氣升式環(huán)流反應器內流體數值模擬研究.pdf

1、氣升式環(huán)流反應器是從鼓泡塔發(fā)展起來的多相流反應器。傳統(tǒng)的氣升式反應器主要由上升管、導流筒和分布器組成。由于反應器內部無運動部件,且混合性能好、體積傳系數高,目前已被廣泛應用于化學工業(yè)、生物化工和廢水處理等過程。循環(huán)液速及氣含率是環(huán)流反應器設計中的關鍵參數,然而由于氣升式反應器內復雜的兩相流運動,理論分析很困難。因此氣升式反應器的設計、選型和放大往往依靠實驗和個人經驗,耗費大量資金和時間。
　　采用計算流體力學方法求解流場、氣液混合

2、和質量傳遞,不僅僅節(jié)約大量資源,而且可以得到實驗無法得到的的局部參數。計算流體力學在反應器的設計和優(yōu)化中起到越來越重要的作用。
　　本文研究了氣升式反應器內部兩相流物理模型和數學模擬,展示了計算流體力學模擬氣升式反應器的可靠性。該兩相流模型采用的是基于雷諾平均Navier-Stokes方程導出的兩流體模型。湍流模型采用標準k-ε模型。兩流體模型中湍流項和相間動量傳遞項對流場的分布和氣含率有較大影響。相間動量傳遞項由曳力、附加質量和

3、升力項組成。
　　本文重點分析了附加質量力和三種不同曳力模型(Schiller and Naumann,Clift and Karamanev and Nikolov)對氣升式環(huán)流反應器內流體流動和氣含率的影響;編制了相應的相間傳遞模型UDF程序;采用CFD軟件FLUENT6.3.26,研究了不同表觀氣速和不同相間傳遞模型情況下,氣升式反應器的環(huán)流液速、氣含率和流場分布;研究分析了流場對氣泡直徑敏感性。通過模擬值與試驗值的比較,結