文档介绍：实验9 气升式环流反应器流体力学及传质性能的测定

、结构形式及应用的领域。
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气升式环流反应器就是近年来作为化学反应器与生化反应器而发展起来的一种新型高效气-液两相反应器与气-液-固三相反应器。气升式环流反应器就是利用反应气体的喷射动能与液体的循环流动来搅动反应物料,所以具有结构简单、造价低、易密封、能耗低,也不会由于机械搅拌破坏生物细胞等优点。广泛用于化工、石油化工、生物化工、食品工业、制药工程与环境保护等领域。对反应器的结构尺寸进行恰当的设计后,能得到较好的环流流动的循环强度,在反应器内形成良好的循环,促进固体催化剂粒子的搅动。因而环流反应器对于反应物之间的混合、扩散、传热与传质均很有利,既适合处理量大的较高粘度的流体又适合处理热敏感性的生物物质,还可用于气-液两相或气-液-固三相之间的非均相化学反应。
根据气升式环流反应器降液管的形式可将环流反应器分为内环流反应器与外环流反应器两种。内环流反应器就是指气体从升气管下方喷射进入反应器,使得升气管中液体的气含率大于降液管中液体的气含率,引起两者之间存在密度差,从而使得环流反应器中的液体在气体带动下得以循环起来。外环流反应器就是指将降液管移到反应器的外面,循环原理与内环流反应器相同。
实验中利用体积膨胀高度法测定气含率ε;利用电导脉冲示踪法测量液体循环速度uL;利用动态溶氧法测定氧体积传质系数KLa。

气升式内环流反应器的结构简图见图2-9-1,实物装置见图2-9-2。进入反应器的气体喷射至升气管后,由于气体的喷射动能与升气管内流体的密度降低,迫使升气管中流体向上,降液管中流体向下做有规则的循环流动,从而在反应器中形成良好的混合与反应条件。
气升式外环流反应器的结构简图,见图2-9-3,实物装置见图2-9-4。

图2-9-1 内环流反应器的结构简图图2-9-2 内环流反应器实物装置图
图2-9-3 外环流反应器的结构简图图2-9-4 外环流反应器实物装置图
环流反应器就是作为气-液两相或气-液-固三相反应器而应用于生物化工或其她化学反应过程,因此传质性能往往成为过程的控制因素,能否提供良好的传质条件对环流反应器的应用具有决定意义。本实验在气升管尺寸不变的情况下,通过改变不同的气体流量,测定了设备的流体力学性能(气含率,液体循环速度等)及传质特性(氧体积传质系数)。这三个指标既就是衡量气升式环流反应器传递性能的重要指标,也就是环流反应器设计与工程放大的重要参考数据。

实验流程见图2-9-5。本实验装置就是以水与空气作为介质。气泵送入的空气经阀门调节与流量计计量后由升气管下方喷嘴进入反应器与液体混合。气体在反应器内随反应液一起循环,一部分气