第10卷第5期 2010年10月
过程工程学报
The Chinese Jourmal of Process Engineering
气液固三相外环流反应器相含率分布与气液流动结构
韩玉环，杨索和，新海波，朱建华
[1.北京石油化工学院化工系，北京102617：2.中国石油大学(北京)化工学院，北京102249]
Vol.10No.5 Oet.2010
摘要：结合电阻层析成像和差压法，以粒径3mm的聚氮酯(密度1110kg/m)和粒径0.5,1,3mm的玻璃珠(密度2460 kg/m)为固相、空气为气相、水为液相，在直径0.09m、高3.1m的气液固三相气升式外环流反应器中考察了固相颗粒密度、粒径、固相含率对上升管和下降管中气含率的影响。结果表明，当玻璃珠粒径为0.5和1mm、表观气速u>0.10 m/s时环流反应器可达到充分发展段.以玻璃珠为周相时，气含率随固相含量和粒径增大而增大，从层析图像可见在r/R=0~0.2处出现非导电相的极大值，且加入大颗粒的下降管中气固含率明显大于加入小颗粒的.根据电阻层析成像的虚拟像，给出了时间序列的气固混合相的流动特征，
关键调：气升式外环流反应器；电阻层析成像技术：局部相含率；径向分布；时间序列流动结构
中图分类号：TQ016 1前言
文献标识码：A
文章编号：1009-606X(2010)05-086206
验结果(8-13，当前研究与开发多相反应器的重点与难点
气升式三相环流反应器综合了鼓泡塔和机械搅拌釜的优点，具有结构简单、无机械传动部件、易密封、造价低、易实现工业放大等特点，广泛应用于右油、化工、环境工程和生物化工等领域，相含率是三相环流反应器设计、操作等过程的重要参数，传统的测量技术如差压法、电导探针法等，只能给出气升式三相环流反应器的局部特征，且由于其流体流动的复杂性，制约者对三相系统局部流体结构等本质行为的认识。
电阻层析成像技术(ElectricalResistanceTomography ERT)是近年来飞速发展起来的一门新测试技术，以成本低、适用范围广、结构简单、非侵入式、安全性能好、在线可视与控制、时间分辨率高等优点，成为过程层析成像技术发展的主流和研究热点，同时采用数据图像重构技术，可提高空间分辨率(可视图像和流动结构)，可给出整个截面的流场和浓度信息。与插入式测量技术相比，具有明显的技术优势与广阔的工业应用前景。目前，一些层析成像技术已用于研究气液两相或气液固三相鼓泡塔中气含率轴向和径向的分布(2，如射线层析成像技术用于鼓泡塔中横截面气含率的分布，电阻层析成像技术与差压法相结合测量气液固三相循环流化床中的分相含率[4]，X射线层析成像技术用于多相流测量(3], 电容层析成像技术用于测量气液固三相鼓泡塔中气含率和固含量的分布(，以及正电子放射层析成像技术用于检测多相搅拌反应器均勾性等，电阻层析成像技术已成功用于各类气液鼓泡塔反应器中，取得了较好的实
在于反应器内瞬间速度场与浓度场的在线检测[12]，面电阻层析成像技术可以解决该问题
本工作是文献[13]的后续研究工作，将先进的电阻层析成像技术与传统的差压法相结合，对直径0.09m、高3.1m的气液固三相气升式外环流反应器的流体力学参数与气液流动特性进行实验研究，主要考察以璃珠为固相的颗粒密度、粒径、固含量对气含率的影响，给出了固含率与操作气速的变化关系，及气固两相含率之和的轴径向分布特征。
2实验 2.1实验装置
实验装置为气升式三相外循环环流反应器，如图1 所示，上升管高3.1m，内径90mm；下降管高2.75m，内径90mm，气体分布器为孔板分布器，孔径2mm，间距17mm，板上19个孔呈等边三角形排列，开孔率为0.9%.气体由气体分布器经转子流量计计量后进入上升管，因上升管和下降管中气含率不同使两管间形成密度差，推动液体在上升管和下降管间循环流动，差压传感器(型号1151，量程±2kPa)用于测量床层压降，2 个相连的测压口(间距200mm)分别连接传感器的高端和低端，测量前传感器的两端充满液相，压力信号经过传感器转变为电流信号(4~20mA)，通过电路转换为电压信号(1~5V)，再通过A/D采集卡转变为数字信号，通过计算机采集和存储，采样频率由计算机控制，一般为100Hz
收稿日期：20100209，修回日期：201009-25
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目(编号：PHR200906139)
作奢简介：韩玉环(1983-)，女，河北省石家庄市人，士研究生，化学工艺专业；新海波，通讯联系人，Tel:010-81292074,E-mail:jinhaibo@bipt.edu.cn
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