The invention relates to a method and a device for adjusting and controlling the fractal structure of large and small bubbles to enhance mass transfer, which uses the fractal dimension of the bubble size in the bubble reactor to accurately describe the bubble size distribution, and uses the fractal bubble generation method to precisely control the fractal dimension of the bubble in the bubble reactor, so as to improve the mass transfer reaction performance of the bubble reactor; the invention relates to large bubble generation, small bubble generation and bubble generation The fractal structure distribution of the group in space, one part of the gas enters the throttling channel to form large bubbles, the other part of the gas enters the shear channel to form small bubbles, two kinds of bubbles occur in the same height of the separator in the reactor, the bubble group after passing through the dispersion components forms the fractal structure characteristics in the cross-section and the longitudinal section of the reactor. Two kinds of bubble generation and bubble dispersion are used to control the fractal structure distribution of bubble groups in the gas-liquid reactor, so as to enhance the gas-liquid mass transfer.
【技术实现步骤摘要】
一种调控大小气泡分形结构强化传质的方法及装置
一种调控大小气泡分形结构强化传质的方法及装置，具体涉及一种具有气泡分形结构的气液反应器，并且涉及分形气泡的发生方法和调控方式，实现强化传质的目标，可用于石油炼制、制药工业、精细化工、煤化工、电力、航空、环境等领域。
技术介绍
气液反应器中的气泡形态主导了气液传质和反应性能，描述气泡形态的参数通常包括气泡尺寸分布和气泡位置分布。基于气泡形态的调控，强化气泡反应器传质性能方面。通过降低气泡尺寸，可以提高反应器含气率，进而提高反应器的气液传质界面面积，提升体传质系数，已成为共识。但问题在于，气泡尺寸应该控制在哪个尺度，以及气泡尺寸分布应该控制为单峰集中还是宽尺度范围。围绕气液传质过程，总传质系数KLa＝KL·a，其中KL为液相一侧传质系数，a为气液传质界面面积。而液相一侧传质系数与液相湍动能E(k)有关，KL＝f(E(k))，并且存在峰值。湍动界面更有利于提高气液传质效率，在高湍动界面条件下，液相一侧表面更新速率得到提升。气泡诱导的液体湍动(bubbleindu...
【技术保护点】
1.一种调控大小气泡分形结构强化传质的方法，是利用气泡反应器内气泡尺寸分形维数来精准描述气泡尺寸分布，并通过分形气泡发生方法精准控制气泡反应器内气泡分形维数，并获得提升气泡反应器传质反应性能的方法；/n反应器内部气泡直径和气泡累积数量存在关系式：
【技术特征摘要】
1.一种调控大小气泡分形结构强化传质的方法，是利用气泡反应器内气泡尺寸分形维数来精准描述气泡尺寸分布，并通过分形气泡发生方法精准控制气泡反应器内气泡分形维数，并获得提升气泡反应器传质反应性能的方法；
反应器内部气泡直径和气泡累积数量存在关系式：气泡分形尺度，等号左边代表尺寸大于等于λ的气泡数量，反应器内最大气泡尺寸为λmax，Df为分形维数。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述气泡尺寸分形维数是大气泡发生、小气泡发生及气泡群在空间上的分形结构分布。一部分气体进入通道形成大气泡，另一部分气体进入通道形成小气泡，两种气泡发生在反应器内的同一高度上的隔板，气泡群经过分散构件后在反应器横截面和纵截面形成分形结构特征，实现强化气液传质。
3.一种调控大小气泡分形结构强化传质的装置，其特征在于，横截面具有气泡分形特征的气液反应器，符合基本单元迭代模型产生的分形结构，气泡分形维数为1～2；纵截面具有气泡分形特征的气液反应器，符合随机路径模型产生的分形结构，气泡分形维数为0.5～2；所述横截面特指水平截面，纵截面特指竖直截面，具有同样所述气泡分形特征。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述的反应器为罐体，罐体底部设有气体进口以及液体进口；该罐体内设有隔板；
隔板上设有发生小气泡的若干剪切通道，通过涡流剪切通道发生小气泡，剪切通道的圆孔喷射口处的液体速度为4～20m/s；涡流剪切通道包括一个诱导流体旋转的气液进料口和一个圆孔喷射口，气液进料口的截面积与圆孔喷射口的截面积之比为1.9～0.9；
隔板上设有若干再分布装...
【专利技术属性】
技术研发人员：许萧，杨强，刘懿谦，张博涵，代品一，卢浩，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：上海;31
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