三股对撞式撞击流反应器微观混合性能研究

采用高速数码相机对三股对撞式撞击流反应器不同入口雷诺数下的流场特征进行了研究,并采用碘化物-碘酸盐平行竞争反应体系,考察了不同喷嘴直径下的入口雷诺数、不同溶液体积流量比对离集指数的影响。结果表明:入口雷诺数、溶液体积流量比对离集指数有明显的影响。增大入口雷诺数,三股流体高速撞击破碎成的液滴粒径逐渐减小,液滴雾化程度增加,离集指数减小,微观混合效果增加;增大体积流量比,溶液局部浓度增大,导致混合不均匀,离集指数增大。与传统撞击流反应器相比,三股对撞式撞击流反应器离集指数为传统撞击流反应器的2/5,表现出了较好的微观混合性能,更适用于不等溶液体积流量比的液液快速混合反应。

三股对撞式撞击流反应器的流动特性

采用高速数码相机对喷嘴直径1 mm的开放式三股对撞式撞击流反应器内的流场特性进行研究,考察了入口雷诺数Reinj、对置两管喷嘴间距d1、垂直管喷嘴到对置两管的垂直距离d2对流场特性的影响.结果表明,在物料流量比为2时,Reinj对流体结构的影响较显著.随Reinj增加,流体结构由链状向类似伞状变化,最终破碎成液滴,无规则向四周分散,雾化程度显著增加,撞击面边缘剧烈扰动,提供了较好的混合效果.较小的d1使撞击区域接近对置两管喷嘴处,可能导致喷嘴堵塞而影响混合效果.增大d2及Reinj=1699时,重力影响使流体结构由链状轻微向面积较小的伞状结构变化.采用碘化物-碘酸盐平行竞争反应体系,物料流量比为8时,与传统撞击流反应器相比,三股对撞式撞击流反应器的离集指数约为其1/2,显示出优越的微观混合性能.

两侧及轴向进料同向流水平撞击流反应器研究

以空气-水,空气-CMC(羧甲基纤维素)水溶液为体系,采用脉冲示踪和稳态微压差法测量了相关数据,研究了两侧及轴向进料同向流水平撞击流管式反应器中表观液速UL、气体喷出速度Ug、及液体粘度m在撞击流和非撞击流下对器内平均气含率eg的影响。得到了当气体喷速为170m·s-1,管内表观液速为0.6m·s-1时,气含率eg较大, 液相分散显著,使气液接触面增大的结果。实验测得了UL、Ug、液体的粘度 m 及撞击混合前后的压差Δh和混合时间t;将其关联后提出了在上述条件下该水平撞击流管式反应器平均气含率eg的关联式: 74.1573.0g56.1Lg1058.0-=meUU 以湿法磷酸(含P2O5 22%)-氨体系进行热态试验,结果表明:气氨喷速为170m·s-1、且磷酸进料流速为3.3m·s-1,管内物料表观流速为0.6m·s-1时,反应器内氨负荷较大、混合情况好、反应较彻底,而且氨逸出率最低。

侧、轴向夹角进料水平撞击流反应器研究

以空气 -水 ,空气 -CMC(羧甲基纤维素 )水溶液体系 ,采用脉冲示踪和稳态微压差法测取相关数据 ,研究了两侧及轴向进料水平撞击流管式反应器中表观液速 UL、气体喷出速度Ug、及液体粘度 μ在 撞击流和非撞击流下对反应器内平均气含率的影响。得到了当气体喷速为 170m·s-1,管内表观液速为 0 .6m·s-1时 ,气含率εg较大 ,液相分散显著 ,气液接触面较大。由实验测得UL、Ug、μ ,并将其关联得到在上述条件下气含率εg 的关联式 :εg =0 .10 5 8UL1.56Ug0 .573 μ-1.74。并以湿法磷酸 (含P2 O52 2 % ) -氨体系进行热态试验 ,结果表明 :气氨喷速为 170m·s-1,磷酸进料流速为 3.3m·s-1,管内物料表观流速为 0 .6m·s-1时 ,反应器内氨负荷较大 ,混合情况好 ,反应较彻底 ,氨逸出率最低。