环流重数对生物流化床液相流场和氧传质特性的影响

摘要

针对生物流化床内构件设计问题,提出通过剖析生物流化床液相速度和氧传质特性的方法,用以实现生物流化床最优结构设计的目的。应用激光粒子图像测速(PIV)和溶解氧在线测试技术,分析了不同环流重数和曝气强度对生物流化床液相速度和氧传质特性的影响,并通过比较分析两张图像获得粒子的位移,根据速度的基本定义和PIV算法得出生物流化床全局液相流场的速度矢量图,同时采用氧转移系数(K)和氧转移效率(Eo)表征生物流化床氧传质特性。结果表明:通过分区拍摄、拼接生物流化床液相速度矢量图和采用0.4%浓度的椰壳活性炭填料,较好地实现了气-固-液三相流的PIV可视化试验和全局液相流场特性的呈现;随着曝气强度的增加,与一重环流生物流化床相比,当生物流化床环流重数为二重和三重时,升流区的沟流区域液相速度逐渐降低,降流区的液相速度逐渐增快,该生物流化床液相流场特性有效提高了氧传质效率;相比传统的生物流化床,当生物流化床为三重环流时,K_(La)和Eo_(2)的整体效率最优,该生物流化床结构更有利于降低能耗、节约成本。