【摘 要】
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由于气液固三相搅拌槽反应器内流动的复杂性,目前还没有一种可靠的模型可以用来指导三相搅拌槽反应器的设计和放大.反应器内局部相含率实验数据的缺乏使得现有三相模拟模型的正确性还无法得到充分的验证.为了解决这一问题,我们在前期工作中开发改进了一种局部取样技术,对三相搅拌槽内的局部相含率进行了测量,弥补了三相体系内局部相含率实验数据缺乏的空白.测量发现三相搅拌槽中固含率在径向上呈现从反应器中心到槽壁逐渐增大
【机 构】
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中国科学院过程工程研究所 中国矿业大学 北京
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由于气液固三相搅拌槽反应器内流动的复杂性,目前还没有一种可靠的模型可以用来指导三相搅拌槽反应器的设计和放大.反应器内局部相含率实验数据的缺乏使得现有三相模拟模型的正确性还无法得到充分的验证.为了解决这一问题,我们在前期工作中开发改进了一种局部取样技术,对三相搅拌槽内的局部相含率进行了测量,弥补了三相体系内局部相含率实验数据缺乏的空白.测量发现三相搅拌槽中固含率在径向上呈现从反应器中心到槽壁逐渐增大的趋势,气含率呈现减小的趋势.数值模拟方面提出了一种新型的稳态气液固欧拉-欧拉多流体模型来预测三相搅拌槽反应器内的流场特性以及局部相含率分布.不同于现有的三相模拟模型,新模型考虑了第二种分散相的存在对相间曳力的影响,同时添加了气泡大小变化模型来描述气液固三相搅拌槽中湍动能耗散对气泡尺寸变化的影响.通过与实验数据进行对比发现通过对曳力模型进行修正,计算得到的局部相含率结果与实验数据更加接近,尤其是局部气含率分布.由于搅拌桨的强烈作用,反应器小气泡主要集中在搅拌桨区域,靠近自由液面处气泡尺寸逐渐变大.在此基础上考察了多层桨对反应器内混合的影响,发现当反应器高径比大于1时,多层桨的应用可以有效促进相间混合,降低气泡尺寸,进而促进反应器内的质量传输特性,提高反应器效率.
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