预测气液搅拌釜反应器内气含率分布

文章来源:发布时间:2015-10-01浏览次数:

  气液搅拌釜广泛应用于石油化工、精细化工、生物化工、制药、冶金、能源、环境等领域。搅拌釜釜中气泡的破裂与聚并对整个分散体系的传热、传质和反应性能有着重要影响,通常决定了气泡在流场中的分散状态、尺寸分布和相界面积。其中,气含率的大小及其分布通常是描述气液分散程度的基本特性参数。通过引入多尺度湍流能谱分布,提出了湍流条件下气泡发生破裂的约束条件、湍流对破裂的贡献机理以及湍流与气泡之间的作用频率、湍流动能与破裂所需总约束条件的关系,构建了气泡破裂动力学模型。通过分析两气泡靠近接触、接触体转动以及排液减薄过程中的系统总动能变化与聚并引起的总表面能变化等约束条件及其相互关系,构建了气泡聚并动力学模型。将气泡破裂、聚并动力学模型与描述气液两相流体输运的质量、动量守恒方程以及与描述气泡数目群体平衡的方程相结合,形成了多相反应器的整体仿真与优化设计平台(可用于虚拟仿真教学)。运用该平台,可预测反应器内气含率(如图22所示)、气泡尺寸、速度场、温度场(需结合反应动力学和界面传质动力学方程)、压力场、湍流耗散场、浓度场等的分布,从而为反应器的设计、优化提供有效手段。

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图2-22 预测气液搅拌釜反应器内气含率分布