气液固流化床气泡特性及气含率预测模型

作者：王超; 钱冬; 张琳; 丁红兵^*

来源：天津大学学报 (自然科学与工程技术版), 2023, 56(07): 723-734.

• 气液固流化床
• 径向气含率
• 径向气泡直径
• 气含率预测模型

气含率及气泡直径会直接影响流化床内的反应进程及传质效率，为更好地认识局部流动结构，径向气含率及气泡直径分布成为重点研究内容，特别是径向气含率预测模型的建立具有重要意义．已有平均气含率预测模型都有各自的适用范围，对不同实验体系的应用会表现出局限性．针对以上问题，本文结合电导探针测量法与流体仿真技术，以直径为100 mm和高度为1.5 m的气液固流化床为研究对象，系统地研究了在气相表观速度为0.014～0.283 m/s、液相表观速度为0.007～0.028 m/s、液相黏度为1～40 mPa·s、液相表面张力为0.053～0.072 N/m及固相体积分数为0～30%条件下径向气含率及气泡直径分布特征．结合本实验系统及相关研究数据，提出一种适用于气液固系统的平均气含率预测模型．基于此预测模型，进一步考虑气相表观速度及表面张力对径向气含率分布的影响，采用粒子群优化算法建立气液两相体系的径向气含率预测模型．结果表明：两相及三相体系平均气含率预测模型充分考虑了气液相表观速度、液相物性、固相物性及管径对平均气含率的影响，相比现有经典平均气含率预测模型，拓宽了适用范围并提高预测精度，其平均绝对百分比误差(meanabsolutepercentageerror,MAPE)分别为17.14%和18.36%，超出90%数据点的相对误差在±30%之内．径向气含率预测模型对靠近管道中心处的气含率预测更加准确，其MAPE可达到12.26%．以上预测模型的建立对理解管内全局及局部传质问题、流化床反应器设计都具有指导意义．

• 单位
  天津大学