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机械搅拌式反应器广泛应用于生物化工领域,但因搅拌引起的流型产生复杂的气-液流体特性,使该流体特性定量测量很难有效进行,增加搅拌式反应器的结构优化与放大设计的难度。本论文主要采用冷模实验,分别从操作条件与设备几何参数两个方面来研究气体分布器及搅拌桨组合对搅拌式反应器内气-液两相流流体力学特性的影响。具体结果如下：1.以空气-水体系为研究对象,较系统地考察了单孔、多孔环、喷淋头、喷射器和微孔烧结板五种分布器的气体分散效果。结果表明：通气比较低时(0.2vvm)微孔烧结板的平均气泡直径最小(3.6mm),多孔环其次(5.5mm),其余三种分布器的气泡平均直径几乎为烧结板的两倍；随着通气比增加,气泡直径变大(除单孔管)且各分布器之间的差距减小；微孔烧结板与多孔环气体分散效果最好,气泡直径小、气含率径向分布比较均匀。2.针对多孔环分布器,分别研究了3RT、HBT+2WHd、HBT+2WHu和3WHu四种三层桨搅拌组合的流体力学特性。测定结果表明相同通气条件与搅拌功率下RPD值的大小顺序为：HBT+2WHd>HBT+2WHu>3WHu>3RT, HBT+2WHd的RPD值约为3RT的1.7倍；气含率的大小排序为：3RT>3WHu>HBT+2WHu>HBT+2WHd,3RT的气含率约为HBT+2WHd组合的1.3倍；平均气泡大小顺序为：3RT>HBT+2WHu>3WHu> HBT+2WHd; RPD和气含率受底层桨影响为主,底层桨气体分散效果好,则RPD值越大,且径流桨气体分散效果比轴流将好。3.以空气-黄原胶水溶液体系为研究对象,研究了小直径桨型组合(3RT、HBT+2WHu及HBT+2WHd)与大直径桨型组合(EG、HBT+2MIG及HBT+DHR)内部的混合与传质过程,得到RPD、混合时间及平均传质系数的经验公式。结果表明相同功率消耗下,小直径桨型组合的转速与黄原胶质量浓度成正比,而大直径桨型组合恰好相反；大直径桨型组合的混合效果优于小直径桨型组合,而小直径桨型组合的平均传质系数更大；混合速率排序为：HBT+2MIG>HBT+2DHR>EG>HBT+2WHu>HBT+2WHd>3RT,而传质速率排序恰好相反。以上研究为工业高黏条件下桨型的选择提供了新的思路。