[发明专利]MIHA纯气动操作条件下传质调控模型建模方法

摘要

本发明涉及MIHA纯气动操作条件下传质调控模型建模方法，通过分析纯气动条件下气泡生成过程，建立气泡破碎器内的能量转化模型；基于气泡破碎器内的能量转化模型和液体循环，计算液体流量，获取气液强烈混合区能量耗散率、气泡尺度，最终获取传质计算模型。本发明的方法针对MIHA建立了纯气动操作条件下传质调控模型，综合反映了反应器结构、体系物性以及操作参数、以及输入能量对传质的影响，可实现对反应器设计及MIHA的反应体系设计的指导，指导设计高效的反应器结构和反应体系。

主权项

1.一种MIHA纯气动操作条件下传质调控模型建模方法，其特征在于，包括如下步骤：S100建立MIHA纯气动操作条件下微气泡上升速度模型；假设气泡和反应器内液体均竖直向上运动，反应器内的气泡平均上升速度v₃₂基于下式计算：其中v₀、v_G和v_L分别为气泡sauter平均直径为d₃₂的气泡在无限大静止液体中的上升速度、表观气速和表观液速；对于v₀，基于下式计算：其中，ρ_L和σ_L分别为液体密度和界面张力，Mo为Morton数，d_e为当量直径，K_b为方程参数；对于MIHA体系，取c＝1.4，n＝0.8；d_e＝d₃₂(ρ_Lg/σ_L)^1/2    (4)K_b＝K_b0Mo^‑0.038    (5)其中，μ_L为液体动力粘度；对于MIHA体系，取K_b0＝10.2；对于v_G和v_L，基于下式计算：v_G＝4Q_G/πD₀²    (6)v_L＝4Q_L/πD₀²     (7)其中，Q_G为进气流量，Q_L为气泡破碎器中的液体循环流量，D₀为反应器直径；S200建立MIHA纯气动操作条件下气相传质系数k_G模型，如下：其中，d₃₂为气泡sauter平均直径，t₃₂为气泡在反应器内的停留时间，D_G为气体在液体中的气相扩散系数；其中，H₀为反应器内初始液面高度，φ_G为气泡破碎器内气含率；气相扩散系数D_G基于Chapman‑Enskog动理论的方程预测，如下：其中，M_A和M_B分别为气体和液体的摩尔质量，T为反应器内温度，P_G为气泡内气体压力；忽略气泡内液体的饱和蒸气压时，P_G近似等于液面上方的操作压力P_m；υ_i为分子扩散体积；S300建立MIHA纯气动操作条件下液相传质系数k_L模型，如下：依据Higbie渗透理论及速度滑移理论所定义的表面更新时间，k_L基于下式计算：其中，ν_s为气泡与其周围液体间的滑移速度，D_L为液相扩散系数；D_L基于Stokes‑Einstein修正公式计算：其中，D_AB为气体溶质A在溶剂B中的扩散系数，μ_B为B的粘度，V_A为A在正常沸点时的摩尔体积，依据实际气体的van der Waals对比态方程近似计算：其中，P_c、T_c、V_A，C分别为A的临界压力、临界温度及临界摩尔体积；P，T分别为体系实际压力和温度；基于式(8)、(12)、(14)获取MIHA纯气动操作条件下传质调控模型。