攪拌鼓泡反應器流場研究

連曉燕王艷曹喬喬

（1.寶雞文理學院化學化工學院，陜西寶雞721013；2.上海航天科工電器研究院有限公司，上海200331）

攪拌鼓泡反應器流場研究

連曉燕1王艷1曹喬喬2

（1.寶雞文理學院化學化工學院，陜西寶雞721013；2.上海航天科工電器研究院有限公司，上海200331）

對攪拌鼓泡反應器內部流場進行了模擬，考察了通氣速度為2 m/s時反應器的流體力學特性，研究發(fā)現(xiàn)氣含率和液相速度的維持需要分布器與攪拌器協(xié)同作用。

攪拌鼓泡；CFD模擬；氣含率

目前對鼓泡塔流場的研究較多[1,2]，流場的詳細信息可以通過CFD模擬的方法獲取[3]。本文利用CFD軟件對鼓泡塔增加攪拌裝置后內氣液兩相的混合性能進行了研究。

1 結果與討論

圖1為氣含率隨時間變化云圖。由圖可知：t=2s時，由于氣泡量少，氣體大量集中在分布器上部；2s＜t＜4s時，氣泡含量逐漸上升，氣泡在分布器和攪拌器之間具有向中心聚攏的趨勢，流體在攪拌器處徑向旋流。t=8s后，氣含率顯著增大，在鼓泡器與攪拌器的共同作用下，氣液接觸面積增大，混合充分。由此可以得出鼓泡攪拌流動平穩(wěn)之后，氣含率基本不變。

圖2為液相速度隨時間變化云圖。由圖可知：剛開始少量的氣泡帶動液體向上運動，故分布器上方速度較小。2s＜t＜6s，由于氣泡鼓動與攪拌器攪拌作用，液相速度開始增大，流體在攪拌器下部向中心聚攏。t=6s時，由于導流筒作用流體在攪拌器徑向具有對稱的旋流，只是漩渦中心處出現(xiàn)了滯留。t＞6s后，由于氣泡穩(wěn)定流動與勻速攪拌作用，液相速度增大的速率開始降低，液相速度已經達到最大。

2 結語

攪拌鼓泡塔內的氣含率和液相速度在一定范圍內隨著時間延長呈現(xiàn)增長趨勢，一定時間后在攪拌器和分布器的共同作用下基本維持穩(wěn)定，有利于氣液兩相的充分接觸。

[1]翟甜,郝惠娣,高利博等.鼓泡塔氣液兩相流內部流場的流體力學特性[J].化工進展,2013,32（10）:2319-2323.

[2]LUO X,LIU P L,LUO H.Modeling of liquid circulation in gas-liquid bubble columns[J].Journal of Chemical industry and Engineering(China).2006,57(7):1565-1569.

[3]WANG T F,WANG J F,JIN Y.A CFD-PBM coupled mod?el for gas-liquid flows[J].AIChE J.,2006,52(1):125-140.

寶雞文理學院校級重點項目（ZK16128）；陜西省教育廳項目（16JK1040）；寶雞市科技局項目（16RKX1-4）。

圖1 整體氣含率云圖

圖2 液相速度云圖

連曉燕（1990-），女，碩士生，助教，主要從事能源化工設備的開發(fā)研究。