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鼓泡塔反应器被广泛应用于化学工业、生物化工和石油化工等领域。然而,由于鼓泡塔反应器内流体力学的复杂性,反应器的放大、设计依然没有足够的理论依据。本文的研究目的主要是:(1)借助实验测量结果来分析鼓泡塔反应器内的气含率演化过程及气含率结构,为鼓泡塔反应器的设计和放大提供理论基础;(2)将气-液DBS模型推广到MBS模型。具体内容如下:
1、考察了分布器结构对气含率轴向演化规律的影响。结果表明,气相的初始分布是影响气含率轴向演化的一个重要因素。对于气体初始分布严重恶化的情况下,当h/D=3.33时,轴向气含率的演化仍不够充分;对于性能良好的分布器,在h/D=0.93时,气含率轴向演化已经基本达到充分。
2、应用差压传感器研究气含率的床层塌落曲线形状时发现,床层塌落曲线的形状与检测位置有关。只有低压点的位置距离反应器底部足够的高度时才能获得相对理想的床层塌落曲线。
3、分布器的结构影响了气泡的初始分布,从而影响了体系的气含率结构。在反应器内,小气泡的气含率在径向的分布基本是均匀的,而大气泡则主要往塔中心聚集。
4、将模拟退火算法应用于DBS模型的求解,并将DBS模型推广到MBS模型。当m≥2时,MBS模型退化成DBS模型。这意味着双泡分布是鼓泡塔气液系统中的内在特性,反映了该系统中两种不同的控制机制。