高气速下鼓泡塔中气含率分布的测定

在内径476 mm的鼓泡塔内用压差法测定全塔平均气含率与表观气速的关系,进一步利用响应特性良好的双电导探针,考察了不同气速下局部气含率的分布规律。实验结果表明,利用探针法计算得到的全塔平均气含率值与压差法测定值平均误差仅为4.5%,表明探针法测量局部气含率的可靠性良好。实验还表明在高气速下,除分布板影响区外,局部气含率均类似抛物线型分布;随着气速增加,气含率分布趋于陡峭。以实验为依据,拟合了不同气速下(0.05~1.0 m/s)鼓泡塔中局部气含率的关联式,认为塔内局部气含率与径向位置、表观气速和塔径等因素有关。     

反应器类型对流动影响的数值模拟

在油-氢气体系中使用欧拉-欧拉双流体模型考察了温度703.15 K和压力11 MPa下气升式环流反应器和鼓泡床反应器对气液两相流动的影响. 结果表明,环流反应器中气含率和轴向液速沿导流筒径向存在突增现象,环流反应器中气含率在径向0~0.5和0.75~1时明显大于鼓泡床反应器,在径向0.5~0.75处前者的平均气含率比后者高约6%;环流反应器中上升管内环流液速明显大于鼓泡床反应器,且在下降区有所增强,环流反应器平均轴向液速比鼓泡床反应器高约21%;反应器尺寸较小时环流反应器和鼓泡床反应器的流动特性相差不大,反应器体积放大过程中前者的流动特性优于后者的趋势逐渐明显.     

喷淋散射塔鼓泡区域的气液两相流动特性

为了探究喷淋散射脱硫塔鼓泡区域的气液两相流动特性,搭建了鼓泡塔实验台,在不同表观气速和气体分布器浸没深度的条件下进行了实验。实验结果表明:气体分布器表面形成的气泡直径约12 mm;气泡溢出液面时有小气泡形成,并随着返混的液相运动,且液相的返混剧烈程度与表观气速和气体分布器浸没深度正相关;液相在散射管管壁和鼓泡池壁面间形成大尺度循环;随着表观气速增大,气泡直径和气泡运动速度均增大,使得气含率增大,气液两相湍动加剧;随着气体分布器浸没深度增大,鼓泡床床层气含率降低,表观气速对气含率的影响效果减弱。实验结果对喷淋散射脱硫塔的设计和运行有一定参考价值。     

基于气泡群相间作用力模型的加压鼓泡塔流体力学模拟

目前,多数文献报道了冷态加压湍动鼓泡塔内流动特征,并且通过实验数据回归相关经验关联式。然而,此类关联式适用范围有限,难以直接外推到工业鼓泡塔反应器条件。因此,在FLUENT平台上建立了基于气泡群相间作用力的、动态二维加压鼓泡塔计算流体力学模型。通过数值模拟考察了操作压力为0.5~2.0 MPa,表观气速为0.20~0.31 m·s~(-1),内径0.3 m鼓泡塔内流场特性参数分布,并且与冷态实验数据进行比较。结果表明,采用修正后的气泡群曳力模型、径向力平衡模型以及壁面润滑力模型描述气泡群相间作用力,能够较为准确地反映平均气含率和气含率径向分布随操作压力和表观气速变化的规律。     

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)     

采用电阻层析成像技术测量气液加压鼓泡塔局部气泡参数

在内径0.3 m,高6.6 m的加压气液鼓泡塔反应器中,采用电阻层析成像技术(ERT)研究了空气-水体系中气泡群平均上升速度、局部气含率及其径向分布。在表观气速0.119~0.312 m s 1,压力0.5~2.0 MPa,考察了表观气速、压力对气泡群上升速度、局部气含率及其径向分布的影响。实验结果表明,鼓泡塔中局部气含率随着表观气速与压力的增大而增大,其径向分布呈现出中心高边壁低的分布特征,但整个截面的分布并非严格对称,在r/R=0~0.3,气含率变化较小,且极大值出现在该范围内;气泡群的局部上升速度随着表观气速的增大而增大,但是随着压力的增大而减小。     

基于EMMS方法的鼓泡塔反应器CFD及群平衡模拟

能量最小多尺度(energy-minimization multi-scale,EMMS)方法已经被应用于气液体系中群平衡(population balance model,PBM)模型的改进。EMMS模型可计算气泡破碎聚并过程的能量,进而获得聚并速率的修正因子。应用这一模型对高气速鼓泡塔进行了模拟计算,并进一步对比了均一尺径模型、CFD-PBM模型以及CFD-PBM-EMMS模型的模拟结果与实验数据。结果表明,在高表观气速条件下,基于EMMS方法的群平衡模型可以更加准确地预测鼓泡塔中不同高度的气泡尺径分布和轴向液速,同时提高了对整体气含率和局部气含率的模拟准确性。在表观气速为0.16 m·s~(-1)和0.25 m·s~(-1)时,CFD-PBM-EMMS模型对气泡尺径分布的预测精度更高,同时整体气含率模拟的相对误差下降为5%和15%,局部气含率模拟平均相对误差下降为8%和17%。     

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。     

不同分布器对鼓泡塔气液两相流影响的CFD模拟

对不同分布器的鼓泡塔反应器内的气液两相流体动力学行为进行了三维瞬态数值模拟.模型采用欧拉-欧拉双流体模型以及RNG κ-ε湍流模型,研究了不同分布器设计对鼓泡塔反应器气液两相流的影响.模拟得到了鼓泡塔内整体气含率、液相速度矢量分布、时均气含率以及时均轴向液速的径向分布等结果,并对部分模拟结果与文献实验结果进行了比较,其结果吻合得较好,证实了随着分布器开孔越均匀则有利于加强流形的非对称性,从而加剧了气液两相径向混合,但对整体气含率的影响不大.     

喷射型环流反应器中气含率和液速的分布

喷射型环流反应器拥有良好的固体悬浮、液相混合与气液传质性能。在表观气速0.065-0.105 m?s-1的半间歇操作条件下,实验测量了喷射型环流反应器内的气含率以及液速的空间分布。在实验的基础上对反应器进行了三维瞬态的CFD模拟,并且用耦合群平衡模型(PBM)来模拟系统内气泡的聚并破碎行为。喷嘴的高速射流产生一定比例的大气泡驱动液体循环,使循环液速成倍增加。大气泡浮升过程中逐渐破碎成小气泡,导致提升管内的气含率随着轴向塔高增高而增大,降液管中也有类似的分布。实验和模拟都表明,喷射型环流反应器内由于喷嘴的使用导致了分布器影响区的明显延长,不存在流动充分发展的区域。     

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。     

用于微生物石油脱蜡的新型气升环流反应器

本文报导了一种新型气升环流反应器,对反应器中液相流型、气含率与操作条件之间的关系进行了实验考察。利用气升环流反应器强化传质和混合的原理,将一个100m^3鼓泡塔反应器改造成三管循环的气升环流反应器,发酵试验结果表明气升环流反应器微生物脱蜡周期比原鼓泡反应器缩短4倍,气升环流反应器能耗比鼓泡反应器降低约30％。     

鼓泡床反应器内流动与传质行为的研究进展

总结了有关浆态鼓泡床反应器内流动、混合用气液传质特性的研究成果,详细地介绍了鼓泡床反应器内气含率、液速、液体轴向扩散系数、传质系数的测量方法,阐述了鼓泡床反应器性能的主要影响因素,如系统压力、温度、气体表观气速、液体性质及固含率等对流动、液相混合和传质特性的影响,并对鼓泡床反应器的应用前景进行了详述.     

鼓泡塔气液两相流内部流场的流体力学特性

采用计算流体力学CFD软件对鼓泡塔内部4种表观气速下内部流场的流体力学行为进行模拟。分析了鼓泡塔内部整体气含率及轴截面处（X=0）液相速度随时间的变化情况;并且对比了在不同表观气速下局部气含率和液相速度在不同高度处的径向分布情况。模拟结果表明,随着时间的增大,整体气含率增大速度比较快,到达稳定时间,整体气含率不再增大。在同一高度处局部气含率随着表观气速的增大而增大。H/D<3时,液相循环流动表现为单相循环流;当H/D=3时,表现为双循环流,流型较单相复杂。     

喷射式气-液反应器传质特性的研究

为改善鼓泡塔的传质性能,气体和液体以喷射形式进料,这是喷射式气-液反应器的显著特征。本文对这种反应器的传质特性进行了实验测定和计算,着重考察了喷射对全塔传质效果的影响。研究结果表明,反应器内明显地存在着两个不同的区域,即喷射区和主体区。而且,喷射区的传质作用十分强烈,其传质系数K_Lα比一般鼓泡塔或搅拌釜高出1～2个数量级。     

气液鼓泡塔液体流动状态的声发射检测

提出一种基于声发射气液鼓泡塔液相流动状态检测方法,将多通道声发射传感器等距地置于鼓泡塔轴向壁面,提取不同表观气速下的各通道声发射信号,对其做经验模态分解(EMD),根据每个imf的Hurst指数值,提取和重构相应的imf,求其每个信号的平均能量。实验结果表明:鼓泡塔壁处液体轴向流速随着表观气速的增加而增大,当表观气速为14 m/min时,塔壁处液体轴向环流速度最大,当表观气速大于18 m/min时,液体轴向完全变为湍流,出现严重返混。声发射检测法能够有效检测出液体流动状态。     

两级喷射式环流反应器流体力学与传质特性研究

为改善气体分布,提高传质性能,文中开发出一种两级喷射式环流反应器,研究了液体喷射速度、空塔气速和下级进气比对该反应器流体力学和传质特性的影响。分别采用压差法、电导电极法和动态溶氧法对反应器气含率、环流液速和体积传质系数进行了测量。实验结果表明:液体喷射速度和空塔气速的增加,环流反应器可以得到理想的流体力学和传质特性;分段进气比的变化显著影响了反应器体积传质系数,且存在最佳进气比;最佳进气比随着液体喷射速度的增加而增大,而基本不受空塔气速的影响;与单级喷射环流反应器相比,采用最佳进气比的两级喷射式环流反应器的传质效率有了显著的提升。     

环流反应器参数测量和流型识别的研究进展

环流反应器结构简单,传热传质能力高,功率消耗小,对细胞的损害极微,作为化工、环保和生化反应器,有着广泛的应用前景。本文综述了环流反应器中气含率和循环液速的测量方法,归纳了均匀鼓泡区和非均匀鼓泡区两种流型识别的最新方法,提出了今后研究工作的方向。     

多级鼓泡塔内液体速度分布的实验研究

液体循环流动是多级鼓泡塔重要流体力学特征之一,文中在内径为282 mm,高2000 mm的鼓泡塔内,采用不同类型的筛板将普通鼓泡塔分割成双级气液鼓泡塔.采用Pavlov管测液速的方法考察了不同筛板、不同表观气速下该鼓泡塔中上下二侧的液体速度分布.根据实验结果得出了液体速度在塔中心处最大,且与表观气速有关,随着表观气速的...