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。     

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.     

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。     

鼓泡反应器内环流初探——鼓泡反应塔研究之二

本文是《鼓泡反应塔的气泡特性》一文中所提出的“循环流”的进一步研究,并做为《鼓泡反应塔的气泡特性》一文的续篇而提出来的,故命名为《鼓泡反应器内环流的初探》。在空塔气速V_(SG)=1～7 cm/s范围内,用空气——水体系,研究了内装同心导流筒的鼓泡反应器(以下简称“环流反应器”)的流动模型和传质,并与无内件鼓泡器(以下简称“空塔”)和机械搅拌的鼓泡器(以下简称“搅拌鼓泡器”)进行了比较。发现,环流反应器的流况可以用带死区和短路的理想混合模型来描述,并求出了模型参数h和m;环流反应器的容积传质系数k_La大于空塔的k_La值;在V_(SG)>4cm/s的条件下,环流反应器的k_La也大于搅拌鼓泡器的k_La。对环流反应器内D_E/D影响的研究表明,D_E/D=0.58时,传质情况最好。     

内环流反应器的传质

在直径为0.2米,高为3.0米的玻璃环流反应器内,测定了空气和不同液体的传质系数K_La。以氧在液体中吸收的实验数据为基础导出了k_La方程。     

气升环流反应器用于黄原胶的发酵

针对典型高粘性流体黄原胶的发酵特点,设计了一种新型气升环流反应器,对反应器中液相流型与操作条件之间的关系进行了实验考察,分析了反应器中高剪切区利用流体剪切变稀特性强化传质的原理.黄原胶发酵实验表明,新型气升环流反应器比"通用式"机械搅拌罐更适合于高粘度培养物的发酵.     

外环流反应器的传质特性研究

对气升式外环流反应器的传质特性进行了研究，采用化学法测定了其相界比表面积和容积传质系数，探讨和分析了气速对传质的影响，所得结果可作为该类反应器设计和放大参考。     

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.     

下喷式环流反应器的结构特性

针对高１２００ｍｍ，直径１０８ｍｍ的下喷式环流反应器，选用不同的实验体系、不同的测试方法研究了导流筒直径及高度对反应器性能的主要表征参数─—气含率和容积传氧系数的作用规律。结果表明，在实验范围内较优的导流筒直径与反应器直径之比为０．４～０．６；其合理的导流筒高度与反应器具体操作参数有关；物理法和化学法均可适用于这类反应器容积传氧系数的测定。     

喷射式环流反应器循环推动力的研究

本文通过实验和理论分析,得到了喷射式环流反应器在气一液两相系统下循环推动力的分布情况。     

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.     

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％。     

倒喷射式环流反应器的研究

本文以空气-水为体系,研究了倒喷射式环流反应器的气含率,传质特性与其操作参数的关系,并从能耗方面对该反应器进行了初步评价。     

煤直接液化浆态反应器内气-浆流动与反应的CFD模拟

以褐煤直接液化小试反应器为研究对象,将反应器内气-液-固三相流动简化为气-浆两相流动,使用Fluent 14.0及双流体模型,模拟预测高温、高压条件下气-浆两相流动及反应的耦合过程。对反应器内等温流场进行了三维瞬态模拟,结果表明:反应器内总体气含率较低,约为0.016 5;气-浆流速较低,且壁面附近浆液回流和返混显著;浆液在反应器内平均停留时间约为70 min,与液化反应所需时间匹配。使用Matlab最小二乘曲线拟合方法,获得褐煤在430℃、10 MPa下的液化反应速率常数,通过用户自定义函数(UDF)将动力学参数导入Fluent求解器,对反应器内流动和反应过程耦合求解。结果显示:反应器出口处煤的转化率约为89.25%,沥青质(PAA)和油气(OG)产率分别为26.33%和61.81%,与测量值吻合。此数学模型及数值方法有望应用于中试及工业装置,指导液化工艺优化和反应器的设计放大。     

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 。     

气液固三相喷射环流生物反应器中液速研究及应用

开发了一种内热式换膜液体流动速率测量仪,该测量在单纯液相中的精度优于１．５％,同时克服了固体粒子及气泡对测量仪的干扰作用,可较好地用于气液固三相中的液速测量,对气液固三相喷射环流生物反应器中流体流动速率进行了测量,得到了不同操作压力、气体进料量、不同轴向位置的液体速率分布,利用该反应器进行了生物降解处理染料工业废不的应用研究 。     

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