【摘 要】
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气升式环流反应器是一种应用范围很广的高效多相反应器。反应器的流体力学及传质特性与设备硬件结构及体系物性有关,因此本文通过实验和理论计算研究分析了设备结构变化及不同物系下内循环气升式环流反应器的流体力学及传质性能。本文设计并搭建了一套内循环气升式环流反应器流动及传质实验系统,通过BVW2多通道气泡参数测量仪采用示踪脉冲响应技术测量循环液速、便携式溶氧仪测量溶氧浓度、U型管压差计测量气含率。考察了上升
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气升式环流反应器是一种应用范围很广的高效多相反应器。反应器的流体力学及传质特性与设备硬件结构及体系物性有关,因此本文通过实验和理论计算研究分析了设备结构变化及不同物系下内循环气升式环流反应器的流体力学及传质性能。本文设计并搭建了一套内循环气升式环流反应器流动及传质实验系统,通过BVW2多通道气泡参数测量仪采用示踪脉冲响应技术测量循环液速、便携式溶氧仪测量溶氧浓度、U型管压差计测量气含率。考察了上升区与下降区面积比、新型内套筒结构以及体系物性变化对气含率、循环液速及体积氧传质系数的影响。实验结果表明,面积比接近为1的反应器具有最优的流体力学性能;通过在内套筒上部加装不同孔径的筛网,发现合适孔径的筛网能有效改善反应器的流体力学及传质性能;在体系内加入正丙醇、正丁醇,发现醇类物质的加入减小了体系中液相表面张力,降低了气泡的平均尺寸,可有效提高反应器内气含率及传质系数。本文尝试采用双流体模型和粒子群平衡方程,利用Fluent对环流反应器进行初步的三维模拟,并与冷模实验结果进行对比。发现气含率与循环液速模拟计算结果与实验值基本匹配,通过模拟得到了反应器内气泡尺寸分布等实验无法测量的部分流体力学参数。
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