气升式环流反应器

气升式环流反应器内气液两相流动计算流体力学的模拟姓名：承豪姓名：承豪专业：生物化工专业：生物化工学号：学号：642081703002642081703002目录气升式环流反应器的几何结构气升式环流反应器的几何结构模拟结果及讨论模拟结果及讨论数值模拟过程数值模拟过程结论结论气升式环流反应器区别于普通鼓泡床反应器气升式环流反应器区别于普通鼓泡床反应器的关键在于其内部有一个导流筒，气相从导的关键在于其内部有一个导流筒，气相从导流筒上升或从导流筒外的环隙上升，由此产流筒上升或从导流筒外的环隙上升，由此产生的导流筒内外的密度差驱动物料在反应器生的导流筒内外的密度差驱动物料在反应器内进行循环，从而实现气液混合和必要的停内进行循环，从而实现气液混合和必要的停留时间。留时间。这个反应器具备了气升式这个反应器具备了气升式反应器的基本特征反应器的基本特征——反应器外筒、导流筒以及反应器外筒、导流筒以及气体分布器，反应器内充气体分布器，反应器内充满常温液体水，气相从反满常温液体水，气相从反应器底部的环形入口进入应器底部的环形入口进入反应器，沿导流筒外的环反应器，沿导流筒外的环隙空间隙空间(上升段上升段)上升。反上升。反应器结构如图所示。应器结构如图所示。数值模拟过程数值模拟过程模拟过程参数的设定模拟过程参数的设定欧拉一欧拉模型欧拉一欧拉模型欧拉模型方程组欧拉模型方程组欧拉一欧拉模欧拉一欧拉模型目前使用较多的两流体模型是将每一种流体都看作是充满整目前使用较多的两流体模型是将每一种流体都看作是充满整个流场的连续介质，针对两相分别写出质量、动量和能量守个流场的连续介质，针对两相分别写出质量、动量和能量守恒方程，通过相界面间的相互作用恒方程，通过相界面间的相互作用(动量、能量和质量的交换动量、能量和质量的交换)将两组方程耦合在一起。针对每一相可以用欧拉方法或拉格将两组方程耦合在一起。针对每一相可以用欧拉方法或拉格朗日方法描述，而采用基于两相均使用欧拉方法描述的便是朗日方法描述，而采用基于两相均使用欧拉方法描述的便是欧拉一欧拉模型。该模型对每相求解一组运动方程和连续性欧拉一欧拉模型。该模型对每相求解一组运动方程和连续性方程，通过压力和相间交换系数进行耦合，耦合结果取决于方程，通过压力和相间交换系数进行耦合，耦合结果取决于所涉及的相的类型。当体系是气泡与液相所涉及的相的类型。当体系是气泡与液相(水)时，方程之间时，方程之间的耦合通过气泡和水之间的相互作用规律进行。的耦合通过气泡和水之间的相互作用规律进行。欧拉模型方程组欧拉模型方程组基于以上假设的欧拉模型方程组如下：连续性方程：连续性方程：n为分散相的个数，本文研究的体系仅有一个分散相(气相)，所以，n=1；下标k分别代表气相(g)和液相(l)，本文不考虑气液之间的传质，所以。0mn1ppk动量守恒方程：动量守恒方程：