鼓泡塔反應(yīng)器綜述

.z.目錄1鼓泡塔反響器簡(jiǎn)介.3氣液比相界面積氣液比相界面積是指單位氣液混合鼓泡床層體積所具有的氣泡外表積，α的大小直接關(guān)系到傳質(zhì)速率，是重要的參數(shù)，α值測(cè)定比擬困難，人們常利用傳質(zhì)關(guān)系式NA=kLαΔcA直接測(cè)定kLα之值進(jìn)展使用。2.4鼓泡塔的氣體阻力ΔP鼓泡塔的氣體阻力由兩局部組成：一是氣體分布器阻力，二是床層靜壓頭的阻力。2.5返混鼓泡塔液相存在返混，所以通常工業(yè)鼓泡塔反響器液相視為理想混合。塔氣體的返混一般不太明顯，常假設(shè)為置換流，其計(jì)算誤差約為5%。但要求嚴(yán)格計(jì)算時(shí)，尤其是當(dāng)氣體的轉(zhuǎn)化率較高時(shí)，需考慮返混。3鼓泡塔反響器的傳質(zhì)、傳熱特性3.1鼓泡塔的傳質(zhì)鼓泡塔反響器的傳質(zhì)過(guò)程中，一般氣膜傳質(zhì)阻力較小，可以忽略，而液膜傳質(zhì)阻力的大小決定了傳質(zhì)速率的快慢。當(dāng)鼓泡塔在安靜區(qū)操作時(shí)，影響液相傳質(zhì)系數(shù)的因素主要是氣泡大小、空塔氣速、液體性質(zhì)和擴(kuò)散系數(shù)等；而在湍動(dòng)區(qū)操作時(shí)，液體的擴(kuò)散系數(shù)、液體性質(zhì)、氣泡當(dāng)量比外表積以及氣體外表力等，成為影響傳質(zhì)系數(shù)的主要因素。鼓泡塔的氣膜傳質(zhì)分系數(shù)可按如下關(guān)聯(lián)：液膜傳質(zhì)分系數(shù)可按下式關(guān)聯(lián)：氣-液傳質(zhì)比外表積可由氣含率和氣泡直徑按下式確定：氣-液界面的液相容積傳質(zhì)系數(shù)可按下式關(guān)聯(lián)：3.2鼓泡塔的傳熱鼓泡塔中的傳熱，通常以三種方式進(jìn)展：利用溶劑、液相反響物或產(chǎn)物的汽化帶走熱量；采用液體循環(huán)外冷卻器移出反響熱；采用夾套、蛇管或列管式冷卻器。鼓泡床中由于氣泡的運(yùn)動(dòng)，床層中的液體劇烈擾動(dòng)。流體對(duì)換熱器壁的給熱系數(shù)比自然對(duì)流給熱系數(shù)大10余倍之多，通常它不成為熱交換中的主要阻力。鼓泡塔的總傳熱系數(shù)通常為694～915W/(m2·K)。給熱系數(shù)可按下關(guān)系計(jì)算：當(dāng)時(shí)，；當(dāng)Kb>18時(shí)，。4鼓泡塔反響器的數(shù)學(xué)模型泡塔的數(shù)值模擬屬于多相流模擬，目前主要有歐拉一拉格朗日法和歐拉法。歐拉一拉格朗日方法需要對(duì)每一個(gè)氣泡進(jìn)展跟蹤，對(duì)于高氣含率的工業(yè)反響器，其應(yīng)用受到計(jì)算量的限制；歐拉法又稱(chēng)為雙流體模型，它假定每一相都是相互貫穿的連續(xù)體，為每一相求解一組控制方程，其計(jì)算將不受氣含率的限制。4.1雙流體模型雙流體模型控制方程可在單相控制下采用集平均方法推導(dǎo)。假定液體為連續(xù)相，氣體為分散相不可壓縮，且不考慮相間質(zhì)量和熱量傳遞，控制方程如下：質(zhì)量守恒方程動(dòng)量守恒方程動(dòng)量方程中，F(xiàn)i為相間作用力；QUOTE錯(cuò)誤！未找到引用源。表示應(yīng)力量，假定流動(dòng)為各向同性湍流，根據(jù)Boussinesq假定，可用下式計(jì)算湍流應(yīng)力因流體不可壓縮，上式中右邊第三項(xiàng)為零；QUOTE錯(cuò)誤！未找到引用源。為有效粘度，對(duì)于液相，其包括分子粘度、液相湍流粘度，并考慮氣泡的影響，即關(guān)注兩相間湍流傳遞。4.2湍流模型液相湍流采用兩種湍流模型來(lái)計(jì)算，即k-ε模型和RNGk-ε模型，這兩種模型都考慮了氣液兩相動(dòng)量傳遞的影響，引入附加湍流作用項(xiàng)。液相湍流粘度由下式計(jì)算：對(duì)于k-ε模型，其k和ε方程分別為：其中，QUOTE錯(cuò)誤！未找到引用源。和QUOTE錯(cuò)誤！未找到引用源。為因分散相引起的湍流附加作用項(xiàng)。參數(shù)取值為：QUOTE錯(cuò)誤！未找到引用源。=1.44，QUOTE錯(cuò)誤！未找到引用源。=1.92，QUOTE錯(cuò)誤！未找到引用源。=0.09，QUOTE錯(cuò)誤！未找到引用源。=1.0，QUOTE錯(cuò)誤！未找到引用源。=1.3。RNGk-ε湍流模型的k及ε方程與k-ε模型具有一樣的形式，但QUOTE錯(cuò)誤！未找到引用源。，QUOTE錯(cuò)誤！未找到引用源。值與前者不同，分別為1.42，1.68及0.0845；這兩種模型最大的差異在于RNGk-ε模型的ε方程較前者多一項(xiàng)，該項(xiàng)為：式中，QUOTE錯(cuò)誤！未找到引用源。，QUOTE錯(cuò)誤！未找到引用源。，QUOTE錯(cuò)誤！未找到引用源。。對(duì)于快速剪切流動(dòng)，該模型所計(jì)算的湍流粘度要小于k-ε模型；在大的流體變形區(qū)域QUOTE錯(cuò)誤！未找到引用源。大于QUOTE錯(cuò)誤！未找到引用源。，QUOTE錯(cuò)誤！未找到引用源。將為負(fù)值，這相當(dāng)于減少Q(mào)UOTE錯(cuò)誤！未找到引用源。，因此，ε值增大K值減少，湍流粘度降低。在這兩種湍流模型中，氣相湍流粘度均采用Tchen理論來(lái)計(jì)算。5鼓泡塔反響器的工業(yè)應(yīng)用實(shí)例鼓泡塔是一種常用的氣液接觸反響設(shè)備，各種有機(jī)化合物的氧化反響，如乙烯氧化生成乙醛、乙醛氧化生成醋酸或醋酸酐、環(huán)己醇氧化生成己二酸