导流筒结构对环流反应器内流体动力学的影响.pdf

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1、第43卷第6期化学工程Vo1．43No．62015年6月CHEMICALENGINEERING(CHINA)Jun．2015导流筒结构对环流反应器内流体动力学的影响郄思远，高飞，俞旭峰，刘春江(1．天津大学化工学院，天津300072；2．天津市天大北洋化工设备有限公司，天津300072)摘要：建立了一套气升式环流反应器的拟二维模型装置，使用水、空气作为物系进行实验，使用粒子成像测速技术研究了不同气量下导流筒结构对反应器内流体动力学的影响，并建立模型使用CFD方法对其进行了二维及三维模拟。实验结果表明：随着上升区面积的增大，下降管内液速增大

2、，当上升区与下降区面积相等时，环流流量最大。二维模拟与实验结果基本吻合，证明该模型计算结果的有效性，三维模拟结果进一步表明，影响环流流量的关键因素不是直径比，而是上升区面积与下降区面积比。关键词：气升式环流反应器；流体动力学；导流筒；粒子成像测速技术；计算流体力学中图分类号：TQ051．1文献标识码：A文章编号：1005-9954(2015)06-0042-04Dol：10．3969／j．issn．1005-9954．2015．06．010Hydrodynamicsofairliftreactorswithdiferentdrafttub

3、esQIESi-yuan，GAoFei，YUXu-feng，LIUChun-jiang(1．SchoolofChemicalEngineering，TianjinUniversity，Tianjin300072，China；2．PeiyangChemicalEquipmentCo．，Ltd．，Tianjin300072，China)Abstract：A2．Dairliftloopreactor(2．DALR)wasdeveloped．Thehydrodynamicsin2．DALRwithdifferentbaffleswasinvest

4、igatedwithtwophases(airandwater)．PIVexperimentwascarriedouttoinvestigatethehydrodynamicsofthe2DALRwithdifferentdrafttubes．Then2一Dand3．DsimulationswerecarriedoutbyCFDmethodtostudytheflowbehaviorintheexperiment．Itshowsthatthearearatioofriser／downcomerinfluencesthehydrodynam

5、icsinALRs．Theliquidvelocityindowncomerincreaseswiththeincreasingofdrafttubediameter．whereastheliquidcirculationflowratereachesthemaximumwhenthesectionalareaoftherisersiSequaltothatofthedowncomer．Theresultrevealsasatisfactoryagreementbetweenthe2一Dsimulationandtheexperiment

6、．Furthermore。theresultsof3-DsimulationindicatethatthekeyfactorofdecidingliquidcirculationflowrateiSarearatioofriser／downcomerratherthandiameterratio．Keywords：airliftreactors；hydrodynamics；drafttube；particleimagevelocimetry；CFD气升式环流反应器是一种高效的气液或气液由于技术条件的限制和气泡对系统扰动的复固多相反应器，由

7、于其具有良好的传质及混合性杂性，过去研究仅使用宏观的实验方法进行研究，能，结构简单，不需机械搅拌，曝气能耗低[1剖等优对流动研究不清，具有不干扰流流场，对全流场可点，在化学工程、生物发酵过程、污水处理等方面瞬时测量等优势的粒子成像测速技术(PIV)为解均得到了广泛应用4。。国内外学者从基础结构、决此问题提供了可能性。内构件、气体分布器等方面对气升式环流反应器近年来，计算流体力学(CFD)方法的发展，在流体动力学的影响作了大量研究_5引。其中导流筒很大程度上为预测流动情况和降低优化设备成本结构也对气升式环流反应器流体动力学有着重要提供了帮助

8、，有很多学者使用这一手段对气升式环的影响。流反应器进行了研究¨⋯。收稿日期：2014-09-29作者简介：郄思远(1986一)，男，博士，研究方向为过程强化与设备优化，E—mail：qiesi