科研动态

课题组刘泉同学在CEJ上发表“表面活性剂在气液鼓泡反应器中的作用机制”

发布时间: 2023-01-12

亮点简介:
  (1)建立了鼓泡塔CFD模拟中含表面活性剂的曳力模型
  (2)曳力模型可以预测均匀鼓泡区和非均匀鼓泡区的气含率
  (3)曳力模型可以预测一定乙醇浓度下的气含率的峰值
文章摘要:
  微量表面活性剂的添加导致鼓泡塔内气含率的显著升高。在CFD模型中,宏观物性的变化无法体现表活剂对气含率显著影响。本研究中,认为表面活性剂通过影响气泡聚并过程中的排干时间来改变气泡聚并行为,进一步影响气泡粒径分布,增加气含率。在微尺度上,气液界面表面活性剂浓度梯度引起的液膜排干阻力和驱动力(毛细压力)的竞争关系,决定着气泡的聚并行为;另一方面,宏尺度上的气含率主要由介观参数CD/db所决定,因此,利用介尺度参数CD/db将微观的物理机制与宏观的物理量气含率相关联,得到含表面活性剂体系下的曳力模型。新的曳力模型可以较好地预测均匀鼓泡区和非均匀鼓泡区的气含率。此外,模型可以复现实验中在一定乙醇浓度条件下气含率的峰值。进一步地,即使模型的建立基于乙醇溶液的实验数据,它仍可以预测鼓泡塔内丁醇的添加对气含率所带来的影响,这证明了模型具有一定的适用性。
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