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自吸式气—液和气—液—固多相搅拌反应器在多相反应器中占有十分重要的地位,特别适合于高压或反应气体有毒、有腐蚀性的情况。自吸式搅拌釜不需要外加气体输送机械,在搅拌桨运转过程中可直接将液面顶部气体吸入液相内部重新反应。
为了降低气体开始吸入时的临界转速,本文对气体吸入的机理进行了研究。在进气孔与出气孔之间进行能量衡算,建立了一种自吸式搅拌桨的工作原理模型化方法。根据模型方程,自吸桨的浸没深度与出气孔处的桨径是决定气体开始吸入的临界转速的主要因素。由此提出了桨型的改造途径,大大地降低了临界转速、提高了气体吸入量。结合对传质系数的研究,提出了最佳的自吸式桨型。
根据单层桨自吸式反应器吸入的气体主要集中在反应器上部的缺陷,试验了四种桨型作为下层搅拌桨,并研究了下层桨桨径(D2)、桨间距(C)和导流筒的影响。测定了釜内总气含率与釜下半部的气含率,发现下层桨不仅决定气含率在釜下部的分布情况,而且对自吸式桨的气体吸入量也有很大影响,与理论推导的结果完全吻合。找到了合适的组合形式,符合流体力学理论,在工业装置上的应用取得成功。