优化散射管设计提升鼓泡塔气体分布与传质效率

本文主要探讨的是散射管在气体鼓泡塔中的关键作用以及其对流场分布的影响。鼓泡塔作为一种在生物化工和烟气处理等领域广泛应用的设备，其高效气-液传质性能对于污染物的去除有着显著贡献。散射管作为气体分布器，其几何尺寸和结构设计直接影响着气液两相之间的传质效率。 作者采用专业的CFD（计算流体动力学）软件Fluent进行模拟研究，采用了双流体方法和群体平衡模型（PBM）来建立三维模型，确保了模拟的精确性。研究过程中，他们特别关注了散射管所在圆环直径d的不同设定，如0.375D、0.5D、0.625D和0.75D，这些数值相对于鼓泡塔的直径D。研究重点在于分析这些变化如何影响整体和局部的气含率（即气泡与液体接触的体积百分比）、液相循环速度以及平均气泡直径。 实验结果显示，随着散射管分布环直径的增加，整体气含率呈现先增后降的趋势，而平均气泡直径则经历了一个先减小再增大的过程。具体来说，当散射管的直径设置为0.5D时，鼓泡塔的整体气含率和液相循环速度达到峰值，这意味着在这个配置下，气液接触最充分，传质效率最高。同时，平均气泡直径最小，表明气泡分散更均匀，有利于提高反应效率。 这一研究对于优化鼓泡塔的设计具有重要意义，尤其是在实际应用中，通过精确控制散射管的尺寸和布局，可以有效地改善气液混合效果，从而提升设备的性能，降低能耗，提高污染物处理能力。此外，该研究也为其他类似工业过程中的气体分布器设计提供了有价值的参考依据，促进了清洁能源技术的发展。