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作者：楼琨北京化工大学

学位级别：硕士

气-液搅拌槽中的气液两相可以在搅拌桨的剪切作用下快速、充分的分散和混匀而使得气液搅拌槽具有优良的混合和传质效率,从而在生物发酵、有机合成、氧化、加氢等过程中广泛应用。多孔膜制备微气泡因其结构简单、分散特性好等特点可作为... 详细信息

气-液搅拌槽中的气液两相可以在搅拌桨的剪切作用下快速、充分的分散和混匀而使得气液搅拌槽具有优良的混合和传质效率,从而在生物发酵、有机合成、氧化、加氢等过程中广泛应用。多孔膜制备微气泡因其结构简单、分散特性好等特点可作为气-液搅拌槽内的气体分布装置,该技术与气-液搅拌槽的融合是未来多相搅拌槽发展的方向之一。本文首先在透明方腔流道内采用非侵入式数字图像识别法对金属多孔膜表面生成的微气泡特性进行了实验研究,分析了液相流速、表观气速、液相黏度、液相表面张力和金属多孔膜表面平均孔径对所生成的气泡平均直径(d)的影响。研究结果表明:d随着液相流速的增大而减小,随表观气速的增大和表面张力的减小而减小;黏度对d有双重影响,即随着黏度的增加d先减小后增大,且在黏度为1.32 m Pa·s时d最小。基于实验结果,提出了描述气泡平均直径d与雷诺数Re、毛细管数Ca、气液比u/u 之间关系的经验关联式。然后,将已知气泡生成特性的多孔膜制成气体分布器应用于气-液搅拌槽内,使用两种三层组合桨:六直叶半椭圆管叶涡轮桨和双层下压式四宽叶翼型桨(HEDT+2WH)与三层下压式四宽叶翼型桨(3WH)研究搅拌槽内的传质特性。在相同的操作条件下,研究了直径150 mm的多孔平板气体分布器(FS)与环状气体分布器(RS)的传质性能。结果表明:在输入功率相同时,HEDT+2WH+FS组合的容积传质系数(k a)大于HEDT+2WH+RS组合,而HEDT+2WH+FS组合的k a与3WH+FS组合接近,以上结果表明金属多孔膜气体分布器在气-液搅拌槽内的应用可以有效的提高搅拌槽内传质速率。最后,对搅拌槽内搅拌桨与气体分布器的结构参数进行优化,使用HEDT+2WH组合桨,在相同操作条件下比较了气体分布器分别为FS与FS时的k a,并研究了底桨与气体分布器间距(L)对k a的影响。结果表明,在相同输入功率和相同搅拌桨情况下,不同结构参数所达到的k a值由高至低为FS(L20)>FS(L50)>FS(L50)≈FS(L100)。而当搅拌桨组合为3WH时,通过对比多孔拱形气体分布器(VS)与FS所达到的k a并研究使用VS气体分布器时L对k a的影响,可以发现在相同输入功率下,不同结构参数所达到的k a值由高至低依次为VS(L20)>VS(L50)≈VS(L100)>FS(L50)。

关键词：气-液搅拌槽微孔曝气法金属多孔膜容积传质系数

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多层桨气—液搅拌槽内气泡尺寸及局部气含率研究

多层桨气—液搅拌槽内气泡尺寸及局部气含率研究

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作者：高娜北京化工大学

学位级别：硕士

气液搅拌槽反应器广泛用于各种过程的工业中。对多层桨气液搅拌槽的已有研究主要集中在宏观特性方面,如通气功率,临界悬浮以及整体气含率等。近年来有学者对组合桨HEDT+2WHU搅拌槽内的局部气含率分布进行研究,但对于其中的气泡尺寸分布... 详细信息

气液搅拌槽反应器广泛用于各种过程的工业中。对多层桨气液搅拌槽的已有研究主要集中在宏观特性方面,如通气功率,临界悬浮以及整体气含率等。近年来有学者对组合桨HEDT+2WHU搅拌槽内的局部气含率分布进行研究,但对于其中的气泡尺寸分布等研究还不充分;对于HEDT+2WHD组合桨气液搅拌槽的研究还仅限于宏观特性研究,对搅拌槽内局部气含率分布、气泡尺寸等的研究还属空白。本文实验在直径T=0.476 m,液位H=0.857m的椭圆底全挡板搅拌槽中进行,搅拌桨采用半椭圆管盘式涡轮(HEDT)为底桨,宽叶翼形桨(WHU)为中、上层桨。系统研究HEDT+2WHU搅拌槽内的气泡尺寸分布及其与通气量、搅拌转速等的关系,深入了解上提式操作模式多层桨体系内的气液流动状态。研究结果表明：气-液搅拌槽体系内的气泡空间分布很不均匀。常温及非常温条件下,气泡尺寸都随通气量的增加而增大,但是气泡尺寸随搅拌转速的增加略有减小;并且高温时操作条件对气泡尺寸的影响效果减小。温度变化对气泡尺寸空间分布也有重要的影响作用,整体气泡尺寸随温度升高而明显增大。本文还对HEDT+2WHD下压操作模式的组合桨体系内局部气含率分布特性进行研究,结果表明：局部气含率随表观气速增大明显增加,但沿轴向分布趋势比较均匀。通过与HEDT+2WHU的局部气含率分布对比表明,两种操作模式下的平均气含率接近,但组合桨下压操作时的局部气含率分布较上提操作组合桨更加均匀。通过PIV方法可以清楚显示两种组合桨体系内的不同流场分布,并依此对两种操作模式下局部气含率分布差别进行讨论。本文的研究结果对于工业中气.液两相搅拌反应器的设计和操作具有一定的参考价值。

关键词：电导探针气-液搅拌槽复合桨局部气含率气泡尺寸分布 PIV

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搅拌槽内不同桨型组合的气-液分散特性

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北京化工大学学报（自然科学版） 2005年第5期32卷 1-5页

作者：龙建刚包雨云高正明北京化工大学化学工程学院北京100029

在直径为0.476 m的椭圆底搅拌槽内,分别研究径向流桨(八弯叶涡轮CDT-8)组合、轴流式搅拌桨(四叶宽叶翼形WH桨)组合及混合流型组合桨(径向流的六叶半椭圆管盘式涡轮HEDT与三窄叶翼形桨CBY)的通气功率及气含率,并得到了相应的通气功率和... 详细信息

在直径为0.476 m的椭圆底搅拌槽内,分别研究径向流桨(八弯叶涡轮CDT-8)组合、轴流式搅拌桨(四叶宽叶翼形WH桨)组合及混合流型组合桨(径向流的六叶半椭圆管盘式涡轮HEDT与三窄叶翼形桨CBY)的通气功率及气含率,并得到了相应的通气功率和气含率的经验关联式。结果表明:HEDT底桨配合CBY轴流桨的混合流组合桨的RPD值下降最少,轴向流组合次之,而径向流组合桨RPD下降最多;在相同的通气搅拌功率下,在低通气量时,轴向流组合桨的气含率最高,在较高的通气流量时,混合流及径向流组合桨的气含率相当,均高于轴向流组合桨。文中的研究结果可为工业多层桨气-液搅拌槽/反应器的优化设计提供参考。

关键词：通气功率气含率多层桨气-液搅拌槽

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