超声波气升式内循环反应器流体力学性能研究

超声波气升式内循环反应器流体力学性能研究超声波气升式内循环反应器流体力学性能研究汤立新，韩萍芳，吕效平(南京工业大学化学化工学院，江苏南京210009)摘要：研究了超声波对气升式内循环反应嚣流体力学性能的促进作用，重点考察比较了有无超声波时气升式反应嚣性能厦超声功率对反应器气含率、液体循环速度、混合时间等的影响。实验证明，超声波的加入对气舍率未见影响，有使液体循环速度遥渐减小的趋势，而对混售时问的影响较复杂。在小气速下，小功率超声波促进流体的径向混合，随着超声功率的增加，超声振动阻碍流体的径向混合，因而存在一十最佳的超声功率，并且超声波对混合时间的影响随着表观气速酌增加而遥渐减小。提出了谊反应器流体力学关联式。关键词：超声波；气丹式反应嚣；流体力学性能中田分类号：TQ021．9文献标识码：A文章编号：1671—7643(2003)0l一0041—05气升式反应器的操作原理和独特结构使其具有造价低、易密封、能耗低、剪切应力低、混合时间短、传质好及化学反应速度快等优点⋯，用于化工生产、生物化工。21]、光化学反应”“1、冶金”1等。国内外的研究者们对其进行了广泛而深入的研究，从物料的性质、反应器操作条件、反应器结构等方面考察与改进气升式反应器的流体力学、传质性能，为气升式反应器的设计和放大与工业应用提供了依据”。⋯。超声波技术不但广泛应用于医学、测量及机械加工等领域。超声波也已涉及生物技术，研究发现低强度超声波可激活细胞、提高酶活性等，高强度超声波可剪切生物大分子、破碎细胞、从器官组织中提取生物材料等[】“。国内仅见王谦等“21利用超声波气升式内循环反应器作为破碎海带提取硫酸酯多糖的浸提装置。在相同实验条件下，使用超声波的硫酸酯多糖提取率为1．86％，远大于无超声波的提取率1．11％，且提取时间由3h缩短到25min。超声波已较多地用于石油与化学工业的容器探伤、测厚及液位、流量等测定，但还较少用于工业反应过程。本研究拟将超声波技术用于气升式反应器，开发新型反应设备用于生化与化工生产。目前未见超声波气升式反应器的流体力学、传质性能及其反应性能研究。本实验以空气一水作为研究对象，考察了超声波气升式内循环反应器的流体力学性能，及有关超声参数对气升式反应器性能的影响，并与普通气升式内循环反应器进行比较。1实验部分1．1实验装置实验在图l所示有机玻璃反应器中进行。反应器内、外管呈