環(huán)流反應器的應用背景和工作原理介紹
環(huán)流反應器技術背景：
生物發(fā)酵涉及復雜的微生物代謝，生產(chǎn)中的補料量、補料方式、通氣量等都會對發(fā)酵生產(chǎn)產(chǎn)生影響。氣升式環(huán)流反應器是生物發(fā)酵生產(chǎn)過程中的一類重要設備，它兼具結(jié)構(gòu)簡單、造價低、能耗低等優(yōu)點，目前已廣泛應用于化工、生制藥及環(huán)保行業(yè)，它尤其適用于耗氧量較低的生物應過程（如維生素c的發(fā)酵生產(chǎn)）。由于氣升式環(huán)流反應器內(nèi)部流態(tài)和傳質(zhì)的復雜性，其優(yōu)化設計問題迄今仍未獲決。
氣含率和循環(huán)液速是體現(xiàn)氣開式環(huán)流反應器性能的2個重要參數(shù)，而反應器中的導流簡直徑這一結(jié)構(gòu)變量會對這2個參數(shù)產(chǎn)生影響。本文采用計算流體力學仿真工具，將重點研究導流簡直徑對于氣升式環(huán)流反應器內(nèi)流態(tài)的影響。
環(huán)流反應器介紹：
環(huán)流反應器是一種新型的多相反應器,它具有較好的傳熱,傳質(zhì)和混合特性,器內(nèi)布氣均勻,濃度分布均勻,又具有一定的混合和回流作用,在生化過程,如污水處理,發(fā)酵等以及自引發(fā)和自催化的工藝過程中有較多的應用。產(chǎn)生環(huán)流的方式大致有三種:
1、應用流休靜力學原理，使流體在不同的環(huán)流區(qū)其有相異的持氣率，造成流體中的靜壓差來產(chǎn)生環(huán)流;
2、采用外加機械能(如軸流式推進裝置)來產(chǎn)生環(huán)流;
3、應用流體動量傳遞原理來產(chǎn)生環(huán)流，如利用在噴嘴中心噴八液體，在同』心環(huán)中噴人氣體形成液流噴射起到推動流體循環(huán)的作用。環(huán)流還有內(nèi)循環(huán)回流和用外部連通管的外循環(huán)回流兩種。環(huán)流有利于反應物間棍合、擴散、傳熱和傳質(zhì)，既適合處理量大的高勒度或敏感性有機物的反應，也適用于氣一液、液一液、氣一液一固之間的均相及非均相反應。如發(fā)酵器、高環(huán)恢撥基合成反應器
環(huán)流反應器工作原理
反應器外筒內(nèi)部有一個導流筒，將反應器外筒內(nèi)部劃分為導流筒內(nèi)側(cè)（上升段）和導流筒外側(cè)（下降段）2個區(qū)域。初始狀態(tài)的反應器充有常溫液態(tài)水。氣相（空氣）由反應器底部氣體人口噴人反應器，沿上升段上升，并由反應器頂部的排氣口排出。由于反應器上升段和下降段中混合物的氣含率不同，在反應器的上升段和下降段之間形成了靜壓力差，反應器中的液體在氣體的帶動下上升至導流筒頂部后，在靜壓力差的推動下，再由下降段回流至反應器底部，形成了氣升式環(huán)流反應器內(nèi)部物質(zhì)循環(huán)流動的推動力。
