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     

气升式环流反应器数值模拟研究进展

介绍了计算流体力学在气升式环流反应器(二相、三相)中的应用,汇总并介绍了气升式环流反应器的气含率和循环液速的二维与三维数值模拟结果,提出今后进一步的研究方向。     

固体颗粒对三相气升式环流反应器流动特性的影响

将液相视为连续相,气相和固相视为分散相,同时考虑各相之间的相互作用,结合气液固三相流体的动力学理论,建立气液固三相环流反应器三流体湍流流动的Eulerian模型.采用计算模拟软件Fluent对三相环流反应器的流动状况进行模拟,考察表观气速、固含率、颗粒大小对反应器的气含率以及液体流动速度的影响.模拟结果较好地解释了气升式环流反应器内的三相流体行为,模型与实验结果较好地吻合,表明了模型的可行性.     

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。     

气升式三相内环流反应器中相含率的研究

在一个6．36L的气升式内环流反应器中,以空气-NaCl水溶液-K树脂为实验体系,在导流筒内的表观气速为1．21～7．28cm·s^-1时,考察了平均气含率、平均固含率随表观气速的变化规律,研究了转向面积比、NaCl水溶液浓度与平均气含率之间的关系。在均匀鼓泡流区域用模型方程Eg=aUgb来关联平均气含率,其中模型参数6=0．766,a与转向面积比、NaCl水溶液浓度关系为a=3．45×10^-5＋0．0146（Sb／Sr）0．0185＋1．35W。     

气升式环流反应器流动特性的数值模拟

应用Fluent计算流体力学软件,通过数值模拟的方法考察了气升式环流反应器内导流简直径、导流筒高度、导流筒安装高度以及液相进口速度对反应器内两相流动的影响。计算结果表明：导流简直径增大。液相循环量和上升段气含率均增大;导流筒高度增大,液相循环速度和循环量均增大,但是当导流筒的高径比增加到6．3后,液相循环速度和循环量反而减小;导流筒安装高度增加．液相循环速度及循环量均增大,升液管气含率降低;增加液相的进口速度,虽然上升段的液速有所增加,但是降液管循环液速及循环量基本不受影响。最后计算了反应器内液相速度随进口气速的变化情况,并与实际测量值进行了比较,模拟值和测氨值都表明随着进口气速的增加,液相循环速度随着进口气速的增加而增加．两者呈现良好的一致性。     

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...     

气升式环流反应器特性参数的研究进展

介绍了气升式环流反应器的工作原理、分类及流型,综述了气升式环流反应器的流体力学特征参数(主要包含气含率和循环液速)、混合及传质特性参数的测量方法和影响因素。介绍了气含率和循环液速的数学模型,并评述了现有模型。展望了气升式环流反应器进一步的研究方向与发展前景。     

气升式环流反应器特性参数的研究进展

介绍了气升式环流反应器的工作原理、分类及流型,综述了气升式环流反应器的流体力学特征参数(主要包含气含率和循环液速)、混合及传质特性参数的测量方法和影响因素。介绍了气含率和循环液速的数学模型,并评述了现有模型。展望了气升式环流反应器进一步的研究方向与发展前景。     

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。     

高长径比气液固三相内环流反应器的流体动力学

在高径比为22的三相内环流反应器中,常温常压下,根据动量平衡原理建立了空气-水-石英砂三相物系的循环液速模型,并建立了上升区气含率、上升区固含率和底部换向区阻力系数模型;考察了在不同颗粒粒径下,表观气速对上升区固含率和液体循环速度的影响。结果表明:当粒径(ds)≤0.3mm时,上升区固含率随表观气速的增加变化呈平缓趋势,当0.3mmds≤1.2mm时,上升区固含率随表观气速的增加而呈先下降后增加的趋势;不同粒径下上升区循环液速均随表观气速的增加而增加;气含率、固含率和循环液速的计算值和实验值吻合较好,其平均相对误差分别为6.32%、4.56%和11.97%。     

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。     

高长径比三相内环流反应器中相含率的分布研究

在长径比为22的三相内环流反应器中,常温常压下,以空气-水-石英砂为物系,根据无因次准数建立了气含率、固含率的预测模型,考察了在不同粒径下上升区气含率、下降区气含率和上升区固含率、下降区固含率随表观气速的变化规律和不同固体体积分数下轴向固含率的分布情况。结果表明：不同粒径下上升区和下降区气含率均随表观气速的增大而增大;当粒径（ds）≤0．3mm时,上升区固含率随表观气速的增加呈平缓趋势,下降区固含率随表观气速的增加而增加,当0．3mm〈d。≤1．2mm时,上升区固含率随表观气速的增加而呈先下降后增加的趋势,下降区固含率随表观气速的增加而下降;不同固体体积分数下的固体颗粒的固含率随着轴向高度的增大而变化平缓,能够均匀的分布在反应器中;气含率和固含率的计算值和实验值吻合较好,其平均相对误差分别为6．32％、4．56％。     

高长径比三相内环流反应器中细颗粒相含率和循环液速的分布研究

在高径比为22的三相内环流反应器中,在常温常压下以空气-水-石英砂为物系,研究了在不同粒径下上升区固含率、下降区固含率和上升区循环液速随表观气速的变化规律和不同粒径下轴向固含率的分布情况,以及在固体体积分数不同的条件下,平均气含率和上升区气含率随表观气速的变化情况。结果表明:当粒径(ds)≤0.3 mm时,上升区固含率随表观气速的增加呈平缓变化趋势,下降区固含率随表观气速的增加而增加;当0.3 mm相似文献   

三相气升式环流反应器内上升区相含率轴向分布与循环液速的研究

常温常压下,在三相气升式内环流反应器中,将硅铝球、石英砂和瓷球分别与空气、水组成三相物系,考察了细颗粒与大颗粒物系中上升区相含率轴向分布规律、固体装载率和颗粒粒径对该规律的影响,以及各物系中上升区循环液速随表观气速的变化规律。结果表明:随轴向高度的增加,瓷球物系中上升区固含率εsr先增大后减小;硅铝球物系中εsr减小;石英砂物系中εsr均匀分布。随轴向高度的增加,瓷球物系中上升区气含率εgr增大;硅铝球物系中εgr减小;石英砂物系中εgr先增大后减小。固定表观气速,各轴向位置处的上升区气含率随固体装载率、颗粒粒径的增大而增大。当固体装载率相同时,各物系中上升区循环液速随表观气速的增大而增大。     

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.     

Hydrodynamics of a novel multi-stage external loop airlift reactor

In the present investigation a novel multi-stage external loop airlift reactor with hydro-dynamically induced continuous bubble generation, breakup and regeneration has been proposed. The system has been designed to operate with relatively large sized bubbles, so that interfacial circulation can be induced in the liquid-bubble interfaces and faster transfer of components can take place by turbulent diffusion through the interface of the bubbles and also due to the physical rupture and reformation of the bubbles. The system was also designed to operate in three stages operating in series so that in each stage completely deaerated liquid could be brought in contact with freshly generated bubbles. Detailed studies on the gas holdup and liquid circulation velocity have been carried out with respect to various values of superficial gas as well as liquid velocities. The gas holdup of the proposed multi-stage system is 45% higher than the single stage system, which results in better mass transfer characteristics. Empirical correlations describing the performance of the proposed reactor have been presented in this paper.     

强制液体外循环气升式内环流反应器的流体力学特性

在有机玻璃制成的主体反应器(φ0.286 m×3.0 m)内,采用空气-水的气液两相体系考察了不同表观气速下带有中心下料管和环管式气体分布器的环流反应器内局部气含率和内环气泡上升速度的流体力学特性。结果表明：气含率均随表观气速的增大而增大;从外环流入内环的气泡数量比较少;在相同条件下外环的气含率远远低于内环的气含率;新型气体分布器的采用和液体外循环的引入可以增大床层气含率并使其分布趋于均匀,从而增大了内环中气液两相的接触面积和湍动强度,使传递过程得到强化。在此基础上采用商业软件ANSYS CFX10.0对该反应器进行了数值模拟研究,模拟结果与实验数据基本吻合,说明了基于实验验证的Euler-Euler法可以用于该反应器开发和放大研究。