登录

填料床反应器中的单相和两相流

Overview

资料来源: 凯瑞先生和迈克尔 g. 本顿, 路易斯安那州立大学化学工程系, 巴吞鲁日, LA

本实验的目的是确定典型填料床反应器在单相和两相 (气-液) 流中不的大小, 并评价该不对压降的影响。通过使用示踪剂, 引入了停留时间分布和散布的概念, 这些概念与物理不有关。

单相流中的通入可以沿壁或通过床横断面的较大部分的优先流发生。两相流动中的窜流可能是由更复杂的原因造成的, 而简单的两相流理论很少能预测填料床内的压降。设计目标总是通过找到最佳的床和颗粒直径为设计流速和通过包装一张床在某种程度上减到最小解决的通灵的范围。它总是重要的是要量化多少不可能发生, 并通过设计的单位来解释其发生。

渗透仪器测量压降, p, 和浓度的示踪剂 (染料) 离开水平填充床的装甲玻璃无论是水, 空气, 或两相流 (图1和 2)。水通过一个控制阀进入, 可以通过手动阀到任何五病床 (48 "长, 3" 身份证) 与不同大小的玻璃珠倾倒 (随机) 填料。压力降是用压力变送器测量的。水流由差压 (DP、节流孔) 发射机和气流通过干燥测试仪 (类似于家用煤气表) 测量。染料样品通过自动取样阀向上游注入。从床上染料的出口浓度是用紫外-可见光谱仪测量的。通过试验计算了居住时间分布, 并与填料床的色散理论的预测结果进行了比较。将在5床上研究两相流, 其中含有最大的颗粒。

Figure 1
图 1: 设备的过程和仪表图

Figure 2
图2。设备的3维渲染。床 #1 在顶部, 床 #5 在底部。水控制阀在左边 (红色阀盖)。DP 发射机在顶部中心 (蓝色)。

Procedure

1. 启动设备

该装置主要通过分布式控制系统接口进行操作。烫发P & ID 示意图出现, 打开/关闭自动阀门是点, 并单击。

  1. 要建立 #4 或 #5 的水流, 请打开正在测试的床上的进出阀和供水螺线管。
  2. 使用流量控制器启动水流经床, 逐步提高。良好的出发点是400毫升/分钟的床 #4 和500毫升/分钟的床 #5。在床上监测压差压力。改变流量, 以涵盖整个可能范围的 DP 发射机。
  3. 对光谱仪设备进行通电, 并与控制台建立通信。光谱仪程序详细的操作手册 (SpectraSuite)。将提供荧光染料标准的光谱仪的校准。
  4. 在床上 #4 和5使用 50 ppm 染料作为示踪剂, 每张床的平均流速为一个示踪试验。
  5. 将光谱仪探针插入探针取样点 (图 1)。在烫发界面, 将注入阀状态从 "运行" 改为 "充电"。
  6. 使用提供给样品阀的注射器注入示踪剂。将状态更改为 "正在运行"。
  7. 通过改变它的状态回到 "充电", 分离和装载注

Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Results

在从光谱仪信号中减去适当的基线 (如有必要) 后, 获得 RTDs (E 曲线, 使用方程式 1-2)。在图 3中, 对床 #3 (此处未使用) 进行基线校正的示例。用方程1-3 计算了平均孔隙度、示踪质量、平均值的停留时间、方差和方差除以 RTDs 的均方平方. 比较计算的示踪剂质量与注入质量-如果它们不在预期精度内, 请检查基线是在分光计测量中确定的 (也许不同)。研究?...

Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Application and Summary

在这个实验中, 水平填料床的实际流动行为, 无论是在单和两相流, 与更简单的理论模型的压力下降和分散 (流扩散在轴向, 偏离了堵塞流)。示踪试验在探测不 ("窜") 中的效用已被证实, 甚至已经表明, 从示踪试验中计算出的某些指标可以给出窜流原因的一些概念。这些计算使用示踪剂测试, 如计算电子曲线, 通常被称为 "停留时间分布" (RTD) 理论。

单相水流中的窜流可以沿壁或任...

Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

References
  1. Encyclopedia of Chemical Engineering Equipment." Distillation Columns. http://encyclopedia.che.engin.umich.edu/Pages/SeparationsChemical/DistillationColumns/DistillationColumns.html. Accessed 9/22/16.
  2. Encyclopedia of Chemical Engineering Equipment." Absorbers. http://encyclopedia.che.engin.umich.edu/Pages/SeparationsChemical/Absorbers/Absorbers.html. Accessed 9/22/16.
  3. Nevers, N., Fluid Mechanics for Chemical Engineers, 3rd Ed., McGraw-Hill, 2004, Ch. 11. A derivation can be found in: M.M. Denn, "Process Fluid Mechanics", Prentice-Hall, 1980, Ch. 4.
  4. Fogler, H.S., "Elements of Chemical Reaction Engineering", Prentice-Hall, 2006, Ch. 13.1-13.3 and 14.3-14.4 (dispersion models); Levenspiel, O., "Chemical Reaction Engineering", 3rd Ed., John Wiley, 1999, Ch. 11 and 13 (dispersion models); Missen, R.W., Mims, C.A., and Saville, B.A., "Introduction to Chemical Reaction Engineering and Kinetics", John Wiley, 1999, Ch. 19 and 20.1.
  5. Levy, S., "Two Phase Flow in Complex Systems", John Wiley, 1999, Ch. 3.
Tags

跳至...

0:07

Overview

1:08

Principles of Flow in a Packed Bed

4:14

Reactor Start-up

5:15

Tracer Test

6:09

Two-phase Flow Experiment

7:26

Data Processing and Results

8:50

Applications

10:20

Summary

此集合中的视频:

article

Now Playing

填料床反应器中的单相和两相流

Chemical Engineering

18.7K Views

article

测试芬管热交换器的传热效率

Chemical Engineering

17.7K Views

article

利用托盘干燥器研究对流和导电传热

Chemical Engineering

43.6K Views

article

丙二醇溶液的粘度

Chemical Engineering

31.9K Views

article

硅铝粉的法

Chemical Engineering

9.5K Views

article

用挤出法论证幂律模型

Chemical Engineering

9.9K Views

article

气体吸收器

Chemical Engineering

36.3K Views

article

汽液平衡

Chemical Engineering

85.7K Views

article

回流比对塔板蒸馏效率的影响

Chemical Engineering

76.6K Views

article

液-液萃取效率

Chemical Engineering

47.9K Views

article

液相反应器: 蔗糖反转

Chemical Engineering

9.5K Views

article

水杨酸的化学改性结晶

Chemical Engineering

23.9K Views

article

烷的加入聚合动力学

Chemical Engineering

15.9K Views

article

催化反应器: 乙烯加氢

Chemical Engineering

29.6K Views

article

旋转和寒意

Chemical Engineering

7.2K Views

JoVE Logo

政策

使用条款

隐私

科研

教育

关于 JoVE

版权所属 © 2025 MyJoVE 公司版权所有,本公司不涉及任何医疗业务和医疗服务。