环流反应器的研究(Ⅰ)——喷射式环流反应器的性能与流动模型

本文实验测定了喷射式环流反应器全塔、导流管和环隙部分的平均气含率、液体循环速度和体积传质系数。基于总动量衡算,推出了反应器的流动模型。并根据实验数据回归出模型参数。通过模型计算值与实验值比较表明,该流动模型能较好地拟合实验数据。     

气升式环流反应器气液两相流动冷模实验

运用粒子图像测速仪(PIV)技术研究了扁平气升式环流反应器内液相流动特性,测得了反应器内各个区域液相速度分布、流线分布.认为反应器上升段表观气速对液相水平速度和垂直速度均有影响,其中对液相垂直速度的影响更大:表观气速增大,液相最大垂直速度一般增大,但这一变化规律并不是单调的;PIV对折流区的观测反映了该区域流场在气相通入后的最初25 s内的变化历程,流场发展的快慢与进气口的气速有关,气速越大,流场发展得越快.研究结果为认识该类反应器内的流动混合特性及进行该类反应器的设计、优化提供了参考.     

气升式外环流反应器上升管中局部流动特征

用多通道压差技术测定了气升式外环流反应器连续操作时不同操作条件下上升管不同轴、径向位置压差波动信号,并借助压差信号的标准偏差分析反应器上升管的流型特性.实验结果表明,气升式外环流反应器上升管中不同轴、径向位置的压差波动方式不同;流体随表观气速变化经历过渡流区和湍流区两个流域;循环流对上升管下端的流体波动产生重要的影响.     

气升式环流反应器内气液两相流动计算流体力学的模拟

采用欧拉-欧拉两流体模型模拟了气升式环流反应器内部气液两相流动过程,考察了液相速度和气含率随表观气速的变化,液相速度和气含率模拟值的关系与两种经验关系式的计算值进行了比较,两者取得了很好的一致,证明了模型的正确性。在此基础上,使用计算流体力学模拟的方法考查了反应器内的导流筒直径和导流筒高度对反应器内两相流动的影响,导流筒直径增大,液相循环量增大,上升段气含率增大;导流筒位置升高,液相循环速度和循环量均增大,上升段气含率减小。所获得的结果对气升式反应器的设计优化具有指导意义。     

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.     

环流反应器的增湿性能与气液传质特性

为研究环流反应器对干空气的增湿效果,分别测量了不同液位和气速条件下环流反应器的进出口气体湿度值,比较了进出口气体湿度变化和增湿效果.并在低液位条件下建立了水分传递的传质模型,推导出传质系数的计算公式.研究表明,在空气和自来水体系的环流反应器实验中,气体增湿效果显著,证明了采用干空气增湿方法浓缩母液的工艺可能性.但由于实验中采用的环流反应器内径小、气速低,单位时间内干空气带走的水分有限,为提高母液浓缩效率可采用降低反应器高度、增大反应器横向尺寸和气速等措施.     

气升式外环流反应器研究动态及展望

在研究了大量文献的基础上，本文简述了气升式外环流反应器的研究历史，重点分析了该反应器理论研究和应用研究的现状及发展动态，展望了今后的应用前景，提出了今后开展研究工作的主攻方向。所得结论对开展开发应用研究和加速该反应器在我国工业化的进程具有指导意义。     

气升式内环流反应器的气含率分布

从动量衡算出发,通过合理简化,导出了气升式内环流反应器中各区域局部气含率的计算公式,利用实验数据关联了式中的有关参数,最终得出各区域局部气含率估算式.结果与实验数据吻合良好.     

三相下喷式环流反应器的气含率和传质性能

在三相非牛顿型流体体系中，对下喷式环流反应器的气含率和传质特性进行了实验研究。讨论了气速、液速、导流筒直径与反应器直径比、固体装填量、羧甲基纤维素钠溶液浓度及其流变特性对它们的影响。实验结果表明，气含率和传质系数随气速的增加而增加，而液速对其影响较小。在实验条件下，发现最优的导流筒直径与反应器直径比在０．４￣０．５这一范围，最优的固体装填量约为ψ＝０．０３，同时提出了气含率和容积传质系数的经验关联     

气升环流式氧载体生化反应器性能及其应用于酵母发酵的研究

研究了气升环流式氧载体生化反应器的气含率、混合时间和容积氧传递系数等特性,实验是在该反应器的空气——氧载体——水系统中进行,由所得实验数据进行回归分析,得到反应器的回归方程,并利用该反应器进行酵母培养。结果表明,加正十二烷３％与对照相比,ｋＬａ值提高５０％以上,酵母得率提高３０％以上,能耗降低２０％。     

气提式内循环好氧反应器及其产业化研究

本研究试图设计一种处理有机废水效率高、运行成本低、并可产业化的"气体式内循环好氧反应器"。其原理是利用好氧处理时供给的空气,对有机废水进行"气提,"在反应器中产生强烈的循环,使好氧微生物与废水中的有机物进行充分接触,达到提高氧的利用率、减少水力停留时间的目的。     

方形气升式环流反应器的流体力学与传氧特性

在方形内环流气升式反应器空气-水两相体系中，从气含率、液体循环速度、混合时间和体积传氧系数，研究了直管、缩放管导流筒顶部有、无上挡板时的流体力学与传氧特性．结果表明，与无上挡板相比，有上挡板的气含率、体积传氧系数均有不同程度的提高，而液相循环时间、混合时间减小．实验还发现，采用上挡板可扩大操作气速范围．     

下喷式环流生化反应器性能初探

本文以摸拟生物流体——不同浓度的 CMC 水溶液-空气为实验体系,考察了气速、液速等操作条件以及体系物性对下喷式环流反应器流体力学和传递特性的影响,提出了气含率及容积传氧系数的计算关联式ε_G=1.605n~(5·080)·((ρ_Gμ_G)/(ρ_Lμ_L))~(-0·3784).Fr_G~(0·3078)·Fr_L~(0·1918)Sh=8.669×10~6 n~(1·589).Sc~(0·3537).Re~(0·4718).Fr_G~(0·09944).Fr_L~(1·403)为该反应路的进一步研究及其工程放大设计提供了依据。     

气液环流反应器中基于大,小气泡的气含率和液相流动研究

针对矩形卧式多级串联环流反应器，在改变气速和表面张力的情况下，将气泡分为大气泡和小气泡两大类，对全系统的气含率、大气泡和小气泡的气含率、液相循环速率、气泡直径等进行了实验考察，并利用漂流模型，最小能耗原理等进行了模拟计算 。     

超声波气升式内循环反应器流体力学性能研究

研究了超声波对气升式内循环反应器流体力学性能的促进作用，重点考察比较了有无超声波时气升式反应器性能及超声功率对反应器气含率、液体循环速度、混合时间等的影响，实验证明，超声波的加入对气含率未见影响，有使液体循环速度逐渐减小的趋势，而对混合时间的影响较复杂。在小气速下，小功率超声波促进流体的径向混合，随着超声功率的增加，超声振动阻碍流体的径向混合，因而存在一个最佳的超声功率，并且超声波对混合时间的影响随着表观气速的增加而逐渐减小。提出了该反应器流体力学关联式。     

超声波气升式内环流反应器合成乙酸苄酯

以乙酸、苯甲醇为原料,浓硫酸为催化剂,在常温下用超声合成乙酸苄酯。实验考察有无超声、超声声强、不同通气量、不同气体性质及不同反应器等参数对催化合成乙酸苄酯的影响。实验结果表明:在超声频率为10 kHz条件下,超声声强为1.0 W/cm2,反应体系中空气流速为0.3 L/m in时,合成乙酸苄酯的酯化率最佳,酯化率达到65.8%。实验中采用的超声波气升式内环流反应器较普通的气升式内环流反应器具有较好的优越性,合成方法反应条件温和,操作简单且反应速度很快。     

气升式外环流反应器结构特性对传质的影响

研究了气升式外环流反应器（EALR）结构特性（高径比、喷嘴结构、喷嘴位置、两管中心距）对气含率、液体体积传质系数的影响。得出了反应器的较优结构尺寸。在冷模试验优选出确定结构的EALR中进行了苏云金杜菌的发酵实验,与传统的机械搅拌罐相比,苏云金杆菌的发酵周期可缩短9h左右,发酵水平可提高35%。     

缩放型导流筒气升式内环流反应器特性——气液两相非牛顿流

主要从气相含率,液体循环速度和体积氧传质系数方面,研究气液两相非牛顿流体在缩放型导流筒气升式内环流反应器的流体力学与传质特性。内导流筒分别采用一种传统圆柱型和三种不同结构参数的缩放型,实验条件为空气－ＣＭＣ两相非牛顿流系统。实验结果表明,与传统圆柱型导流筒相比较,缩放型导流筒气相含率和体积氧传质系数均显著提高。在ＣＭＣ浓度分别为０ｍｇ／Ｌ,１００ｍｇ／Ｌ,１５０ｍｇ／Ｌ及２００ｍｇ／Ｌ的情况下,同     

缩放型导流筒气升式内环流反应器特性——气液两相牛顿流

从气相含率、液体循环速度和体积氧传质系数方面研究气液两相牛顿流体在缩放型导流筒气升式内环流生物反应器内的流体力学与传质特性.内导流筒分别采用传统圆柱型和三种不同结构参数的缩放型,实验介质为空气—水两相牛顿流体系.结果表明,与传统圆柱型导流筒比较,缩放型导流筒气相含率提高10%以上,体积氧传质系数在较大范围内提高.圆柱型导流筒反应器的液体循环量(Ar·ULr)大于各缩放型导流筒反应器的液体循环量.还在Higbie穿透理论和Kolomogoroff各向同性理论的基础上建立了体积氧传质系数与操作条件管结构参数间的关联式.