三相气升式内环流反应器的液相混合特性

在６Ｌ气升式内环流反应器中，以自行研制的颗粒状固定化酶载体为固相，研究了通气量、颗粒体积和固含量对液体混合时间和循环时间的影响．实验发现，液体的混合时间和循环时间随通气量的增加而降低，颗粒粒度和固含量对循环时间影响较小，对混合时间影响较大．高通气量时，固含量几乎不影响循环时间．

强制浆液外循环三相气升式内环流反应器的气含率特性

在有机玻璃制成的组合反应器(φ0.284×3.0m)内,采用空气、水和玻璃微珠(密度为2420kg/m3和平均粒径为5.92×10-4m)的气液固三相体系考察了不同表观气速下环流反应器内不同流动区域的径向局部气含率和内、外环轴向平均气含率分布特性.局部气含率采用电导探针法测定,轴向平均气含率由局部气含率的截面积分得出.结果表明气含率均随表观气速的增大而增大;外环循环流入内环的气泡量少;在相同条件下外环的气含率远远低于内环的气含率.浆液外循环的引入和新型气体分布器的采用可以增大导流筒内气体与浆液两相的接触面积和湍动强度,从而使传递过程得到了强化.

气升式环流反应器在生化处理中的中试试验

生化处理是炼油废水处理过程中的关键环节,目前的生化处理工艺以氧化塘、SBR为主,但好氧反应区域存在气液混合不均匀、发泡尺寸较大等问题,进而导致氧气利用率低、能耗高。为提高生化反应效率,缩短曝气时间,本文设计了气升式环流反应器(ALR),通过安装微细气泡曝气盘配合曝气环产生分形气泡以强化气-液-固三相传质和混合,将二级生化处理单元中的好氧反应区和沉淀区集成在同一个反应器内,并开展了中试试验。研究对比了ALR和SBR对气浮出水的处理效果,衡量了两者的技术经济性指标。试验结果表明:在ALR与SBR在油含量、COD和氨氮去除效果相当的情况下,ALR的污泥负荷提升了10倍,COD容积负荷提升了5倍;同时,ALR的吨水处理的鼓气量减少了57%,吨水处理占地面积仅为SBR的50%左右,吨水处理的能耗降低了22.9%,解决了传统生化处理工艺占地面积大、能耗高等问题,为未来生化反应器的升级改造提供了重要参考。

气升式浆态床外环流反应器流体力学性能研究

针对气含率和浆液循环流速两个关键流体力学参数,系统研究了气升式浆态床外环流反应器的流体力学特性,掌握了气含率与浆液循环流速的变化规律。验证了体积膨胀法、压差法和电导探针法测量气含率的方法准确性。研究了气体分布器结构对气升式浆态床外环流反应器流体力学特性的影响,结果表明开孔向下双环管分布器的综合性能最优。气含率与浆液循环液速之间存在线性关系,建立了预测浆液循环流速的计算式,计算误差基本小于20%。

导流筒结构对气升式反应器传质性能的影响研究

气升式环流反应器广泛应用于化工、环境等领域,深入研究反应器内气-液两相流体流动行为对提高其传质性能具有重要意义。通过分别建立气-液两相流模型和气泡粒群衡算模型并实现二者的耦合求解,研究了单个方形导流筒、单个圆形导流筒和6个圆形导流筒结构对气-液两相流体流动特性、气泡尺寸分布和气-液相间传质的影响。研究表明,含6个圆形导流筒结构的气升式环流反应器气含率和液相速度分布趋于均匀,平均气含率更大,气泡尺寸更小,传质速率更大,反应器的综合性能得到显著提升。相关模拟结果为气升式环流反应器结构优化和放大指明了方向。

内循环气升式反应器的操作特性与流体力学研究

气升式反应器在化工和环境等领域有着广泛的应用,准确预测反应器内气液两相流动与传质行为对于反应器的设计与放大十分重要。论文通过建立稳态条件下内循环气升式反应器内的气液两相流动模型,实现对循环液速vL、气含率εG与气相循环比β等重要流体力学参数的求解。当提升管高度分别为2和6 m时,模型参数c0取0.65,模型计算的反应器内的vL与εG值与实验结果的相对平均误差小于6.2%。在此基础上,进一步考察了提升管高度H对平均循环液速和平均气含率的影响规律。模拟结果表明,随着提升管高度的增加,循环推动力增加,循环液速上升,平均气含率略有下降。下降管和提升管内气含率比α与反应器尺寸和表观气速等操作条件相关,取值范围为0.72~0.80。

中心气升式三相强化环流反应器内局部气含率分布的实验研究

在连续操作的状况下,在φ300mm×1700mm 的中心气升式三相强化环流反应器内,测量了 0.0059m·s^(-1)≤Ugr≤0.1895m·s^(-1)、Ucir=0、0.0307、0.0511m·s^(-1)、ε_(Ls)=5%、10%、15%时反应器内不同轴、径向位置处的气含率。实验发现,连续操作的中心气升式强化内环流反应器可以分为 6 个不同的流动区域:内环分布器下部区、分布器区、中心下料管影响区、导流筒上行区、气液分离区和环隙区,各区域内的气含率分布各不相同,但均随着 Ugr 的增加而增加。外循环液体的引入使气含率在导流筒内沿径向的分布更趋于均匀。在本实验范围内固体颗粒装载量对整体气含率影响较小,在内、外环间循环的气泡量可以忽略不计。测量了不同 Ucir时的气泡穿透深度,得出了气泡实现循环的临界气速。

中心气升式三相强化环流反应器内气含率分布的理论分析

针对一种新型的中心气升式三相强化环流反应器进行了详细的理论分析,根据能量平衡分别推导出了间歇操作和连续操作模式下拟均相流体的环流速度模型,并根据试验数据确定了间歇和连续两种操作模式下相应的模型参数,通过模型计算发现环流速度随内环表观气速的增加而增加,外循环液体量的加入会显著增加环流速度。根据漂流通量模型推导出了环流反应器内环平均气含率模型,发现内环平均气含率随内环表观气速的增加而增加,其变化趋势基本可分为:气泡分散区、过渡区和气泡聚并区三个区域。给出了内环、外环平均气含率的线性关系式,发现在试验范围内外循环液体量的改变基本不对内外环平均气含率的关系产生影响。

多室气升式环流反应器气、液、固三相相含率的研究

在一个四流道的多室气升式环流反应器中,以空气 水 聚苯乙烯为体系,考察了气体表观速率对气含率和固含率的影响。结果表明:某一上升室的气含率只与该室气体表观速率有关。上升室和下降室的气含率均随气体表观速率的增大呈现先增大后减小的趋势;上升室和下降室的固含率随气体表观速率的增大均呈现先减小后增大的趋势。同时在鼓泡流下,用漂流通量模型模拟了气含率,上升室和下降室气含率的计算值和实验值的平均相对误差分别为6.90%和9.04%;用无因次法建立固含率的关联式,固含率的计算值和实验值的平均相对误差为2.75%。

大颗粒三相环隙气升式环流反应器流体力学行为

研究了大颗粒体系气升式环流反应器的流体力学行为,考察了表观气速和颗粒质量分数对床层膨胀高度、循环液速和固含率分布的影响。实验结果表明,按颗粒的运动状态不同可以将反应器内的流动分为3个区域,即固定床区域、膨胀床区域和循环床区域,各流动区域内的流动行为存在显著差异。随着颗粒质量浓度的增大,起始流化气速和最小循环气速均显著增大。基于三相流化床的流化模型和环流反应器的特点建立了相应的数学模型,对大颗粒三相气升式环流反应器的起始流化气速和最小循环气速进行了预测,模型预测值与实验测量值吻合良好。

三相搅拌气升式内环流反应器中葡萄糖氧化表观反应动力学研究

在三相搅拌气升式反应器中研究了气体流速、机械搅拌速度和氧浓度等参数对葡萄糖氧化反应过程的影响。根据多相催化反应Ｌａｎｇｍｕｉｒ－Ｈｉｎｓｈｅｌｗｏｏｄ模型导出反应器中氧气、葡萄糖、葡萄糖酸的质量平衡微分方程，利用柔性单纯形法（ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｓｉｍｐｌｅｘ ｍｅｔｈｏｄ）优化算出该反应系统的传质系数ｋ_Ｌα和参数α，得到氧的动力学级数α约为０．６。

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.

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,而随着另一上升室气体表观速率增加而略有增加。上升室和下降室的气含率均随着固体装载质量增加而降低。在鼓泡流下,根据流体力学平衡原理,建立了上升室气含率的模型;用关联式法得到了下降室气含率的模型,模型预测值与实验结果吻合较好。

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。

三相多室气升式环流反应器中上升室气含率研究

在一个4流道的多室气升式环流反应器中,以空气-水-K树脂为体系,考察了上升室气体表观速率和固体装载量对上升室气含率的影响。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;上升室的气含率均随固体装载量增加而降低。在鼓泡流下,根据漂流通量模型,建立了上升室的气含率模型;上升室气含率的模型计算值和试验值的平均相对误差为6.429%。

三相气升式内环流反应器的流体力学性能

从气含率、循环液速、停留时间分布等方面研究三相气升式内环流反应器的性能。结果表明:气含率随着表观气速、固含率的增大而增大;在低气速下,固含率对气含率的影响较大;在高气速下,固含率对气含率的影响比较小。在大量实验数据的基础上通过拟合得到预测气含率的经验关联式,且预测值与实验值吻合较好。基于推动力与阻力平衡建立了预测反应器循环液速的数学模型;用脉冲示踪法得到反应器的停留时间分布函数曲线,并通过计算得到了平均停留时间、停留时间分布方差、无因次方差等,得知此反应器接近全混流型反应器。

缩放型导流筒气升式内环流生物反应器流体力学与传质特性

从气相含率、液体循环速度和体积氧传质系数方面研究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。实验结果表明，与传统圆柱形导流筒相比较，缩放型导流筒气相含率和体积氧传质系数分别提高８％和１０％以上．气相含率和体积氧传质系数随固含率的增加而提高，液体循环速度随固合率的增加而减小;;同一内管反应器随介质粘度的增加，体积氧传质系数减小，此外还在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及管结构参数之间的关联式。

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。

多室气升式环流反应器的流动特性研究

提出一种具有四流道多室气升式环流反应器，并导出其内流体能否环流流动的判据。采用空气－水体系在较宽的气速范围内，考察反应器内的流动状态、循环液速以及各室的气含率。通过函数叠加的方法，提出适用于鼓泡流、过渡流和腾涌流等不同流型的平均含气率的经验关联式：Ｅｉ＝αＵβｇ＋γｅｘｐ〔……〕〔－δ（Ｕｇ－θ）２〕

气升式环流反应器研究与应用进展

综述了气升式反应器性能的主要影响因素研究及其最新的应用 ,提出今后研究工作的主攻方向 。