镇江鼓泡塔的结构

鼓泡反应器是结构简单的气液两相流反应装置,基于其简单的结构及较高的传热与传质效率,故在石油化工行业使用普遍。对它进行研究有助于设计出更加高效的反应器结构,还能使得操作参数得以优化,为实际生产提供依据。采用计算流体力学的双流体模型,在不考虑相间质量和热量传递的情况下,基于VOF模型和Euler-Euler模型分别针对二维及三维鼓泡塔进行了模拟分析,在同实验对比验证了模拟的正确性的情况下,改变操作参数及物性参数,研究了二维模型下进气速度、液相粘度及气液表面张力对气泡生成及运动轨迹的影响,接着建立三维模型,研究了分布器形式的不同对气含率大小及分布规律的影响,确定较优分布器模型,在较优模型下研究了气液表面张力、液相粘度、温度以及表观气速对鼓泡塔气含率大小及分布的影响。气液鼓泡塔反应器为方型鼓泡塔反应器。镇江鼓泡塔的结构

对鼓泡反应器中牛顿型流体（清水）和幂律型非牛顿型流体（CMC水溶液）的流动和传质特性进行了系统研究，结论如下。（1）幂律型非牛顿型流体的流变特性对气泡尺寸分布、全局气含率和体积氧传质系数均有较大影响。与牛顿型流体（清水）相比，气泡在CMC水溶液中具有更大的平均直径和更广的尺寸分布范围，且随非牛顿型流体流动指数的减小有增大的趋势。牛顿型流体和非牛顿型流体中全局气含率均随表观气速的增加而增大，但非牛顿型流体增大的幅度相对较小。非牛顿型流体中体积氧传质系数要明显小于牛顿型流体中的体积氧传质系数，非牛顿型流体在相同表观气速下的体积氧传质系数随流动指数的减小而减小。（2）利用Higbie渗透理论，附以非牛顿型流体流变特性参数，可获得幂律型非牛顿流体体系中修正的体积氧传质系数计算式，计算值与实验结果吻合较好。（3）简单套用文献中的传质参数经验关联式预测非牛顿流体的传质参数会产生较大偏差。本研究在考虑非牛顿流体流变特性对传质参数的影响基础上，得出了幂律型非牛顿流体体系的无量纲传质参数关联式，在表观气速为0.4～1.67cm·s-1和气泡直径为1.5～5.5mm的条件下，具有较高的预测精度。镇江鼓泡塔的结构鼓泡塔的流体力学特性，塔内液体流动状态由空塔气速UOG决定，空塔气速UOG=V0/At。

鼓泡塔又称泡沫塔，是气相成气泡状的一类气液传质设备或反应设备。气相成气泡状的一类气液传质设备或反应设备。例如某一类板式塔(如筛板塔)，板上开有许多小孔，沿塔下降的液流与上升的气(汽)流相遇，气体穿过板上小孔进入板上的液层产生鼓泡，甚至形成气液间界面比较大的泡沫层。这类塔不但可用于蒸馏、吸收等过程、还可用于传热或除尘等。又例如把空气通入反应器底部对底物进行搅拌并把氧气传递到细菌上进行反应的发酵罐，包括气升式、环流式发酵罐，都属于鼓泡塔。

鼓泡搅拌釜又称通气搅拌釜，利用机械搅拌使气体分散进入液流以实现质量传递和化学反应。常用的搅拌器为涡轮搅拌器，气体分布器安装在搅拌器下方正中处。鼓泡搅拌釜因搅拌器的形式、数量、尺寸、安装位置和转速都可进行选择和调节，故具有较强的适应能力。当反应为强放热时，上述两种反应器均可设置夹套或冷却管以控制反应温度;还可在反应器内设导流筒,以促进定向流动;或使气体经喷嘴注入，以提高液相的含气率，并加强传质。与填充塔、板式塔相比，鼓泡反应器的主要特点是液相体积分率高(可达90%以上)，单位体积液相的相界面积小(在200m2/m3以下)。当反应极慢，过程由液相反应控制时，提高以单位反应器体积为基准的反应速率主要靠增加液相体积分率，宜于采用鼓泡反应器。当反应极快，过程由气液相际传质控制时，提高过程速率主要靠增加相界面积，则以采用填充塔或板式塔为宜。工作原理：液体分批加入，气体连续通入的称为半连续操作鼓泡塔。

鼓泡塔反应器中液体循环速度鼓泡塔反应器中，塔中部液体随气泡群的上升而夹带向上流动，而近壁处液体回流向下，构成了液体循环流动，研究得出d/D=0.7处为轴向循环速度为零点的中心点，直径小于此处液体向上运动，直径大于此处则液体向下运动。中心较大上升液体速度uCL和近壁处较大下降速度uWL的关系环流反应器的气含率和合适尺寸对于低黏度液体，提升式环流反应器的气含率可以表示为：OL为液体循环表观流速为了获得较高的循环流速，对直径为D的提升式内循环反应器，其合适尺寸为导流筒长度4.4D；反应器高度5DOGOLOGOL气体分布器阻力气体分布器阻力床层静压头头阻力鼓泡塔内液相存在返混，所以通常工业鼓泡塔反应器内液相视为理想混合。高粘性物系常采用气体提升式鼓泡塔或液体喷射式鼓泡塔反应器。镇江鼓泡塔的结构

鼓泡塔结构简单，没有运动部件，适用于高压反应或腐蚀性物系。镇江鼓泡塔的结构

气含率是表征气液鼓泡反应器流体力学特性的基本参数之一，它直接影响反应器内气液接触面积，从而影响传质速率与宏观反应速率，是气液鼓泡反应器的重要设计参数，测定气含率的方法许多，静压法是较精确的一种，基本原理由反应器内伯努利方程而来，可测定各段平均气含率，也可测定某一水平位置的局部气含率。根据伯努利方程有:gcdpdH会作相应变化，一般有如下关系:取决于流动状况。对安静鼓泡流，n值在0.7~1.2之间;在湍动鼓泡流或过渡流区，uG影响较小，n假设εG=kuG根据不同气速下的气含率数据，以lgεGlguG作图标绘，或用较小二乘法进行数据拟合，即可得到关系式中参数k气泡比表面是单位液相体积的相界面积，也称气液接触面积，比相界面积，也是气液鼓泡反应器比较重要的参数之一。镇江鼓泡塔的结构

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