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浆态床反应器因其结构简单、热容量大、传热性能好、温度易控制、固体颗粒容易处理、操作成本低等优点而得到广泛应用。大多数工业应用过程需要在加压下操作,研究加压情况下浆态床的流体力学特性对反应器的设计、放大和优化操作具有重要意义。
本论文结合工业反应器装置和工艺条件,建立了直径0.096m、高6m、承压3MPa的浆态床反应器加压冷模装置,及非接触式流体力学综合在线测量系统。在空气;水和空气;水;石英砂体系中,压差及床层塌落法对反应器内气含率、大小气泡气含率等流体力学参数进行了系统的实验研究,得到了压力、表观气速、静液高度、平均阉含率等操作条件对气含率的影响规律。
研究结果表明:湍流区中,气含率随表观气速的增加而增大,主要是增加大气泡含率;加压体系中,压力主要影响了气泡的分布,大气泡破碎成小气泡丽使小气泡含率增加;静液高度影响了气速较低时的气含率分布,对总体气含率的作用影响可忽略;固体浓度的增加加强了气泡的聚并,使气含率下降。在实验的基础上拟合得到气含率的关联式:
εg=0.795ug0.575(ρ/ρo)0.546(μsl/μo)-1.121
上述实验研究结果对浆态床反应嚣的工业应用具有一定的指导意义。