湖州鼓泡反应塔装置结构

许多废水处理装置涉及非牛顿型流体中的多相流动和传质问题，研究其中的气液传质过程有助于实现装置的优化设计和高效节能运行。以鼓泡反应器内清水和不同质量分数的羧甲基纤维素钠（CMC）水溶液为实验对象，分别研究气相表观气速和液相流变特性对气泡尺寸分布、全局气含率和体积氧传质系数的影响。实验结果表明，液相的流变特性对其传质特性参数均有较大影响。与清水相比，CMC水溶液中气泡平均直径和分布范围更大；清水和CMC水溶液的全局气含率均随表观气速的增加而增大；CMC水溶液的体积氧传质系数随CMC水溶液质量分数的增加而减小。基于实验研究，得出修正的体积氧传质系数公式和适用于幂律型非牛顿流体流动体系氧传递过程的无量纲关联式，可比较好地实现非牛顿流体流动的废水处理装置中气液传质参数的计算。气含率是鼓泡反应器中气相所占的体积分率，也是决定气泡比表面的重要参数。湖州鼓泡反应塔装置结构

气液鼓泡的反应器的气泡表面和气含率，是判别反应器流动状态、传质效率的重要参数。气含率是鼓泡反应器中气相所占的体积分率，也是决定气泡比表面的重要参数，测定的方法许多，有体积法、重量法、光学法等。气泡比表面的测定有物理法、化学法等，己有许多学者进行了系统研究，确定了气泡比表面与气含率的计算关系，可以直接应用。方有一气体分布器。有两种规格的分布器可供选择，一种是微孔板分布器，其孔径约5微米，另一种是400目的不锈钢筛网分布器，其孔径约200微米。塔的下方有一法兰，用于拆装分布器。塔的右侧有玻璃测压管，可测出塔内不同高度气泡层的压差。气源为空气压缩机，调节阀用于调节空气流速，转子流量计用于测定空气流量。型压力计中液位在一个水平面上，防止有气泡存在;稳定后记录各点U型压力计刻度值;改变气体流量，重复上述操作(可做8~10个条件);1%(V/V)的乙醇水溶液加入反应器床层中，至一定刻度。湖州鼓泡反应塔装置结构鼓泡塔中的传质一般气膜传质阻力较小，可以忽略，液膜传质阻力的大小决定了传质速率的快慢。

气体鼓泡通过含有反应物或催化剂的液层以实现气液相反应过程的反应器。主要形式有：（1）鼓泡塔气体从塔底向上经分布器以气泡形式通过液层，气相中的反应物溶入液相并进行反应，气泡的搅拌作用可使液相充分混合。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。（2）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。

非牛顿流体的流体特性会对气泡的上升行为产生重要影响。Premlata等和Xu等研究了非牛顿流体中单气泡上升行为，发现非牛顿流体的流变特性对气泡的形变和运动轨迹影响明显，提出了表征气泡形状和运动参数的无量纲关联式。Rodrigo等和Liu等通过实验和数值模拟方法研究发现气泡聚并的临界距离随着气泡初始直径的增大和剪切稀化作用的增强而减小。这些研究表明：气泡的形状、大小、上升速度和运动轨迹以及气泡的聚并和破裂等因非牛顿流体的流变特性作用而表现出与其在牛顿流体中不同的特征。而气泡大小以及上升过程中气泡的聚并和破裂行为等会直接影响气液相间有效接触面积和传质效率。目前，涉及鼓泡反应器中牛顿流体体系气液两相传质的研究日益成熟，而非牛顿流体体系中传质特性和规律的研究也获得了许多学者的关注。鼓泡塔具有的优势：传热传质效率高。

鼓泡反应器(bubblingreactor)以液相为连续相，气相为分散相的气液反应器。有槽型鼓泡反应器、鼓泡管式反应器、鼓泡塔等多种结构型式，其中鼓泡塔应用较广。液体分批加入，气体连续通入的称为半连续操作鼓泡塔。连续操作的鼓泡塔气体和液体连续加入，流动方向可以为向上并流或逆流。鼓泡塔多为空塔，一般在塔内设有挡板，以减少液体返混;为加强液体循环和传递反应热，可设外循环管和塔外换热器。鼓泡塔中也可设置填料来增加气液接触面积减少返混。气体一般由环形气体分散器、单孔喷嘴、多孔板等分散后通入。气体鼓泡通过含有反应物或催化剂的液层以实现气液相反应过程的反应器。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。湖州鼓泡反应塔装置结构

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。湖州鼓泡反应塔装置结构

鼓泡塔反应器的流体力学特性气泡的直径计算可按Akita准数关联式计算：12vsgDgDgDvs为全塔平均气泡直径；为液体表面张力可用下式描述气泡直径沿径向的变化：为鼓泡内反应器内于直径d处气泡平均直径d为鼓泡塔反应器内任一点的直径气含率：单位体积鼓泡床（充气层）内气体所占的体积分数静态气含率动态气含率液体不流动时的气含率液体连续流动时的气含率气含率的含义是气液混合液中气体所占的体积分率，可用下式表示：GL——气液混合物体积，m对于传质与化学反应来讲，气含率非常重要，因为气含率与停留时间及气液相界面积的大小有关影响气含率的因素主要有设备结构、物性参数和操作条件等。一般气体的性质对气含率影响不大，可以忽略。湖州鼓泡反应塔装置结构