大直径浅层鼓泡塔的混合时间

在塔径786 mm和高径比1.5的浅层鼓泡塔内,研究了气体分布器结构对混合时间的影响。实验中选用的气体分布器为单管和不同分布形式的四管分布器,表观气速为0.014～0.2 00 m/s,采用电导脉冲法沿轴向不同位置测定了液体混合时间。结果表明,单管分布器气含率较四管分布器要小;四管分布器的通气管分布形式对混合时间有很大影响,当分布环直径与塔径比(d/D_T)为0.25时,混合时间最短;当d/D_T为0.55时,混合时间最长;而d/D_T为0.37和0.75时介于两者之间,数值与单管接近。并采用多级循环模型分析计算了不同操作条件下的模型参数一级数S和级间质量交换速率uB,预测的混合时间与实验结果吻合较好。

CFD优化大型浅层鼓泡塔管式气体分布器结构

分布器结构影响大型浅层鼓泡塔反应器性能,采用CFD模拟研究了5种四管气体分布器,各分布器的通气管均匀布置在不同的分布环上(0.3/0.4/0.5/0.6/0.7*DT),模拟采用了双流体方法和多气泡簇MUSIG模型。文中较全面的考察了高表观气速下(Ug=0.1m/s)管式分布器分布环直径对反应器流型、相含率、液速、湍b流、气泡大小以及混合时间的影响;模拟结果表明整体气含率和混合时间均随环径比先增大后减小,气含率的最佳环径比在0.4左右,而混合时间最大值出现在0.5d/DT附近,当环径比小于时0.5,鼓泡塔内为单循环流动,大于此值,鼓泡塔内将形成双循环流动,不利于混合。

ECT研究浅层鼓泡塔中的气含率行为

在内径0.14 m的浅层鼓泡塔内采用电容层析成像技术（ECT）研究了孔口气速和孔径大小对鼓泡塔气含率行为的影响。实验选用空气-去离子水体系,在轴向高度4.75、17.75 cm处同时测定气含率曲线,孔口气速范围为4~186 m/s。以单管为气体分布器,开孔率和孔径范围分别为0.14%~1.31%和5.3~16.0 mm。实验结果表明：气含率随气速的增大而增大;当孔径d0=10.5 mm,孔口气速大于19 m/s时,气含率曲线斜率发生变化,一定程度上表明此时的流型由鼓泡流开始向射流转变;在相同孔口气速下,气含率随孔径的增大而增大,且能谱图主频大小和谱宽也随孔径的增大而增大;得到了鼓泡过程中流型转变孔口气速uN,trans,发现uN,trans随孔径增大而减小,并对比文献认为对于空气-水体系,d0=10 mm可能是区分大小孔径的合理标准。

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。

三相浅层鼓泡塔颗粒悬浮特性

研究了383mm的浅层鼓泡塔内高径比(H/DT)、气体分布器、固体浓度(Cs)对气含率和临界悬浮气速(Ugc)的影响.结果表明,当H/DT<1.5时,随H/DT增大,气含率增大,而Ugc明显下降;当H/DT>1.5时,气含率减小,Ugc变化不大,优化的H/DT约为1.5.采用四管管式气体分布器,当环径比(d/DT)为0.4时,Ugc最小.气含率随Cs增大而减小,Cs超过15%(φ)时,Ugc随Cs变化不大.最后,推导得到Ugc的经验关联式,可为工业反应器提供一定指导.