环流反应器作为一种重要的多相流反应器,自鼓泡塔发展而来,因具有结构简单、能耗低、无机械搅拌装置、剪切力小、传质及传热性能良好的优点,被广泛应用于生物工程、化学工程和环境工程等领域。反应器结构参数作为影响环流反应器性能的重要指标,对流体力学特性、气泡行为有着重要的影响。多级环流反应器在单级环流反应器的基础上进行结构改进,具有气含率高、轴向返混低和传质效率高的特点。多级环流反应器虽然内流体流道划分明确,流动主体呈定向流动,但其内部流动情况依然复杂,尤其是在气液固三相体系中。因此,本文对两级内环流反应器在气液固三相体系中的局部流体力学特性和气泡行为进行了研究和分析。本文设计了两级内环流反应装置及其参数检测系统,利用实验手段考察了操作参数(表观气速、固载量)对流体力学参数的影响,包括流动形态,气含率,局部浆液浓度,循环液速和浆液循环率。实验结果表明:在两级内环流反应器中,低表观气速时,第一级下降区和第二级下降区表现出不同的流型特征,固载量和表观气速的提高均可有效地促进流动形态的转变。第一级和第二级下降区气含率均随表观气速的增加而增加,随固载量的增加而降低,且第二级下降区的气含率高于第一级下降区。在流动形态为气相完全循环状态时,循环液速随操作参数的变化规律和气含率相同,固相在反应器中轴向分布均匀。根据实验结果,提出了用于气液固三相体系中气含率和循环液速预测的经验关联式。本文利用多通道气泡参数测量技术对两级内环流反应器和单级内环流反应器的气泡行为进行了研究和对比分析。研究结果表明:在内环流反应器内(单级、两级)气泡直径的轴向分布为:随着轴向高度的增加而增加。在两级内环流反应器中,气泡直径随着固载量的增加而减小。在低固载量条件下,两级内环流反应器内下降区气泡直径大于单级反应器,但在高固载量时,情况相反,即两级反应器中的气泡尺寸小于单级反应器。