鼓泡塔中液相混合时间的影响因素

分别以自来水、醋酸去离子水溶液（醋酸质量分数分别为1%、5%和10%） 为液相,空气为气相,在直径分别为200 mm 和400 mm的鼓泡塔内,采用4种气体分布器 （单管、四管、分布板和微孔板）,考察当 表观气速Ug为0.006～0.250 m/s,鼓泡塔高径比 H/D为0.8～7.0时,鼓泡塔有无内构件条件下 的液相混合时间。结果表明：对于空气-水体系, 当表观气速较低时,增加表观气速,液相混合时间明显缩短,表观气速对混合时间的影响逐渐消失,混合时间随鼓泡塔高径比的增加而迅速增加;当以醋酸水溶液为液相时,在特定表观气速（0.10 m/s）下,体系呈现出发泡性质, tm-Ug曲线出现“跳跃点”,该点处液相混合时间为相同条件下自来水体系的2～3倍;高于或低于此特定表观气速,两种体系混合时间的差别较小。即在不发泡条件下,液体离子强度、表面张力对气液相混合不足以产生显著影响。增加导流筒可以使液相混合时间延长。引入横向换热管后,混合间延长,且表观气速的影响范围变大,表观气速对混合时间的影响不是单调关系,存在极值点。     

鼓泡塔气含率的研究

在塔径分别为140mm和250mm的鼓泡塔中,采用空气-氯丙醇溶液、空气-CMC溶液和空气-水系统,研究了影响静态气含率ε_(OG)和动态气含率ε_G的诸因素。在空塔气速u_(OG)0.04～0.22m/s和空塔液速u_(OL)0.4～1.0m/s范围内,得到ε_G通用关联式为u_(OL)~3/((1-ε_G)~2(u_(OL)+u_(OG)))=1.33(u_(OL)~2/((1-ε_G)~3(u_(OL)+u_(OG))))-0.53 平均偏差为11.5% 实验采用多孔板(Ⅰ)、微孔质板(Ⅱ)和液体喷射式(Ⅲ)气体分布器测定ε_(OG)。结果表明,Ⅲ与Ⅰ相比较,可大幅度提高ε_(OG),这个结果对鼓泡塔设计是有价值的。     

鼓泡床反应器中气泡尺寸和速率分布的实验研究

在内径为0.1 m、高度为1.5 m的鼓泡床反应器中,当表观气速(ug)为0.53~7.46 cm/s时,利用双头电导探针测定了上升和下降气泡的尺寸和速率。实验结果表明：在所测试的表观气速范围内,存在3个流型区域,即安静鼓泡区、过渡区和湍流鼓泡区,3区域间转变的ug分别为2.13 cm/s和4.26 cm/s。考察了不同流型区内上升和下降气泡的尺寸和速率的轴向和径向分布：在安静鼓泡区,气泡的尺寸和速率分布均匀;而在过渡区和湍流鼓泡区,气泡的尺寸和速率随反应器轴向和径向位置的改变而发生明显的变化。相同ug下,在反应器中心,下降气泡比上升气泡尺寸小30%~40%;当ug一定,轴向高度为0.6 m(h/D=6)时,反应器中心的下降气泡比上升气泡速率小55%左右;而在无因次径向位置r/R=0.8处,下降气泡比上升气泡速率小40%左右。     

环隙气升式反应器的开发 Ⅰ.流体力学研究和体积传质系数的关联

在400mm直径的环隙气升式反应器内,用空气-水系统测定了平均气含率和体积传质系数,考察了分布器和导流筒结构的影响,并求得了体积传质系数的经验关联式。实验表明,在相同气速下,环隙气升式反应器的平均气含率和体积传质系数均稍小于鼓泡反应器的值。但由于环隙气升式反应器具有较高的液体循环速度,混和效果好,更具开发价值。     

喷淋塔脱氨传质特性的实验研究

在自行设计的喷淋塔中,以空气/氨/稀硝酸为实验体系,考察了喷淋密度、空塔气速、吸收液pH、入口氨浓度及入口气体温度对喷淋塔体积传质系数（Kga）的影响。结果表明,Kga随喷淋密度的提高而增大,优选喷淋密度约0.039 m3/（m2·s）;Kga随空塔气速的增大呈现增大后减小的趋势,控制空塔气速在2-2.4 m/s具有较好的经济性;Kga随吸收液pH的增大而减小,入口氨浓度对Kga的影响不显著,提高气体温度于吸收不利;拟合得到Kga的经验关联式Kga=7.45Re0.32pH-0.12β/H,其计算值与实验值相对偏差在15%以内;操作参数对Kga的影响大小顺序为：喷淋密度,空塔气速,吸收液pH值。     

无内件鼓泡塔中的传质和反混(下)

三、气—液系统的相接触表面:在前面泡径和气含率分已经叙述过了,在鼓泡塔内液气的状态是不均一的,气泡的大小和运动很复杂,气含率有端效应。而相接触     

鼓泡床中分布器对气泡行为影响的电容层析成像分析

采用英国Process Tomography有限公司研制的12电极双面电容层析成像（ECT）系统,研究了不同的分布器结构对鼓泡床气泡行为的影响。结果表明：在相同的表观气速下,随着分布器开孔数目的增多,气含率相应增加;随着表观气速的增加,气含率逐渐上升;当分布器具有泡罩结构时,对应的气含率较高。借助Plot3d考察了气泡上升过程中的准三维结构,发现气泡(群)的上升过程近似一种螺旋运动。     

新型复合式浆态床内气体停留时间分布及模型

由空气-水、10%K2CO3溶液、20%K2CO3溶液、液体石蜡油构成气液两相体系,常压下表观气速为1～20 cm/s、静态液位200～550 mm、液体循环量0～240 L/h时,采用脉冲实验法测量一种特殊结构的浆态床反应器内气体停留时间分布.考察了操作参数和液体性质对浆态段的气体停留时间分布及返混程度的影响.结果表明:流型对停留时间分布的影响较大.气体平均停留时间随液体循环量和液体黏度的增加而增大;气体返混程度随静态液位增加而减小,随液体表面张力增加而增大.表面张力是影响返混程度的主要因素.同时建立相应的数学模型,得到停留时间密度分布函数,实验值与模型预测值吻合较好.     

浅层气液两相鼓泡塔非线性混沌特征

研究了内径383mm、高径比（H／D）为1～3、多管布气的浅层气液两相鼓泡塔内的压力波动信息的非线性混沌特性。通过差值准相空间构造吸引子法确定重构相空间的时间延迟。探讨了不同高径比、不同轴向位置下表观气速对非线性混沌特性的影响。鼓泡塔不同区域的奇怪吸引子结果表明：对于HD≤3的气相多管分布的浅层鼓泡塔，沿轴向可区分为下部气泡分裂区、中部分裂与凝并过渡区和上部分裂凝并平衡区。鼓泡塔中存在小尺度的气泡运动、中尺度的气泡涡旋运动和大尺度的涡旋流动。其混沌特征参数具有多值性。高频小尺度的气泡破碎凝并的复杂非线性动力学运动特征。需要3～4个参数加以描述；鼓泡塔上部气泡运动的规则性加强。动力学描述所需参数减少至2～3个；Kolmogorov关联熵在uk=0．15～0．25m/s内存在极小值。表观气速可以得到优化。     

固定床鼓泡反应器的流型与压降的瞬态表征

采用高采集频率的差压传感器及A/D转换器,对固定床鼓泡反应器的瞬时压降数据进行了采集,建立了反应器内的流型识别方 法,并通过电容层析成像仪（ECT）对不同流型的气含率的瞬态特征进行了研究。结果表明：不同流型内压降信号的波形、概率密度 分布及功率谱密度分布特点差异显著,瞬态气含率亦存在不同特点;随着气液相流速的增加,床层压降梯度逐渐上升;根据实验数 据修正的Larachi关联式及Khan和Varma关联式可较好地预测中等塔径（D=280 mm）的固定床鼓泡反应器的摩擦压降,均方根偏差分 别为18.0%与14.5%。     

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。     

对二甲苯搅拌式反应器增设导流简的流体力学

在高径比为1.0的搅拌反应器中,研究了导流筒结构及固体含量对翼型轴流桨功耗与气含率的影响.研究发现导流筒的安装会降低功耗,提高气含率;导流筒的开孔率以16.4%为佳;翼型桨排出流向上时功耗较小,气舍率较高;功耗随固体含量的增加而增大;气液两相体系中的气含率比气液固三相体系中的气含率高;并得到在开孔率为16.4%条件下,翼型轴流桨上提操作时的气含率关联式.此外,在高径比为1.5时对双层组合桨进行了研究,并得出了与单层桨类似的结论.     

喷淋塔内液滴运动及分布特性的研究

以工业规模喷淋吸收塔为研究对象,建立了塔内液滴运动数学模型,考察了液滴直径、液滴初速度、空塔气速、喷淋密度对塔内液滴运动及分布特性的影响。研究结果表明:液滴的临界粒径随空塔气速的增加而增大,终端沉降速度仅与液滴直径有关;增大气速或减小液滴直径可显著增大液滴在塔内的停留时间;塔内持液率及比表面积正比于喷淋密度,反比于液滴直径,提高空塔气速,粒径较小的液滴在塔内分布更为稠密,能显著提高传质面积。     

超声式涡街流量计测低流速气体探讨

气体流速一般为10m/s。差压低,常压状态,流速小于2m/s的气体工况一般涡街流量计不能满足测量要求,需寻找合适的仪表,就此探讨超声式涡街流量计的适用性。     

多重射流燃烧反应器制备纳米TiO2颗粒的过程研究

利用自行设计开发的多重射流燃烧反应器,通过氢气和空气预混合和辅助燃烧方法,以四氯化钛作为前驱体气相水解合成了纳米二氧化钛颗粒,借助于TEM,XRD和BET比表面积测试等方法研究了工艺条件对纳米二氧化钛粒径、形貌以及晶型的影响。纳米T iO2颗粒呈球形,粒径在16~34 nm,分布大体均匀。比表面积在34~121 m2/g范围内可控,金红石质量分数在0.09~0.62范围内可控。其粒度、比表面积及晶型结构等可以通过工艺条件进行控制。     

大型发酵罐设计中值得注意的问题

介绍了抗生素大型发酵罐中组合使用Lightin315、半圆叶圆盘涡轮搅拌器和大直径气体分布器在发酵罐中上部形成轴向循环流，下部形成泵送能力高的径向流，提高了氧气传递速率。在大型发酵罐的受力分析中介绍了罐体上封头由外载荷引起的局部应力的求解方法，叙述了皮带减速装置和齿轮减速装置设计、选用应注意的问题。     

用虚拟多管模型研究填料塔气液逆流停留时间分布

对填料塔中的气液逆流过程,用虚拟气液固圆柱体建立了多管流动模型,得到了充分发展段和进口过渡段的速度分布和一定管长下的液相停留时间分布,进而求得液相平均停留时间和持液量的表达式及模型参数,并用实验进行了验证。该模型反映了气液逆流过程本质,简化了过程,适用于液相层流的情况。