鼓泡床实验讲义.docVIP

实验讲义 一、实验目的 1.了解鼓泡床内的流体力学特性及系统的传热、传质特性，加强对反应工程中三传一反的理解 2.掌握压差法测气含率的原理及方法 二、实验原理 本反应器采用压差计对气含率进行测定。压差计主要根据反应器内由于气体不断流出从而导致反应器压差变化的原理来进行测量。由于反应器中大小气泡上升速度的差异，导致了反应器内压差随时间变化规律的不同。对于上升速度近似相同的气泡群（例如大气泡群或小气泡群），反应器的压差随时间均匀变化，近似呈直线变化，所以当反应器内气泡分布发生变化时，反应器的压差变化规律也发生了变化。 差压传感器连接方法的不同，所测量的范围不同，可分为双引脚法和单引脚法。 双引脚法测量气含率，是指压差传感器两端均连接在液位以下，测量的是鼓泡时床层两引脚间的气含率。单引脚法是指，差压传感器的一端连接在被测点（液位以下），另一端和塔顶相连，测量的是被测点和塔底之间的气含率。两种方法的连接方式如下图所示。 本实验使用的是单引脚法测压差，差压传感器与反应器的连接方法如图2A所示，稳定鼓泡时床层高度如图2B所示，此时令测压点C以下床层气含率为ε1，C点以上部分气含率为ε2，另外固液混合物近似看成浆态，其混合密度为 。 根据鼓泡前后液相质量守恒可得： （2-1） 床层静止时CD差压为P0： （2-2） 稳定鼓泡时差压为P1： （2-3） 由于ρgρSL，所以可以忽略： （2-4） 由上式可得： （2-5） 此时测量的为测量点C点以下的平均气含率。 三、装置介绍 如附图A所示。本鼓泡塔反应器为一不锈钢圆柱体，全塔总高1900mm， 由两个部分组成，下端为鼓泡反应段，内径是98mm，上端为沉降段，属冷凝结构，此部分塔径略大于下端，壳层走冷却水，起沉降气体中夹带的液滴的作用。这两部分之间用法兰连接。 反应器的温度由导热油加热套加热并由温度控制调节仪进行温度控制，系统压力采用压力调节器进行控制并调节。空塔气速可通过电脑上主控界面进行设定控制。 四、实验流程 气路1和气路2的气体经过滤后分别通过质量流量计FI11、FI21控制计量后进入气体混合器，气体在此充分混合后再通过预热器加热到试验要求温度，加热后的混合气体从鼓泡塔底部吹入，经过塔底的气体分配器鼓入液相之中，从塔内的液体中逸出，从而产生气泡流，气体中夹带的液滴经过鼓泡塔上部的沉降段进行沉降后又回流到塔内，气体通过冷凝器冷却后进入气液分离器再次进行气液分离，分离出的液体又回流到鼓泡塔内，气体通过背压阀PCV61调节后可直接排空、经空干式气表计量后放空或进入色谱进行分析。实验设备工艺流程见如附图B 五、实验步骤 5.1前期准备工作 一、加料 本实验装置在出厂前已在鼓泡塔内装填完填料，预热器和混合器中装满瓷球。 二、检验装置气密性 如图所示，关闭阀HV41、HV42、HV43、 PCV61、HV61（位置如图2-5所示），打开针形 阀HV31，缓慢向装置内充气至高于操作压力 0.5Mpa后，关闭HV31阀门，观察压力表PI41 及压力传感器PT01,如每小时压降小于0.1Mpa 即认为气密合格可以进行下一步实验；如每小时 压降高于0.1Mpa则要逐步找出泄漏点后进行相 应处理。 由于压差传感器出现故障，故采用U形 图2-5控制面板示意图 管对压差进行测量。 5.2测气含率随表观气速（流量）的变化关系 实验条件 温度：常温23℃ 压强：常压，背压阀PCV61调到最小，即塔顶与大气相连。 液位：阀HV42 测压点：阀HV44 实验步骤： 向鼓泡塔内充液至阀HV42：如图2-6所示，检查各阀，使阀HV42、HV45处于打启状态，阀HV44、HV43、HV41处于关闭状态；依次打开水 龙头和阀HV41进液，至水从阀HV42溢出时，立即依次关闭阀HV41和水龙头。待阀HV42不再有水流出时，关闭阀HV42； U形差压计的连接：将U形管的一端与塔顶相连如图所示，将压力传感器（阀HV44）卸掉，与U形管的另一端相接； 开冷凝器冷却水阀； 进入运行环境：打开电脑后打开装置电源开关，进入CBJGL-1大型综合型浆态鼓泡床实验装置控制系统登录界面，登陆并进入主控窗口； 装置充气及试验数据采集：将流量设定值改为0，把定压阀PCV21开到最小值，开气路2气瓶，开气路2（针形阀HV21），调节定压阀PCV21使压力表PI21的示数为0.2-0.5MP。开塔温开关，