪应力随表观气速的增大而增大,局部最大值出现在导流筒的上部。