探索喷嘴孔径对鼓泡床内气泡分散和质量传递的影响

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1、四川大学硕士学位论文喷嘴孔径对鼓泡床内气泡分散和质量传递的影响姓名：胡强申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：梁斌20040518喷嘴孔径对鼓泡床内气泡分散和质量传递的影响化学工艺专业研究生:胡强指导教师:梁斌(教授鼓泡床反应器具有操作简单，操作费用低等优点，广泛用于吸收、浆态催化、生化反应等气一液反应过程。气体分布器是鼓泡床气体分散的核心装置之一，气体分布器的开孔孔径直接影响鼓泡床内的气泡分散效果和两相接触面积，因此，研究鼓泡床气体分布器的孔径对床内的气泡分散和质量传递特性的影响具有重要意义。本文从分布器孔口气泡的形成开始，分析了气泡在脱离气体分布器所经历的聚并一破

2、碎过程，并运用粒数衡算方程(PBE,PopulationBalanceEquations),建立了鼓泡床内气泡粒数浓度随时间变化的微分方程组，基于该方程组，详细讨论了喷嘴孔径对床内气泡分散行为的影响。运用动态监测技术，测定了喷嘴孔径对鼓泡床质量传递的影响以及鼓泡床体积传质系数随床高的分布。研究结果表明，(1)体系的性质对气泡的产生和分散具有重要的影响，尤其是对气泡的分散，体系性质具有主要影响。(2)随着表观气速的增大，气泡的聚并和破碎速度都将增大。对大气泡而言，其破碎速度远大于聚并速度，并且越偏离等体积破碎的破碎行为越占优。(3)最大稳态气泡直径d,是影响床内气泡分布的重

3、要参数。直径小于ds的气泡将稳定存在于床层中，而直径大于d$的气泡将迅速自我破碎，在距喷嘴20-25cm内达到一分布平衡。对于在孔口制造了不稳定气泡的喷嘴来说，喷嘴直径对最后的气泡分布影响很小，进而对鼓泡床内的体积传质系数影响也很小。(4)鼓泡床内的体积传质系数存在轴向分布，在距喷嘴约40-60cm内，其体积传质系数达到最大，在60cm以上的床体积传质系数次之，在40cm以下的床传质系数最低。(5)鼓泡床的体积传质系数可以近似用公式kLa=bU;表示，n=0.78-1.06，主要受体系性质影响。气体分布器的影响系数b=0.460-1.4450关键词:鼓泡床喷嘴孔径尺寸分布

4、质量传递PBE粒数衡算EffectofnozzlediametersonthedistributionofbubblesandmasstransferinbubblecolumnsMajor:ChemicalStudent:HuQiangSupervisor:ProfLiangBinBubblecolumnreactorsarewidelyusedingas-liquidreactionprocess,suchasabsorption,catalyticslurryreaction,bio-reactions,etc.Theyareeasyoperatedandecono

5、micincost.Inabubblecolumn,gasdistributorsplayakeyroleinthebubbledistribution.Theorificediameterofthedistributordirectlyinfluencesthegas-liquidinterfaceareaandmasstransferefficiencyofthecolumn.Soit'snecessarytoresearchtheefectofnozzlediametersonthedistributionofbubblesandmasstransferinbubb

6、lecolumns.Consideringtheformationofbubblesatthenozzle,coalescenceandbreak-upprocessinthecolumnswereanalyzed.APBE(PopulationBalanceEquations)modelwasdevelopedtodescribethetimedependenceofgasnumberdensity.Itcanbeusedtoevaluatetheefectofnozzlediameteronbubblesdistribution.Usingon-linemonitor

7、ingtechnology,efectofthenozzlediametersonkLa,liquidvolumemasstransfercoeficient,anditsaxialdistributionwerestudied.Inthisarticle,followingconclusionsaremade:(1)thepropertiesofliquidphasehavethedominantefectsonthebubbleformationanddistribution,especiallythemlatter.(2