浅议流体力学基于ERT技术多级鼓泡塔和内循环鼓泡塔流体力学与数值模拟

论文导读：
摘要：基于传统的鼓泡塔进展起来的多级鼓泡塔和气升式内循环反应器，以其操作简单、低消耗、传质、传热效率高等优点被广泛运用于各种工业历程。但由于多相流的复杂性，气液反应器的论述探讨和测量策略仍处于进展阶段，由此，对于该类反应器的流体力学探讨将对反应器的优化操作和设计、放大有着重要的作用。本论文采取电阻层析成像技术、计算流体力学以及压差法等策略对直径为282mm，高2000mm的多级鼓泡塔和直径1，高1240mm的气升式内循环反应器流体力学参数进行了实验探讨和数值模拟。对于多级鼓泡塔，考察了操作参数（表观气速）和反应器结构参数（筛板开孔率、孔径、舌型板开孔角度）对多级鼓泡塔反应器内气含率、液体速度、气泡特性等参数的影响。随着表观气速的增加，气含率和液体速度都随之增加；筛板开孔率、孔径、舌型板开孔角度越小，反应器内下层的气含率和气垫层高度越大。由于筛板和舌型板的有着，增大了反应器漩涡的强度，进而影响了气泡的聚并和破碎程度。对气升式内环流反应器，考察了表观气速和导流筒结构参数对气升式内循环反应器内上升区、下降区内气含率、流体特性的影响。实验结果表明，反应器内上升区和下降区内气含率均随着表观气速的增加而增加；导流筒内径越小，上升区气含率与气液上升速度亦越大，而下降区气含率和液循环速度将减小。导流筒底隙高度对上升区内气含率、气液流动特性影响不大，而下降区，气含率随着底隙高度的增加而增大，当导流筒底隙高度很小时，下降区气液流动速度很小。关键词：多级鼓泡塔论文气升式内循环反应器论文电阻层析成像技术论文计算流体力学论文流体力学参数论文
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ABSTRACT7-17
第一章 文献综述17-48

1.1 课题背景和探讨作用17-18

1.2 气液鼓泡塔反应器18-20

1.3 气液反应器探讨近况20-38

1.3.1 气液反应器内流体流型分类20-24

1.3.2 气液鼓泡塔中气含率24-26

1.3.3 气含率径向分布26-28

1.3.4 气泡特性28-30

1.3.5 气泡速度30-32

1.3.6 液体循环速度32-35

1.3.7 扩散返混35

1.3.8 测量策略35-38

1.4 电阻层析成像技术的进展与运用38-41

1.5 计算流体力学41-48

1.5.1 质量守恒方程42

1.5.2 动量守恒方程42-43

1.5.3 湍流方程43-44

1.5.4 CFD 技术在气液反应器中的运用44-48

第二章 实验装置与测量策略48-60

2.1 实验装置48-52

2.

1.1 多级鼓泡塔48-50

2.

1.2 气升式内循环反应器50-52

2.2 实验策略52-55

2.1 压差法52-53

2.2 电阻层析成像技术53-55

2.3 反应器的数值模拟55-60

2.3.1 双流体模型55-56

2.3.2 气泡聚并和破碎模型56-58

2.3.3 初始、边界条件58-59

2.3.4 求解参数的制约以及收敛条件59-60

第三章 多级鼓泡塔反应器流体力学特性与数值模拟60-92

3.1 气含率60-72

3.

1.1 平均气含率60-64

3.

1.2 气含率径向分布64-67

3.

1.3 多级鼓泡内气含率分布67-69

3.

1.4 反应器内气含率的时间序列图69-72

3.2 鼓泡塔内气泡直径和气泡上升速度72-80
3.

2.1 鼓泡塔反应器内气泡直径72-78

3.

2.2 气泡上升速度78-80

3.3 气垫层高度80-82

3.4 液体速度82-86

3.5 返混特性与筛板液体交换速度86-90

3.6 小结90-92

第四章 气升式内循环反应器流体力学特性与数值模拟92-116

4.1 模型验证92-101

4.

1.1 网格类型对模拟的影响92-94

4.

1.2 （非）稳态对模拟的影响94-97

4.

1.3 湍流模型的影响97-100

4.

1.4 小结100-101

4.2 反应器流体力学参数101-115
4.

2.1 流型可视化101-103

4.

2.2 气含率103-106

4.

2.3 气泡尺寸分布106-109

4.

2.4 流动特性109-112

4.

2.5 分离器角度对反应器内流体特性的影响112-115

4.3 小结115-116
第五章 结论与展望116-118

5.1 多级鼓泡塔116-117

5.2 气升式内循环反应器117-118

参考文献118-125
致谢125-126
探讨成果及发表的学术论文126-127
作者介绍127-128
附件128-129