[发明专利]一种气液鼓泡流化床的气体射流优选方法

权利要求书

1.一种气液鼓泡流化床的气体射流优选方法，其特征在于：

步骤一、搭建气液鼓泡流化床：

气液鼓泡流化床包括矩形鼓泡床反应器和直管气流分布器；将直管气流分布器固定在矩形鼓泡床反应器底部位置；压缩空气源经质量流量控制仪连接直管气流分布器；直管气流分布器开设有沿直管气流分布器周向等距排布成小于或等于半圈的n个射流孔组，每个射流孔组由沿直管气流分布器轴向等距排布的m个射流孔组成，n≥3，m≥8；当n个射流孔组排布成半圈时，将直管气流分布器上最外侧两个射流孔组的射流孔设置为水平放置，其余射流孔设置为倾斜朝下放置；当n个射流孔组排布成小于半圈时，所有射流孔设置为倾斜朝下放置；非接触式高速摄像机和照明灯置于矩形鼓泡床反应器两侧；

步骤二、气泡流动特性测量：

在矩形鼓泡床反应器内装入液相工质，通过质量流量控制仪在4.0～8.0m/s范围内按步长s依次设置射流孔的气体射流速度，并在每个气体射流速度下采用高速摄像机拍摄采样10～15秒，拍摄图片传至计算机计算得到每个气体射流速度下高速摄像机拍摄时间内所有气泡的气泡平均直径和频率分布；

步骤三、构建气泡平均直径d_b求解模型：

射流孔倾斜朝下，且气体射流速度u_jet在4.0m/s～8.0m/s范围内时，建立气泡平均直径d_b的经验关联模型如下：

Re_b＝4ρ_gQ_g/πd_jetμ_g (2)

其中，Re_b为气泡雷诺数，Fr_b为中间变量，d_jet为气体射流孔直径，射流孔总数量N＝n×m，ρ_g为气体密度，Q_g为气体体积流量，μ_g为气体动力粘度，g为重力加速度，Ajet为射流孔截面积；液相工质采用水与聚醚混合液时，k的取值范围为0.96～1.05，液相工质采用水时，k的取值范围为1.35～1.39；

步骤四、根据液相工质为水或水与聚醚混合液在k的对应取值范围内选取一个具体值，并根据射流孔总数量N，通过气泡平均直径d_b的经验关联模型计算出4.0～8.0m/s范围内按步长s依次变化的各射流孔气体射流速度值所对应的气泡平均直径；然后，选取气泡平均直径满足预设范围的各射流孔气体射流速度值；

步骤五、气液鼓泡流化床实际作业时，通过质量流量控制仪将射流孔的气体射流速度依次设置为步骤四中满足预设范围的各射流孔气体射流速度值，并在每个气体射流速度下采用高速摄像机拍摄采样10～15秒，拍摄图片传至计算机计算得到每个气体射流速度下高速摄像机拍摄时间内所有气泡的频率分布，从而确定不存在气泡直径不小于1.0mm且气泡尺寸分布最均匀的气体射流速度。

2.根据权利要求1所述一种气液鼓泡流化床的气体射流优选方法，其特征在于：所述的矩形鼓泡床反应器采用PVC材料，直管气流分布器采用不锈钢材料。

3.根据权利要求1所述一种气液鼓泡流化床的气体射流优选方法，其特征在于：n＝5，m＝18。

4.根据权利要求1所述一种气液鼓泡流化床的气体射流优选方法，其特征在于：所述射流孔的直径为1.4mm，射流孔组中相邻射流孔的间距为4.0mm。

5.根据权利要求1所述一种气液鼓泡流化床的气体射流优选方法，其特征在于：所述的非接触式高速摄像机设置在距离直管气流分布器上方40.0cm处。

6.根据权利要求1所述一种气液鼓泡流化床的气体射流优选方法，其特征在于：所述的液相工质采用水或水与聚醚混合液。

7.根据权利要求6所述一种气液鼓泡流化床的气体射流优选方法，其特征在于：所述的液相工质采用水与聚醚混合液，且水与聚醚的质量比在0.046～0.057:1范围内。