实验十六鼓泡反应器中汽泡比表面及气含率的测定.doc

实验十六鼓泡反应器中汽泡比表面及气含率的测定 实验十六 鼓泡反应器中汽泡比表面及气含率的测定 A 实验目的 气液鼓泡的反应器的气泡表面和气含率,是判别反应器流动状态、传质效率的重要参数。气含率是鼓泡反应器中气相所占的体积分率,也是决定气泡比表面的重要参数,测定的方法很多,有体积法、重量法、光学法等。气泡比表面的测定有物理法、化学法等,己有许多学者进行了系统研究,确定了气泡比表面与气含率的计算关系,可以直接应用。本实验目的为: (1) 掌握静压法测定气含率的原理与方法; (2) 掌握气液鼓泡反应器的操作方法; (3) 了解气液比表面的确定方法。 B 实验原理 (1) 气含率 气含率是表征气液鼓泡反应器流体力学特性的基本参数之一,它直接影响反应器内气液接触面积,从而影响传质速率与宏观反应速率,是气液鼓泡反应器的重要设计参数,测定气含率的方法很多,静压法是较精确的一种,基本原理由反应器内伯努利方程而来,可测定各段平均气含率,也可测定某一水平位置的局部气含率。根据伯努利方程有: g? dpc? 1 + 1 G? g dH L采用 U型压差计测量时,两测压点平均气含率为: h 2 GH当气液鼓泡反应器空塔气速改变时,气含率 会作相应变化,一般有如下关系: Gn u 3 G Gn取决于流动状况。对安静鼓泡流, n值在 0.71.2之间;在湍动鼓泡流或过渡流区,u 影响较小, n为 0.4?0.7G范围内。 n假设 ku 4 G G则 lg lgk +nlgu5 G G根据不同气速下的气含率数据,以 lg 对 lgu 作图标绘,或用最小二乘法进行数据拟合,即可得到关系G G式中参数 k和 n 值。 (2) 气泡比表面 气泡比表面是单位液相体积的相界面积,也称气液接触面积,比相界面积,也是气液鼓泡反应器很重要的183参数之一。许多学者进行了这方面的研究工作,如光透法、光反射法、照相技术、化学吸收法和探针技术等,每一种测试技术都存在着一定的局限性。 气泡比表成面积 a 可由平均气泡直经 dus 与相应的气含率 计算: G6 Ga 6 dusGestrich 对许多学者的计算 a 的关系进行整理比较,得到了计算 a 值的公式: 0.3?H0 O.OO3 a 2600? K 7 GD?m方程式适用范围:u 0.60 GsH02.2 24 D5 115.7 10 K 10 因此在一定的气速u 下,测定反应器的气含率 数据,就可以间接得到气液比表面 a。Gestrich 经大量数G G据比较,其计算偏差在 15%之内。 C 预习与思考 1 试叙述静压法测定气含率的基本原理; 2 气含率与那些因素有关3 气液鼓泡反应区内流动区域是如何划分的4 如何获得反应器内气液比表面 a 的值。 D 实验装置与流程 实验装置见图 2?26。 实验室气液相鼓泡反应器直径 200mm,高 H 为。 。 。 。 。 。 。7 2.5 米,气体分布器采用+字型,并有若干小孔使气体。5。 。 。达到一定的小孔气速。反应器用有机玻璃管加工,使于。 。 。P。 。3观察。壁上沿轴向开有一排小孔与 U型压力计相接,用。 。 。于测量压差。 241由空气压缩机来的空气经转子流量计计量后,通过6 鼓泡反应器的进口;反应器预先装水至一定高度;气体经气体分布器通入床层,并使床层膨胀,记下床层沿轴图 2?26 鼓泡反应器气泡比表面及气含率测定实验装置 1?空压机;2?缓冲罐;3