气液固三相气升式环流反应器流动特性研究

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1、南京工业大学硕士学位论文气液固三相气升式环流反应器流动特性研究姓名：王燕申请学位级别：硕士专业：化工过程机械指导教师：尹侠200705摘要气升式环流反应器(简称ALR)是近年来在鼓泡反应器基础上发展起来的一种多相反应器。气升式环流反应器利用气体的喷射动能和气液密度差，实现流体在反应器中的循环流动，从而达到传质、混合的目的。由于该设备没有搅拌装置，动力消耗低，对菌体的剪切力小，噪音小，结构简单，无泄漏，易于大型化等优点，已在化学工业、生化工程、环境工程以及煤的液化加氢等领域得到了广泛应用。目前对气升式环流反应器的研究大多集中在

2、气液两相体系，而对气液固三相体系研究相对较少。本文结合实验与数值模拟手段，以气升式环流反应器作为研究对象，模拟反应器内多相体系，对其流体力学、混和特性进行冷模实验研究；同时利用F1uent软件进行计算模拟，探讨固体性质、固含率以及表观气速对流体流动特性的影响规律，本文的研究对此类反应器的设计和放大以及操作条件的优化具有重要的指导意义。本课题主要的研究内容及成果如下：1)在对气升式环流反应器气液固三相流体流动分析的基础上，将液相视为连续相，气相和固相视为分散相，同时考虑进入各相之间的相互作用，结合气液固三相流体的动力学理论建立

3、了气液固环流反应器三相湍流流动的Euleri觚模型。2)运用Fluent软件对模型进行求解，通过求解得到了气液固三相流场、速度场、局部气含率分布以及不同固含率对反应器内流场影响等详细信息，定量地表示了气升式环流反应器内流体流动状况。采用两步法，在稳态流场的基础上计算得到了混合时间、循环时间。模拟结果显示了反应器具有流型规整、宏观混合效果好、死区空间体积小等特点。3)实验采用已有的一套西150×3000气升式环流反应器试验装置以及数据采集系统，选用直径分别为O．3mm、0．6mm和lmm的石英砂固体颗粒、自来水和空气为实验的三

4、相体系，实验结果与模拟结果较为一致，说明应用该模型对气液固三相ALR的工况模拟与预测是可行的。关键词气升式环流反应器Fluent三相流固体颗粒ABSTRACTAirliRLoopReactor(ALR)isakindofmulti—ph弱ereactorSwhichisdeVelopedbasedontheBubbIeCollul】nReactor．Makinguseofdif．ferenceofthegasjetkiIleticenergy绷dtheg硒-liquiddensity，tllenuidiIltheALRc孤c

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