气升式环流生物反应器实验报告
气升式环流反应器流动特性的数值模拟
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第 ６期
沈 娟： 气升式环流反应器流动特性 的数值模拟
０ ． ４ ４ ８ ｍ；液 相 进 口 的速 度 分 别 为 Ｏ ． ８ ｍ／ ｓ 、 １ ． ２ ｍ ／ ｓ 、
１ ． ６ ｍ ／ ｓ 和２ ｍ／ ｓ 。
条 件下 ， 随着 导流筒 高 度 的增 加 ， 上升段 和 下 降段 的 循 环液 速和循 环液 量都 有所增 加 ，在高 径 比由 ３ 增
加到 ５ ． ８ ３的过程 中 ， 循 环液 量增 加 了 ３ ７ ． ０ ２ ％。上升
环液量和气含率随导流筒安装高度的变化 图。在整 个反 应器 的外 形尺 寸 、 导流简 直径 、 导 流筒 高 度 和操
作 条件均 未改 变 的条件 下 ，仅改 变导 流筒 在 反应 器 中的位 置 ，也 能对 反应 器 内两相 流 的流 动特性 产 生 巨大 的影 响 。 如图 ６ 所示 ， 随着 导流 简在 反应 器 中安 装 的无 因次高 度从 ０ ． ０ ３ １ 变化到 ０ ． ０ ７ ２ ，降液管 、 升 液 管 的 液 速 均 有 明 显 的增 大 ，循 环 液 量 也 随 之 由
＝
＋ ） ＋ 一 专 ） ‘
Ｊ
（ ３ ）
后是 外部 体积力， Ｆ ｉ 是 升力， Ｆ 是虚 拟质量
力， ｐ是所有 项共 享 的压 力 ，
三 一
相 之 间的相互 作用 ‘
一
力， Ｆ １ ｕ ｅ ｎ ｔ 使用 的相 互作 用项 为 ：
一
Ｒ ＝ Ｋ （ ’ ， ｐ 一 ）
采用 的多相 流模 型是 基 于气 液两相 均 采用 欧 拉 方法描 述 的欧拉 模 型 。 在这 种模 型 中 ， 不 同 的相被处
气升式环流反应器内气泡分布的数值模拟
气升式环流反应器内气泡分布的数值模拟一、引言介绍气升式环流反应器的背景及其在化学工业中的应用。
指出本文研究的重点——气泡分布情况，并简述数值模拟的意义和优势。
二、文献综述回顾前人在气升式环流反应器内气泡分布方面的研究成果，分析不同研究方法的优缺点。
三、数值模拟方法详细介绍本文采用的数值模拟方法，并解释其原理和假设。
包括流场模拟和气泡运动模拟的具体方法，以及采用的数值方法和计算工具。
四、结果与分析从定量和定性两方面，对气升式环流反应器内气泡分布情况进行模拟和分析。
定量分析包括气泡数量、大小和速度等参数的分布；定性分析包括气泡形态和互相间的作用关系等方面。
五、结论和展望总结本文的研究成果，得出气升式环流反应器内气泡分布的规律和影响因素，同时指出本文研究的不足之处，为后续的研究提供参考。
最后，展望本研究在化学工业领域中的应用前景。
第一章节：引言气升式环流反应器是一种常见的化工设备，广泛用于化学反应、氧化、氢化、聚合等过程中。
与传统的反应器相比，其具有更高的反应效率，更优良的反应选择性以及更低的能耗等显著优势。
在气液两相反应过程中，气泡的分布对反应的速度和均匀程度具有重要的影响。
由于气升式环流反应器内气泡分布的复杂性，传统的实验方法往往难以准确检测各种位于不同位置气泡的尺寸和速度。
然而，利用数值模拟对气泡的运动和分布进行研究，具有计算成本低、精度高、实验难度大等优点。
因此，此类研究方法逐渐受到研究者的关注。
本文旨在研究气升式环流反应器内气泡分布情况，并使用数值模拟方法进行模拟和分析。
本文将依次介绍文献综述、数值模拟方法、结果与分析以及结论和展望等方面，全面揭示气升式环流反应器内气泡分布的特点、规律、影响因素等。
本研究的意义在于：深入探究气升式环流反应器内气泡分布的规律和影响因素，有望为优化该类反应器的设计和提升反应效率提供参考和支持。
此外，本研究采用了模拟方法，为实验研究提供了一种新的思路和方式。
总之，气升式环流反应器内气泡分布的研究受到越来越多化学工程工作者的关注。
气升式生物反应器体积传质系数实验测量方法
气升式生物反应器体积传质系数实验测量方法哎呀，今天咱们来聊聊气升式生物反应器体积传质系数实验测量方法这个话题吧！话说这可是一个相当重要的实验，关系到我们生物科技的发展哦！那我就先给大家简单介绍一下这个实验到底是怎么进行的吧。
咱们得准备一些东西。
比如说，我们需要一个气升式生物反应器，这个家伙可是实验的关键所在哦！它就像是一个小小的工厂，可以把我们的生物原料变成有用的东西。
当然啦，这可不是一件容易的事情，需要我们精心设计和调试。
就是实验的关键步骤了。
我们要测量气升式生物反应器的体积传质系数。
这个系数可是非常重要的，它反映了气体在生物反应器中的传输效率。
如果系数越大，说明气体传输越顺畅，生物反应器的性能就越好。
我们要认真对待这个实验，争取得到一个理想的结果。
实验具体是怎么进行的呢？我们需要把生物原料放入气升式生物反应器中，然后通过控制气体流量和压力来调节反应器的运行状态。
接着，我们就可以开始测量了。
我们会用到一些专业的仪器设备，比如说质量流量计、压力计等等。
这些设备可以帮助我们精确地测量气体的质量和压力，从而计算出体积传质系数。
当然啦，实验过程中可能会遇到一些问题。
比如说，反应器可能出现堵塞或者泄漏的情况。
这时候，我们就需要根据实际情况调整反应器的参数，以保证实验的顺利进行。
还有一点要注意的是，实验过程中要保持实验室的安全和卫生，避免发生意外事故。
气升式生物反应器体积传质系数实验测量方法是一个非常重要的实验项目。
通过这个实验，我们可以更好地了解气升式生物反应器的性能和工作原理，为今后的研究和发展奠定基础。
希望大家都能认真对待这个实验，争取取得好成绩！。
气升环流式反应器
自学指导气升式发酵罐也是应用最广泛的生物反应器,学生学习是要掌握气升式发酵罐工作原理，气升环流式反应器特点。
重点:气升式发酵罐工作原理,结构。
图1 气升式发酵罐实物照片气升式发酵罐(ALR)（见图1）也是应用最广泛的生物反应设备。
华南理工大学高孔荣教授等对这类反应器进行了较系统深入的研究并取得良好结果，部分已在发酵工厂和废水处理中应用。
这类反应器具有结构简单、不易染菌、溶氧效率高、能耗低等优点。
目前世界上最大型的通气发酵罐就是气升环流式的，体积高达3000多立方米。
气升式反应器有多种类型，常见的有气升环流式、鼓泡式、空气喷射式等，生物工业已经大量应用的气升式发酵罐有气升内环流发酵罐（见图2）、气液双喷射气升环流发酵罐（见图3）、设有多层分布板的塔式气升发酵罐（见图4）。
而鼓泡罐则是最原始的通气发酵罐，当然鼓泡式反应器内没有设置导流筒，故未控制液体的主体定向流动。
现以气升环流式反应器（见图2）为例说明其工作原理。
图2 气升环流式反应器图3 气液双喷射气升环流反应器图4 多层空气分布板的气升环流发酵罐气升环流式反应器构造如图2所示，在反应器内没有搅拌器，其中央有一个导流筒，将发酵醪液分为上升区（导流筒内）和下降区（导流筒外），在上升区的下部安装了空气喷嘴（见图3），或环型空气分布管（见图5），空气分布管的下方有许多喷孔。
加压的无菌空气通过喷嘴或喷孔喷射进发酵液中，从空气喷嘴喷入的气速可达250~300（米/秒），无菌空气高速喷入上升管，通过气液混合物的湍流作用而使空气泡分割细碎，与导流筒内的发酵液密切接触，供给发酵液溶解氧。
由于导流筒内形成的气液混合物密度降低，加上压缩空气的喷流动能，因此使导流筒内的液体向上运动；到达反应器上部液面后，一部分气生泡破碎，二氧化碳排出到反应器上部空间，而排出部分气体的发酵液从导流筒上边向导流筒外流动，导流筒外的发酵液因气含率小，密度增大，发酵液则下降，再次进入上升管，形成循环流动，实现混合与溶氧传质。
环流反应器环形气体分布器结构优化与性能分析
百分比.
分布器的氧利用率 E 与 充 氧 能 力qc 的 关 系
如下:
qc
(
E ＝ ×１００％
３)
Q
动力效率是在标准状态、测试条件下,气体分
图 ２ 环形气体分布器结构
布器在向液体供气过程中,消耗 １kWh 有用功
所传递到液体水中的氧气体积数.
第 ４２ 卷第 ４ 期
图 ５ 分布环直径对氧体积传质系数 KLa的影响
从 图 ５ 可 以 看 出:随 着 环 形 分 布 器 直 径 从
０．
４R 逐渐增大 到 ０．
７R ,反 应 器 内 氧 体 积 传 质 系
数呈先增大后减小的趋势;在不同气量条件下,分
图 ４ 开孔方向对底部死区高度的影响
如图 ３ 所示,分布器开孔方向垂直向上时,环
能的影响
开孔方向对分布器的实际应用及操作产生较
大影响.当装置停用时,开孔垂直向上的分布孔
易 被 沉 降 的 固 体 颗 粒 堵 塞,分 布 孔 外 斜 向 下 可
减少甚至 避 免 堵 塞 现 象 的 发 生. 控 制 进 气 量 为
０．
５~４．
０ m /h,在 分 布 器 分 布 环 直 径 为 R (即 导
率做了大量的 研 究,杨 卫 国 等 【５】研 究 了 主 要 操 作
液速可使气液相界面积和气液传质系数增大.赵
斌等 【６】研究发现,增加液相湍流强度,气液表面更
新速率快,氧传质系数则相应增大.韦朝海等 【７Ｇ８】
分析了固含率等 参 数 与 氧 传 递 系 数 的 相 关 性,结
果表明随着固含 率 增 加,氧 传 质 系 数 呈 现 先 增 大
体积的 １０％ .
气升式外环流反应器研究进展
气升式外环流反应器研究进展石东升;温佳文;宋晓丽;张庆文;洪厚胜【摘要】综述气升式外环流反应器的特性参数及其主要影响因素,介绍气升式外环流反应器在生物及环境领域的应用研究进展,并提出今后研究工作的方向.%The characteristics parameter and major factors of influencernon external-loop airlift reactors were reviewed, and the applications of external-loop airlift reactors in the biological and environmental fields were introduced, the development of future research was alsornpresented.【期刊名称】《食品与机械》【年(卷),期】2012(028)002【总页数】4页(P261-264)【关键词】外环流;气升式反应器;特性参数;应用【作者】石东升;温佳文;宋晓丽;张庆文;洪厚胜【作者单位】南京工业大学生物与制药工程学院,江苏南京210009;南京工业大学生物与制药工程学院,江苏南京210009;南京工业大学生物与制药工程学院,江苏南京210009;南京工业大学生物与制药工程学院,江苏南京210009;南京工业大学生物与制药工程学院,江苏南京210009【正文语种】中文气升式外环流反应器（ELALR）是一类在鼓泡塔的基础上发展起来的气－液、气－液－固多相反应器。
以空气为推动力实现流体的循环流动，无需机械搅拌和泵提供推动力，结构简单，高效节能，被广泛用于生物、化工及环境科学领域。
气升式外环流反应器由4个基本部位组成：升气管、降液管、底部连接段和气液分离器。
降液管与升气管完全独立，靠塔顶与塔底两处水平部分分别连接。
当进入反应器内的气体喷射到升气管后，由于喷射气体的动能和升气管内流体密度减小，迫使升气管内流体向上，降液管内的流体向下作有规则的循环流动，从而形成良好的混和效果。
CFX软件模拟气升式环流反应器的研究
年 月
油
技
术
与
工
程 第 卷第 期
机械设备
软件
模拟气升式环流反应器 的研究
范景福 , 刘献玲‘ 蔡 文,
中国石化集 团洛 阳石 油化工工程公 司 河南省洛 阳市 中国石油大学 北 京 过程装备实验室 北 京市
摘要 选 用气一 液两相气升式环流反应器 为研究对象 ,采用 双流体模型 即欧拉 一 欧拉 多流体模 型 描 述气液 两 相流动过程 。 利用 软件 对气升式环 流反应 器进行“’’ 型网格划分 ,并用 一 软件对模 型方程进行
气液分 离区
的速度场 、 局部气含率等详细参数 。与实验方法 相比 , 模拟不仅 花费少 、 设计周期短 ,且能在 较短时间内预测装置的性能 〔〕 ’,并通过改 变各种 参数 , 达到最佳设 计和操作效果 ,对反应器 的设 计、 放大 、 优化和混合传质的基础研究都具有重大
意义 。
气液混合区 和 回流区
。
夕甲夕ຫໍສະໝຸດ ,由图可知 ,在气液混合区 ,液相速度开始较
动量传输方程
日 尹
日
小 ,进人升流区底部时 , 由于此处气含率较高 ,液 体体积较小 ,在气体的挟带作用下 ,液相速度上升 〕 拜。, ‘ 尹 明显 随着液相速度的增加 ,流体阻力增大 ,液相 速度有所减小 进人气液分离区后 , 由于锥段处的
横 截面 积 突然扩 大 ,液相 速度 进一 步减 小 在 降 流
—
甲
式中 。 一
瓮甲 一
, 代表气相体积分数 , 代表液
相体积分数 。 , , 为源项 。 ‘ 计算结果及分析 局部气含率和循环液相速度是环流反应器的 重要参数 ,特别是反应器内不 同区域 的局部气含 率和环流液相速度对环流反应器的传质和混合有 重要的影响〔〕 数值模拟结果见图 一 ’ 。 图 度 为表观气速为
气升式环流反应器
clearly underst ood. De partments at all level s shoul d strictly im plement the check i n the Office of party Committee evaluation, sig nificant a ccounta bility a nd rewar d incentive system, pay close attenti on to duty ca sh a nd maki ng unit y, rights, re sponsibil ities, a nd to i ns pire each of ca dres spirit and morale, Super courage. Investee insists, i s a dee p topic, i s a real pr oblem, i s a big issue. Today, I just combi ned t his yea r, the city's Communist Party Committee Office, had some rough talk a nd understanding, w e must strengt hen re search and excha nges i n this regar d in the future. Investee i n the new year, we must hol d high t he ba nner of Deng Xia opi ng theory a nd t he "three re prese nts" theory t he great ba nner of, under the correct lea dership of the CPC, a dhere t o the people-orie nted, i nsist on trut h, adhere first to excell ence, efforts to do Office w ork to a new level. S peech at the Conference on t he system of gover nment offices i n the city around the development of servi ce functi on to create a ne w situation in the work of the Office of the city's system of Gover nment--speech at the Confere nce on the system of governme nt offices in t he cityThis system of government offices worki ng in t he city's main task i s to st udy Governme nt systems of administrative supervisio n, a dministrative informati on, a dministrative re cepti on a nd i nformation te chnol ogy issues. For the me eting, t he City May or Ma has made importa nt instr ucti ons, the Municipal Gover nment Office fully pre pared brewi ng, combi ned wit h pra ctical w ork to develop the noti ce on furt her strengt heni ng the supervisi on w ork, the XX, Chief Informati on i nterim measures for 2005 a nd t he city's system of Governme nt Administrati on i nformatization construction task statement and other docume nts. Before the Ge neral Assembly a nd organizati on of counties (di stricts) of the scene t o observe t he Government Office, a chieve t he purpose of excha nges of w ork, thoug ht. Today, the ang Mayor also attended t he meeting and delivere d an im porta nt spe ech in t he midst, hope g ood grasp of implementati on. Next, I would l ike to make a few remarks. A, and around Center, l ook s at devel opment, strengthe ned service, city gover nment system Office w ork rendering atmosphere in re cent years, city governme nt system Office to华东理工大学2013—2014学年第一学期《反应器分析》课程论文 2013.10班级__________ 学号____________ 姓名____________开课学院________________ 任课教师____________成绩__________ 论文题目：论文要求：1、内容要求与化学反应过程及化学反应器相关。
气升式环流生物反应器实验报告
非聚并体系 5.67 6.1 6.41 6.64 6.78 6.9 6.98 7.01 7.07 7.08 7.11 7.14 7.15 7.18 7.16 7.17 7.2 7.22 7.21 7.19 7.22 5.67 6.1
三、实验结果及讨论 根据式：
5
实验 7 气升式环流生物反应器实验
dC K La (Cs CL ) dt
ln(Cs-C) /通用格式 /通用格式 /通用格式
/通用格式 /通用格式 /通用格式 /通用格式 /通用格式 /通用格式 /通用格式 /通用格式 /通用格式 /通用格式 t/s
图 5 非聚并体系气速 2L/min 数据散点
7
实验 7 气升式环流生物反应器实验
ln(Cs-C) /通用格式 /通用格式 /通用格式 y = -/通用格式x + /通用格式 R² = /通用格式
图 12 聚并体系气速 8L/min 拟合曲线 聚并体系体积传质系数为： K La 0.0183s 1
ln(Cs-C) /通用格式 /通用格式
/通用格式 /通用格式 /通用格式 /通用格式 /通用格式 /通用格式 /通用格式 /通用格式 /通用格式 /通用格式 /通用格式 t/s
图 13 非聚并体系气速 8L/min 数据散点
体系： 时间 t//mg/L 体系： 时间 t/s 溶氧浓度 C/mg/L 时间 t/s 气流量： 环流液速： 气流量： 环流液速：
3
实验 7 气升式环流生物反应器实验
溶氧浓度 C/mg/L 体系： 时间 t/s 溶氧浓度 C/mg/L 时间 t/s 溶氧浓度 C/mg/L 时间 t/s 溶氧浓度 C/mg/L 气流量： 环流液速：
图 2 气升式环流反应器流程图 4. 实验步骤 通过冷模实验研究环流反应器的流体力学性质。具体步骤如下： 1）溶解氧体积传质系数的测定 向塔内注入一定量的水，等待塔内溶氧平衡； 打开通气装置，通入一定流量的空气，记录不同时刻溶氧量的数值； 关闭气体，等待塔内溶氧恢复到通气前的状态； 改变进塔气体流量，重复记录溶氧变化曲线；
用于微生物石油脱蜡的新型气升环流反应器
3 12
化 学 工 业 与 工 程
2000 年 12 月
油中固态直链烃即石蜡为碳源 ,使油品含蜡 量降低 ,凝固点降低 ,改善油品低温下的流动 性 。利用这种脱蜡原理 ,可生产全封闭冷冻 机机油和高寒环境下使用的变压器油 、断路 器油等 。
摇瓶培养基同斜面培养基 ,只是不加琼 脂 ,于 500mL 三角 瓶 中 加 10mL 白 克 油 和 100mL 培养基溶液 ;于 5000mL 三角瓶中加 100mL 白克油和 1000mL 培养液 、在 p H 为 415～5 下 ,28 ℃振荡培养 36h～48h 。 116 发酵培养基及发酵条件
在工业生产上 ,微生物脱蜡对象是油和 水构成的培养液 ,其油水比为 1∶3 (体积比) 。 由于油在水中乳化性差 、培养液含油量高 、油 中石蜡含量少 、氧在油中溶解性差等因素的 影响 ,培养液中的混合与传质困难 ,培养液中 油水乳化状态和溶氧水平成为限制微生物脱 蜡的关键条件 。“通用式”机械搅拌发酵罐因 能耗高 而 不 适 用 于 微 生 物 石 油 脱 蜡 工 业 生 产 ,目前工厂采用的鼓泡塔无法解决油水分 层问题 ,脱蜡效率很低 ,发酵脱蜡时间长达 10d～15d ,直接影响生产成本 。
本文针对微生物石油脱蜡过程的特点 , 提出一种新型气升环流反应器 (Air Lift Loop Reactor ,简称 ALL R) 。它的结构使得油和水 周期性流过几个高剪切区 ,与引入的空气混 和 ,强化混合和传质 ,发酵液做快速整体循环 , 油、水和空气充分混和 ,水乳交融[1] 。在 100m3 鼓泡塔改造成的 ALLR 中进行的发酵试验证 明 ,ALLR 适用于微生物脱蜡工业生产。
气升式生物反应器体积传质系数实验测量方法
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气升环流式反应器
自学指导%升式发辭线也是应用呆广泛的生賜反应氽，学生•学习是要拿握％升式发酵縊工作虑理，％升环浇扎反应券特6。
重点：％升式发辭线工作虑理，结构。
图1气升式发詩龜实场•照片%升式发辭孃（ALR）（见图1J也是应用呆广泛的生杨反应很备。
华启理工丸学爲孔柴救授寻对这类反应爰进行了较糸统逮入的研兗并取得良好结果，部分己疫发酵工厂和废水处理中应用。
这类反应氽具有结构简单.不易杂苗.谕氧效率壽、能耗低寻优点。
目術世界上黃丸型的通％发酵龜就是气升环流式的，体积壽达3000多立方耒。
%升式反应余冇多种类空，常见的冇％升环流丸.鼓泡式.杳％喷射式寻.生扬工业已经丸量应用的％升式发蒔毬冇％升环流发辭殘（见图2八％液玖喷射％升环流发酵坯（见图3八设冇多窿分布板的爆式气升发詩坯（见图4丿。
而妓泡坯刪是呆虑妗的通％发詩罐.步然妓泡丸及应森没冇设.5.导浇简.故未竝制液体的主体主向流动。
现以％升环流丸反应森（见图2）为例说刖其工作虑理。
ZJ VJx^G图2气升环流龙反应森图3 %液玖喷射％升环流反应季图4多层空％分布板的％升环流发辭磁%升环浇式反应赛构逡如團2所示，疫反应鞋没有攪拌睜，共中央有一个导浇简，将■发酵醪液分为上升区（导流筒丿和下阵区（导流筒外几在上升区的下部安裟了空％喷喈（见图3几戎环空空％分布管（見图5几空％分布管的下方有许多喷孔。
加庄的无苗杳气通过喷喈或喷孔喷射遗发辭液中.从空气喷喈喷入的％送可达250-300 （耒/秒儿无苗空气离速喷入上升管，通过％液混仝肠的湍沫作用而使杳气泡分剖细碎，与导克简的发蒔液密切接竝，供给发酵液徐解氧。
由于导流简形成的气液混合扬逵度降低'加上庄编空气的喷浇动能，因此使导浇简的液体向上运动；刊达反应缺上部液而后，一部分％生逸玻碎，二氧化碳排出刊反应氽上部空间，而排出部分气体的发酵液从导浇筒上边向导浇简外浇动.导流简外的发辭液因气含率小'密皮增大，发辭液则下阵，冉次进入上升管，形成循环流动，卖现混合与谕氧传质。
低高径比气升式环流反应器数值模拟分析
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｔ ｅ ｃ ｍｐ ｔｔ ｎ ｌｆ ｉ ｙ ａ ｃ ｏｔ ａ ｅ Ｆ ｕ ｎ ｉ ｓ ｄｔ ｉ ｌｔ ｈ ｕ ｄ ｂ ｈ ｖｏ ｓｏ ａ ｎ ｑ ｉ ｉ ｆ ｄ ｌ ｐ ｓｒ ｃ ｈ ｏ ｕａ ｉ ａ ｕ ｄ ｄ ｎ ｍｉｓ ｓ ｆ ｒ ｌｅ Ｓｕ ｅ ｓｍｕ ａｅ ｔｅ ｆ ｉ ｅ ａ ｉ ｒ ｆｇ ｓａ ｄ ｌ ｕ ｄ ｉ ａ ａｒｌ ｅ ｏ ｏ ｌ ｗ ｏ ｌ ｉ ｎｎ ｉ ｔ ｒ ａ ｔ ｒｗ ｔ ｈ ｌ ｒ ｅ ｃ ｏ ｉ ｔｅ Ｅｕ ｅ —Ｅ ｌｒｍｕ ｔ ｈ ｓ ｄ ｌ ｎ ｔ ｉ ｐ ｐ ｒ ｈ ｕ ｅ ｌ ｐ ａ ｅ ｍｏ ｅ ｈｓ ａ ｅ ．Ｗ ｉ ｅ ｐ ｃ ｏ ａ ｒｂ ｃ ｒ ａ ｔ ｎ ｌ ｗ ｎ ｘ ｎ ｈ ｒ ｃｅ ｉｔ ｓｏ ｎ ｉ ｉ ｔ ｒ ｓ ｅ ｔ ｅ ｏ ｉ ｅ ｃｉ ，ｆ ｈ ｔ ｏ ｏ ａ ｄ ｍｉｉ ｇ ｃ ａ ａ ｔｒ ｉ ｆｏ ｅ ｓｃ
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第４ ４卷 第 １ 期 ２０ ０ ７年 ２月
化
工
设
备
与
管
道
Ｖｏ ． ４ Ｎｏ １４ ．１ Ｆｅ ． ０ ｂ ２０ ７
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低 高径 比气 升 式环 流 反 应 器 数值 模 拟 分 析
Ｎｕｍ ｅ ｉａ ｉ ｕ ａ ｉ ｎ Ａｎａｙ ｉ ｆＡｉｌｆ ｏ ａ ｔ ｒ ｒｃ ｌＳ ｍ ｌ ｔｏ ｌ ｓｓｏ ｒｉｔＬｏ ｐ Ｒｅ ｃｏ
ｗｉｈ Ｌｏ Ｒａ ｉ ｆＨ ｅ ｇ ｔ ｔ ａ ｅ ｅ ｔ ｗ ｔｏ ｏ ｉ ｈ ｏ Ｄｉ ｍ ｔ ｒ
环隙气升式气—固环流反应器流动特性的研究的开题报告
环隙气升式气—固环流反应器流动特性的研究的开题报告一、选题背景与意义现代化工生产中，化学反应是关键的环节之一。
而在反应器设计中，选择合适的反应器类型能够有效地提高反应效率和产品质量。
环隙气升式气-固环流反应器是一种新型的气-固反应器，其独特的结构和流动特性在化工生产中具有潜在的应用价值。
本研究旨在深入探究环隙气升式气-固环流反应器的流动特性和反应机理，为其在化工领域的应用提供基础研究支持。
二、研究内容和方法本研究将主要从以下三个方面展开：1.环隙气升式气-固环流反应器的建模：基于流体力学和传热学的基础理论，对环隙气升式气-固环流反应器进行建模分析，探究其内部流体的流动特征和固体颗粒的运动状态。
2.流动特性的实验研究：利用风扇和反应器的力学结构相结合的方式，搭建反应器实验系统，通过热传导、流动可视化和颗粒径分布测量等实验手段，对环隙气升式气-固环流反应器内部流动和传热过程的特性进行实验研究。
3.反应机理的探究：通过实验和数值模拟相结合的方式，研讨环隙气升式气-固环流反应器内部反应机理及液-气-固三相界面的相互作用，在理论上对其反应机理进行深入探究。
三、预期研究成果通过对环隙气升式气-固环流反应器进行流动特性和反应机理的研究，预期获得以下成果：1.对该反应器内部液态和气态流动特性的深入理解；2.具体的实验结果和模拟模型，为反应器优化和设计提供依据；3.对反应器内部固液气三相反应机理和界面反应特性有更深入的认识；4.一定的学术研究价值和实际应用价值。
四、研究难点1. 液-气-固三相流动的耦合关系较为复杂，研究难度较大；2. 实验操作难度较大，需要合理操作反应器，保证实验的准确性；3. 反应器的建模和数值模拟需要结合理论，研究的科学性和可靠性具有一定的难度。
五、研究进度安排本研究预计总时长为18个月，具体安排如下：1.前期文献调研和反应器设计：2个月；2.反应器建模和理论研究：4个月；3.实验系统搭建和流动特性实验研究：6个月；4.反应机理的深入探究：6个月。
气升式环流反应器研究与应用进展
化
・
工
进
展
８１ ・ ４
Ｃ ＥＭＩ ＡＬ Ｉ ＤＵＳ Ｙ ＮＤ ＮＧＩ Ｅ ＲＩ Ｇ ＲＯＧ ￣ Ｈ Ｃ Ｎ ＴＲ Ａ Ｅ Ｎ Ｅ Ｎ Ｐ ＲＦ
２０ ０ ２年 第 ２ １卷 第 １ 期 １
气 升 式 环 流 反 应 器 研 究 与 应 用 进 展
影 响循环时 间。
吕效 平 ｕ 研 究 认 为 除 存 在 临 界 颗 粒 直 径 和 临 Ｊ 界 固含 率 ，还 存 在 一 个 临 界 表 观 气 速 ，在此 气 速 以 下 ，气 含 率 随 固含 率 增 加 而增 加 。这 样 就解 释 了王
国胜 等 的 研 究 结 果 与 Ｓ ｈｏ ｔｌｕｇ等 研 究 结 果 有 所 ｃ ｌｅｅ ｒ ｂ 不 同 的 原 因 ，也 说 明气 升 式反 应 器 中 多 相 体 系 流体 力学 的 复 杂 性 。
１ １ １ 固相 性 质 ．． 随 着 ＡＬ 应 用 于 生 物 化 工 的 不 断 深 入 ，研 究 Ｒ
注 ：￡ 气含率 ；ＫＬ 为 ａ为氧体 积传 质系 数 。
系模 拟 生 物 发 酵 系 统 进 行 气 含 率 及 液 体 循 环 速 度 研 究 。认 为 固 含 量 及 颗 粒 粒 径 越 大 ，气 含 率 也 增 大 ；
第 一作者 简 介
人
汤 立新 （ ９ ６ ） １ ６ 一 ，女 ，在 职 硕 士生 ，讲 师 ；联 系
吕效 平 ，博 士 。教 授 。 电 话 ｏ ５—６ ３ ２ ７ ２ ６ ６９ 。
维普资讯
第 １ １期
汤 立新 等 ： 升式 环 流反应 器 研究 与 应用 进展 气
结 果 是 ，固 相 的存 在 导 致 ｅ略 有 下 降 ， 使 Ｋ 显 ａ
气升式环流反应器处理石化废水研究
陈筛林等 ： 气升式环流反应器处理石化 废水研 究
・ １・ ４
气
升
式
－ Ｗ－流
反
应
器
处
理
茹
石
化 废
水
研
究
陈筛林 郭 ，
（． １ 上海东方罗门哈斯 有限公 司 ，上海
２ １０ ； ． ０ ６０ ２ 同济大学 环境科 学与工 程学 院 ，上海
２０９ ０ ０２）
摘
Ａｂｓｒ ｃ ： ｉ ｇ ａｒ— ｌ ｔｌ ｏ ｅ ｔ ｒ ａ ａ ｒ ｔｏ ｖ ｃ ｔ ｅ ｅ ｅ ｔ ｅ ｅ ｓ ｏ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｆｒ ｐ ｔｏ ｈ ｍｉ ａ ｔ ａ ｔ Ｕｓｎ ｉ ｉ ｏ ｐ ｒ ａｏ ｓ ｅ ａｉ ｎ ｄｅ ｉｅ， ｈ ｆ ｃ ｉ ｎ ｓ ｆｔｅ ｔ ｎ ｏ ｅｒ ｃ ｅ ｃ ｌ ｆ ｖ ｗａ ｔｗａｅ ｎ ｈ ｆｅ ｔｏ ａ ｉｕｓ ｏ ｅ ａｉｎ ｐａ ａ ｔ ｒ ｏ ｗａ ｔ ｗａ ｅ ｒ ａｍｅ ｔ ａｅ ｓｕ ｉ ｄ ｈ ｅ ｕ ｔ ｓｅ ｔ ｒａ ｄ ｔ ｅ ｅ ｃ ｆｖ ｒｏ ｐ ｒ ｔｏ ｒ ｍｅｅ ｓ ｔ ｓｅ ｔｒ ｔｅ ｔ ｎ ｒ ｔ ｄ ｅ ．Ｔ ｅ ｒ ｓ ｌ Ｓ Ｏ ， ｉ ｌ ｏ ｐ ｒ ａ ｏ ａ ｕ ｅ ｏ ｂ ｏｏ ｉａ ｒ ａｍｅ ｔ ｏ ｅｒ ｃ ｅ ｃ ｓｅ ｔ ｒ ｔ ｔｒ ｅ ｉ Ｈ ＷＳ ａｒ— ｉ ｌ ｏ ｅ ｔｒ ｃ ｎ ｓ ｄ ｔ ｉｌ ｇｃ ｌ ｔｅ ｔ ｎ ｆ ｐ ｔｏ ｈ ｍｉａ ｗａ ｔｗａｅ ，ｈｅ ｗａ ｅ ｘｔ ｔ ｆ ｌ
１气升环流反应器 ． ５ 料 液池 ．
２ 回 流 污 泥 口 ３ 进 料 口 ４ 蠕 动 泵 ． ． ． ８沉降池 ． ９空压机 ．
６溢流 口 ７曝气头 ． ． １ ． 电偶 ４热
气升式环流反应器
实验9 气升式环流反应器流体力学及传质性能的测定一．实验目的1．了解气升式环流反应器的工作原理、结构形式及应用的领域。
2．掌握气升式环流反应器流体力学及传质性能的测定方法。
3．掌握电导仪及测氧仪的使用方法。
4．学习利用组态王软件进行实验过程的数据采集和数据处理的方法。
二．实验原理气升式环流反应器是近年来作为化学反应器和生化反应器而发展起来的一种新型高效气-液两相反应器和气-液-固三相反应器。
气升式环流反应器是利用反应气体的喷射动能和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、制药工程和环境保护等领域。
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、传热和传质均很有利，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和外环流反应器两种。
内环流反应器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。
外环流反应器是指将降液管移到反应器的外面，循环原理和内环流反应器相同。
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u L；利用动态溶氧法测定氧体积传质系数K L a。
三．实验装置和流程1．实验装置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和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和反应条件。
气升式环流反应器实验及三维模拟
《化工设备与管道》w w w .t c e d .c o m第46卷第4期2009年8月化 工 设 备 与 管 道PROCE S S EQUIPME NT &PIPIN G Vol.46 No.4Aug .2009气升式环流反应器实验及三维模拟张秀华1, 王道喜2, 尹侠1(1.南京工业大学机械与动力工程学院,南京 210009; 2.徐州73909部队,江苏徐州 221000)摘 要:利用Fluent 软件对气升式环流反应器进行三维全尺寸的数值模拟,采用欧拉多相流模型和标准k-ε模型模拟反应器内气液两相流动,得到了反应器内流场的详细分布。
在此基础上还结合FLOW 3D 软件模拟物理流动现象,得到了直观的真实清晰动画,而传统的实验很难测得相关具体的数据。
两种数值模拟结果与文献实验值吻合较好,说明了数值模拟的可靠性。
关键词:气升式环流反应器; 数值模拟; Fluent 软件; FLOW 3D 软件中图分类号:T Q 052文献标识码:A 文章编号:1009-3281(2009)04-0022-04Ex perim ent and 3-D Sim ulat io n of Airlift Loop React orZHANG Xiu-hua 1, W ANG Dao-xi 2, YIN Xia1(1.College of Mechanical and Power Engineering,Nanjing University of Technology,N anjing 210009,China; 2.X uz hou 73909Troop,X uz hou 221000,China)Abs tract : B y using t he soft ware Fluent,the 3-D num erical sim ula tion of a irlift loop reactor w as ca rried out.The st andard k-e m odel a nd Euler m ult iphas e m odel were,t hen,applied t o sim ula te t he g as-liquid t wo phase flow in the rea ctor,and t he deta iled dist ribut ion of flowing field in t he rea ct or w as obt ained.On t his basis,com bined with t he a pplicat ion of 3-D softw are FLOW t o s im ula te the phy sical flow phenom ena,t he direct and clea r anim a tion w as a lso obt ained.However,with t he use of traditional ex perim ent,it is difficult t o ob-ta in t he releva nt concrete dat a.The fa ct t ha t the results from t wo num erical s im ula tions were w ell ag reed to t he result from experim ent prov ed the reliability of the num erica l sim ulat ion m et hods.Keywords: airlift loop reactor; num erical sim ulat ion; soft ware Fluent; 3-D soft wa re FLOW收稿日期:2009-03-18作者简介:张秀华(1982—),女,江苏徐州人,硕士研究生。
气升式内环流生物膜反应器设计与试验
0引言环流反应器作为一种高效的多相反应器，广泛地应用于生物工程、能源化工等领域。
环流反应器结构简单，不需要机械搅拌装置及循环泵，仅依靠其内部不同区域流体的密度差作为推动力便可形成规则的循环流动。
因此，对环流反应器进行的相似放大工作容易实现，并且环流反应器拥有较好的流体力学特性[1-2]。
环流反应器按照内部流体的流动型式及操作工况有多种分类方式，其中，气升式环流反应器由于结构简单、易于操作等优点，应用的最为广泛[3-5]。
本文设计了一种三相气升式反应器，该反应器外部采用多导流筒低高径比，其内部采用圆升气管的方形内循环式，具有优良的流体力学特性，可形成多级环流的流动状态，另外通过对内环流器内氧传质模拟与试验，获得底物去除效果最佳的参数情况。
1装置整体结构设计与工作原理1.1整体结构气升式环流反应器主要由上升区、下降区和气液分离区三部分组成[6]。
按照反应器的环流类型可分为气升式内环流反应器和气升式外环流反应器两类[7]。
气升式环流反应器由两同心圆筒构成，通常内导流筒作为上升区，两筒环隙作为下降区，结构示意图如图1（a ）所示。
气升式外环流反应器结构稍微复杂一些，上升区与下降区分开，这为分别控制上升区和下降区的反应条件提供了方便，结构示意图如图1（b ）所示。
本设计采用气升式内环流结构，内环流生物膜反应器主要由内筒、外筒、企业分离器和弹性填料四部分组成。
（a ）内环流（b ）外环流1.上升区2.下降区3.气液分离区图1气升式环流反应器示意图1.2工作原理气体经过空气分布器从内筒喷入，气液混合流经过内筒中的弹性填料向上流动。
反应器中的曝气一方面提供底物降解所需要的氧气，另一方面改善液体的流动状态，增强了传质。
顶部气液分离器中，混合流实现气液分离。
气液分离后的流体一部分经排水口溢流排出，另一部分经过内外筒之间的环隙向下环流。
环流的液体中包含脱落的生物膜，脱落的生物膜在锥底沉积，可定时排出。
2仿真试验2.1氧传质模型建立氧在液相和生物膜中的扩散系数分别用D ow 和D of 表示。
气升式内环流生物反应器中液体的返混
气升式内环流生物反应器中液体的返混
Aerobic internal circulation bio-reactor for liquid recirculation
1.气升式内环流生物反应器是生物反应器中高效稳定正常运行的关键，它采用
气体升起的内环流动方式来促进内部生物体分散和混合，保证充分接触吸积，是生物反应器中重要的技术。
2.气升式内环流生物反应器的内部流动有效的混合，将细菌、培养液和污物物
质得到有效的混合，气体或液体的返混有助于消除水塔的梯度效应。
二、目的
1.气升式内环流生物反应器研究主要目的是研究它在生物反应器分散、混合、
反应和传质机制等方面的能力，以期获得较高的反应率、可操作性和稳定性。
2.此外，气升式内环流生物反应器的研究还对液体的返混有重要的意义，返混
不仅可以防止水塔区域的梯度效应，还可以把污物物质和新的培养液混合在一起，延长反应器的运行时间。
三、研究方法
1.气升式内环流生物反应器通常采用实验室尺度的内环流装置进行研究，研究
人员可以设定参数，如气流速度、温度、压力等，模拟出特定的条件，进行研究。
2.此外，利用数值模拟方法，克服实验室规模的限制，通过分析反应器的内部
流动情况，建立生物反应器的模型和数学方程，研究液体的返混特性。
四、结论
1.气升式内环流生物反应器是生物反应器中重要的技术，它采用气体升起的内
环流动方式来促进内部生物体分散和混合，从而提高生物反应器的性能。
2.此外，气升式内环流生物反应器还可以有效地返混液体，消除水塔的梯度效应，同时维持系统的稳定性，有助于延长反应器的运行时间和提高活性物质的产率。
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图 12 聚并体系气速 8L/min 拟合曲线 聚并体系体积传质系数为： K La 0.0183s 1
ln(Cs-C) /通用格式 /通用格式
/通用格式 /通用格式 /通用格式 /通用格式 /通用格式 /通用格式 /通用格式 /通用格式 /通用格式 /通用格式 /通用格式 t/s
图 13 非聚并体系气速 8L/min 数据散点
6. 教师审阅意见：
第二部分：实验报告
二、实验记录
实验现象： 在聚并体系中，气泡较大，溶液澄清；非聚并体系中，气泡较小，溶液呈乳状。 整理后的数据如下： 表 2 不同气流量下的两体系溶氧量的变化
4
实验 7 气升式环流生物反应器实验
流量
液速
2L/min
0.31m/s
5 L/min
0.29m/s
8 L/min
图 7 聚并体系气速 5L/min 数据散点
8
实验 7 气升式环流生物反应器实验
ln(Cs-C) 1.00 y = -/通用格式x + /通用格式 R² = /通用格式
0.50
0.00
-0.50
-1.00
-1.50 5 25 45 65 85 105 125 145 t/s
图 8 聚并体系气速 5L/min 拟合曲线 聚并体系的体积传质系数为： K La 0.0147s 1
ln(Cs-C) /通用格式 /通用格式 /通用格式
/通用格式 /通用格式 /通用格式 /通用格式 /通用格式 /通用格式 /通用格式 /通用格式 /通用格式 /通用格式 t/s
图 5 非聚并体系气速 2L/min 数据散点
7
实验 7 /通用格式 /通用格式 y = -/通用格式x + /通用格式 R² = /通用格式
图 2 气升式环流反应器流程图 4. 实验步骤 通过冷模实验研究环流反应器的流体力学性质。具体步骤如下： 1）溶解氧体积传质系数的测定 向塔内注入一定量的水，等待塔内溶氧平衡； 打开通气装置，通入一定流量的空气，记录不同时刻溶氧量的数值； 关闭气体，等待塔内溶氧恢复到通气前的状态； 改变进塔气体流量，重复记录溶氧变化曲线；
ln(Cs-C) 1.00 y = -/通用格式x + /通用格式 R² = /通用格式
0.50
0.00
-0.50
-1.00
-1.50 0 20 40 60 80 100 120 140 t/s
图 4 聚并体系气速 2L/min 拟合曲线 聚并体系体积传质系数为： K La 0.0137s 1
2
实验 7 气升式环流生物反应器实验
关闭气体； 计算溶解氧体积传质系数 K La ； 改变实验体系（加入 0.1％（质量分数）乙醇） ，重复以上实验。 体积传质系数可根据以下公式计算：
dC K La (Cs CL ) dt
2）环流液速的测定 在脉冲注入口注入一定量电解质溶液作示踪剂， 同时通过下流方向一定距离处的电导电 极接受点导信号变化，根据液体流过一定距离所需时间，得到液体循环流速。该过程由计算 机自动完成，但在本实验中由人工手动记录时间。 5. 原始记录表 温度： 压力： 湿度： 表 1 原始数据记录表格
非聚并体系 5.36 5.95 6.26 6.43 6.53 6.64 6.71 6.74 6.80 6.84 6.89 6.92 6.97 7.00 7.02 7.00 6.98
聚并体系 5.20 5.53 5.71 5.87 6.04 6.16 6.28 6.40 6.48 6.56 6.63 6.70 6.76 6.79 6.85 6.88 6.92 6.95 6.97 6.98 7.01 7.03 7.04 7.06
/通用格式
/通用格式
/通用格式
/通用格式
/通用格式
t/s /通用格式
图 10 非聚并体系气速 5L/min 拟合曲线 非聚并体系的体积传质系数为： K La 0.0211s 1 3. 气流量为 8L/min 的数据处理
ln(Cs-C) /通用格式 /通用格式
/通用格式
/通用格式
/通用格式
/通用格式
11
实验 7 气升式环流生物反应器实验
ln(Cs-C) /通用格式 /通用格式 /通用格式 y = -/通用格式x + /通用格式 R² = /通用格式
/通用格式/通用格式/通用格式/通用格式/通用格式/通用格式/通用格式/通用格式 t/s
图 14 非聚并体系气速 8L/min 拟合曲线 非聚并体系的体积传质系数为： K La 0.0311s 1 4. 实验结果及讨论： 实验结果总结如下表： 表 3 不同气体流量下的体积传质系数 气流量 L/min 2 5 8 环流液速 m/s 0.31 0.29 0.37 聚并体系 s-1 0.0137 0.0147 0.0183 非聚并体系 s-1 0.0233 0.0275 0.0311
实验 7 气升式环流生物反应器实验
化工专业实验报告
第一部分：实验预习
实验名称 一、实验预习
1. 实验目的 1.1 环境化工的基本点：在消除环境污染的同时使现有资源得以再生和利用； 1.2 化工集成技术基本点：几种技术进行有效交叉和组合，可以达到取长补短、强化过程 效率、节省能耗的目的； 1.3 学习和掌握气升式环流反应器的基本原理，了解主要设备构成、环流液速测定方法和 实验系统的操作与控制原理； 1.4 学习实验数据的计算机采集与控制系统的构成原理及具体实施方法。 2. 实验原理 气升式环流反应器是在传统的鼓炮塔基础上发展起来的一种新型反应器。 按结构可以分 为内环流和外环流反应器两种形式（见图 1） ，实验中采用的是内环流气升式中心进气的反 应器，反应器内无机械搅拌装置，是在传统的鼓泡塔中加入导流筒或外接环流管。当气体通 过气体分布器进入中心导流筒后， 造成管内流体密度比管外低， 在静压差和进入气体的动量
0.38m/s
时间/s 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230
聚并体系 5.12 5.26 5.46 5.66 5.79 5.91 6.02 6.12 6.22 6.33 6.40 6.48 6.54 6.59 6.67 6.71 6.77 6.78 6.83 6.85 6.87 6.87 6.89
非聚并体系 5.67 6.1 6.41 6.64 6.78 6.9 6.98 7.01 7.07 7.08 7.11 7.14 7.15 7.18 7.16 7.17 7.2 7.22 7.21 7.19 7.22 5.67 6.1
三、实验结果及讨论 根据式：
5
实验 7 气升式环流生物反应器实验
dC K La (Cs CL ) dt
非聚并体系 5.01 5.69 6.08 6.36 6.57 6.73 6.83 6.9 6.98 7.02 7.02 7.05 7.06 7.11 7.13 7.15 7.14 7.16 7.16 7.15 7.18 7.2 7.16
聚并体系 5.42 5.67 5.89 6.07 6.22 6.35 6.46 6.54 6.62 6.70 6.77 6.82 6.87 6.90 6.92 6.95 6.97 6.99 7.00 7.02 7.03 7.04 7.05 7.06
12
实验 7 气升式环流生物反应器实验
聚并体系。 在实验中，也会产生较大的误差，现在分析如下： 1.气流量不稳定。在测量时，可以发现压缩机先将空气打入一个缓冲罐中，然后再逐渐 向环流式反应器中注入，这样就会引起气流量的不稳定，在低气速时的测量中，这一点尤为 明显。但是在高气流量如 8L/min 时，虽然压缩机一直在稳定工作，但是通过观察，同样不 能维持气速的稳定，建议设计气流量的自动调节系统，使气流量稳定。因此，在数据的测量 过程中，可以发现后半段数据稳定性差，拟合曲线时一般也都舍去。 2.环流液速测量不准确。在测量时，由于时间由人工测定，系统响应所需的时间与测量 时间在一个量级（1s 左右） ，导致测量误差极大，同时也导致了环流液速测量的不准确。如 表 3 所示，随着气体流量的增加，环流液速理应增加，但是第二组数据的环流液速小于第一 组数据的液速。 5. 思考题：
从上表可以看出如下两点规律： 1.同一气体流量下，非聚并体系的体积传质系数大于聚并体系的传质系数。原因是在非 聚并体系中，气体不易聚并成大气泡，气泡直径小，比表面积大，气液两相接触的面积也就 很大，传质的效果就好，传质系数就会增大。 2.在同一体系中，体积传质系数随着气体流量的增加增大。原因是气体流量，即气速的 增加导致湍动的加剧，气液两相间的传质就会加快，体积传质系数就会增大。 3.在实验前，观察了溶氧 24h 以上的平衡值，其中聚并体系的溶氧量大于非聚并体系， 而实际实验中非聚并体系的传质系数大于聚并体系。 原因就是动力学上， 非聚并体系的传质 系数大，但是热力学上，两者由于溶剂不同，平衡不同，聚并体系平衡时的溶氧量要高于非
/通用格式 /通用格式 /通用格式 /通用格式 /通用格式 /通用格式 /通用格式t/s
图 6 非聚并体系气速 2L/min 拟合曲线 非聚并体系体积传质系数为： K La 0.0233s 1 2. 气流量为 5L/min 的数据处理
ln(Cs-C) 1.00 0.50 0.00 -0.50 -1.00 -1.50 -2.00 -2.50 -3.00 -3.50 -4.00 -4.50 5 55 105 155 205 255 t/s
/通用格式
/通用格式 t/s
图 11 聚并体系气速 8L/min 数据散点
10
实验 7 气升式环流生物反应器实验
ln(Cs-C) /通用格式 /通用格式 /通用格式 y = -/通用格式x + /通用格式 R² = /通用格式