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%。

多室气升式环流反应器的气含率研究

在四流道的多室气升式环流反应器中 ,常温常压下 ,以空气作为气相 ,以水、0 .5 %、1%、5 %NaCl及 0 .5 %、1%、5 %Na2 SO4 作为电解质 ,考察上升区气含率与操作气速及电解质密度的变化规律。并用回归分析的方法 ,建立了上升区气含率与电解质密度的半经验关联式 ,用该式得到的上升区气含率的计算值和实验值的平均相对偏差为 2 .5 8%。

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。

多室气升式环流反应器的轴向分散及混合特性

在一个具有四流道的多室气升式环流反应器中,对空气-水体系,用电导脉冲示踪技术以饱和氯化钾溶液为示踪剂,对器内轴向分散及混合特性进行实验研究。用波登斯坦准数(BO)表征轴向分散特性,混合时间(tm)表征混合特性。实验中,固定一个上升区(3区)的表观气速(0.0037～0.0246m·s-1),改变另一个上升区(1区)的表观气速(0.0081～0.0313m·s-1)。结果表明,两个上升区的表观气速共同影响循环液速,进而影响器内的轴向分散及混合特性。固定3区表观气速,波登斯坦准数(BO)和混合时间(tm)均随1区表观气速的增大而减小,并随固定气速的增大而减小。BO值在60～130之间变化,说明器内返混程度相当小。tm值在80～110s之间变化,即需6～8次循环器内物料可充分混合。由此可见,该多室气升式环流反应器内的液体流动接近于平推流。

多室气升式环流反应器传质特性

以Higbie的渗透理论为基础,建立了多室气升式环流反应器体积传质系数的模型方程,用亚硫酸钠空气氧化法测定反应器的比表面积和体积传质系数,讨论了表观气速和催化剂浓度对它们的影响,并验证了模型的适用性。

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%。

多室气升式环流反应器流动特性的数值模拟

在空气-水两相多室气升式环流反应器(MALR)中,采用欧拉-欧拉两相流模型对扇形反应室内气液两相流动过程进行了数值模拟研究,考察了上升室的气含率、液体速度随表观气速的变化,最后用实验数据对模拟结果进行了验证。结果表明,某一上升室气含率受该室表观气速的影响较大,与另一上升室表观气速的影响较小;循环液体与上升室流体流动型式有关;气含率和循环液速的模拟值与实验值的平均相对误差分别为5.36%和8.28%;说明了应用数值模拟方法研究MALR流动特性的可行性。

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。

多室气升式三相环流反应器相含率的研究

环流反应器是一类高效气-液,气-液-固或气-液-液多相反应器。由于之前的研究人员很少研究液相为乙醇溶液的体系,所以本研究在一个多室气升式环流反应器中,以空气-低浓度乙醇水溶液-聚苯乙烯颗粒为体系,考察了气体表观速率对气含率和固含率的影响。本实验所用反应器为多室气升式环流反应器,包括两个上升室和两个下降室。反应器高100cm,装液高72cm,固体颗粒密度为0.9833g·cm-3。实验在乙醇溶液浓度分别为0.0%(V),0.1%(V),0.5%(V)和1.0%(V)时,通过固定一室表观气速,改变三室表观气速来测量并计算各室气含率和固含率。从而找出气含率以及固含率与在不同乙醇浓度下随表观气速的变化而变化的规律。实验结果表明: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;各室的固含率随气体表观速率的增大均呈现相同的变化趋势,且各室固含率随表观气速的增大基本不变。

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。

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。

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 。

导流筒结构对气升式环流反应器内气液两相流动的影响

使用欧拉-欧拉两流体模型研究了导流筒结构对气升式环流反应器内气液两相流动的影响。对物理模型进行了网格独立性的考察,使用Chisti关系式验证计算流体力学数值模型的可靠性,并在此基础上预测环己烷氧化反应器内导流筒直径、导流筒在反应器内的高度以及导流筒喇叭口的开度对反应器内气液两相流动的影响。模拟结果表明,导流筒上部增加喇叭口可有效提高反应器的气液分离能力,喇叭口直径增大,气液分离效果增强;导流筒直径增大,液相循环量增大,液相混合效果增强;随导流筒在反应器内的位置升高,液相表观速度和液相循环量呈增加的趋势并趋于稳定,而气含率则变化不大。

气升式环流反应器特性参数的研究进展

介绍了气升式环流反应器的工作原理、分类及流型,综述了气升式环流反应器的流体力学特征参数(主要包含气含率和循环液速)、混合及传质特性参数的测量方法和影响因素。介绍了气含率和循环液速的数学模型,并评述了现有模型。展望了气升式环流反应器进一步的研究方向与发展前景。

带分段导流筒的气升式环流反应器的研究

带分段导流筒的气升式环流反应器是具有独特的两相流动和传质特性的一种多相反应器。本文用水－空气和亚硫酸钠（１０％）－空气体系研究了分段导流筒环流反应器的气含率ε、氧消耗速率ｒｏ２、传质比表面积α、以及体积传质系数ｋ＿Ｌα随表现气速变化规律，并与一段导流筒的环流反应器进行了比较。实验采用的表现气速下（０～６ｃｍ／ｓ），导流筒分段的环流反应器的ε、ｒｏ２、α和ｋ＿Ｌα有显著提高，平均比一段环流反应器高出１０％以上。由于使用了特殊的膜气体分布器，本文还获得了很高的ε、ｒｏ２、α和ｋ＿Ｌα值，并在中等操作气速下（３ｃｍ／ｓ左右）出现最大值。