【正文】 （2） 固相含率及其分布 固體顆粒懸浮在液體中，主要受來自液體的曳力和湍動分散、以及氣泡尾渦的作用而處于流化狀態(tài)。關于氣含率隨各因素的變化關系總結如下： 1) 表觀氣速：在一般情況下，床層平均氣含率隨表觀氣速的增大而增大，在均勻鼓泡區(qū)，局部氣含率與氣速速度成線性關系，但是在劇烈湍動流下，床層[11]。一般認為，在淤漿鼓泡床中的存在三種流型： ①均勻鼓泡流：對應于低、中氣速（和高液速）條件，特征是氣泡尺寸小且在床 層中均勻分布，沒有大尺度的液體環(huán)流。 （3）傳質(zhì)性能：軸向擴散系數(shù)、停留時間分布、流體固體、流體流體間對流傳質(zhì)系數(shù)。在SBCR 內(nèi)部，結構簡單、熱容量大、燃燒強度高、排放污染物質(zhì)少且容易處理、傳熱強度高等優(yōu)點，所以既可以用于慢熱的反應又可以用于強熱的反應[4]?？紤]到電石生產(chǎn)的特點為固固多相接觸反應，而且反應器是實現(xiàn)有效化學轉(zhuǎn)化的場所，反應的宏觀性能取決于反應器內(nèi)的反應狀態(tài)和過程。從長遠利益考慮，發(fā)展電石行業(yè)符合我國“富煤少油”的國情，如何促進我國電石行業(yè)的健康、和諧發(fā)展值得不斷探索。作為新型電石生產(chǎn)反應器開發(fā)的第一步，本文研究其多相流動特性，也即在冷態(tài)條件下，對淤漿鼓泡床而言，主要考察操作、物性及幾何參數(shù)與物料相分布、相接觸、相混合特性的關系及規(guī)律；對氣流床反應器，主要考察分析了床層的壓降、床層內(nèi)局部氣速沿軸向及徑向的分布和在氣固兩相條件下床層內(nèi)固體顆粒濃度沿反應器軸向及徑向的分布規(guī)律，據(jù)此分析反應器的可行性，為新型電石反應器的研發(fā)提供借鑒和參考。 取決于不用的應用環(huán)境，SBCR 的形式多種多樣；基本地，可以按照操作模式和有無內(nèi)構件加以分類。 流型 （1）流型的界定：多相流雖然存在相界面，但在各相內(nèi)部仍可定義層流或湍流，例如在多相流的Huler[8]模型中，但在物理上，作為非均相混合物整體，流型界定一般是以流動的宏（表）觀特征為依據(jù)的。相含率指單位體積床層中某相的體積分率。 5) 顆粒直徑：在反應器內(nèi)，當固體顆粒的直徑非常小的時候，床層不的氣含率隨著小顆粒直徑的變大而變大，但是大到一定值時，床層的平均氣含率隨著其小顆粒的直徑而變小。 ①表觀氣/液速：固相含率隨著表觀速度的增大而趨于均勻，當氣流速度增大時，有更多的固體顆粒被帶到床層更高的位置。所以根據(jù)此研究結果床層內(nèi)的氣泡含率和上升速度可以分成大氣泡群和小氣泡群來研究[22]。 攝像法[25]是運用高速的面陣攝像頭(CCD）來采集反應器內(nèi)的變化情況的圖片，此方法的前提是床層內(nèi)部的其他因素干擾少能、見度較高時，可直接的觀察到床層內(nèi)部氣泡的運動規(guī)律。兩種方法都需要精密的實驗設備作為實驗的手段，在一些實驗條件不是很成熟的時候，通常采取直接取樣稱重法，這種方法是一種很簡單的方法，原理是通過取樣管把漿液取出來，烘干后稱重，這樣就可以得到床層內(nèi)某一局部的固相含率，取樣法需要的實驗儀器簡單、費用低，在科研的領域被廣泛的運用。但是流化床本身存在一定的缺點。 （2）床層內(nèi)溫度的分布均勻，適合強熱的反應過程。反應器內(nèi)顆粒性質(zhì)的測量方法有下面幾種： （1）顆粒直徑。 （2）顆粒密度。 （1）壓差的測量。 （3）固體顆粒濃度的測量。固體顆粒運動速度的測量技術主要有攝像法[39]、光纖速度測量系統(tǒng)、多普勒激光測速儀[40]等。在冷態(tài)條件下，本文研究其多相流動特性，重點考察和分析了床層的壓降、床層內(nèi)局部氣速沿軸向及徑向的分布和在氣固兩相條件下床層內(nèi)固體顆粒濃度的分布規(guī)律，據(jù)此分析反應器的可行性，為新型電石反應器的下一步研發(fā)提供借鑒。最后，對得出的實驗數(shù)據(jù)進行了相關的分析比較。在不同的靜液高度下，沿床層軸向的局部平均氣含率先增加再減小，在 H= m 處達到最大值，所以在淤漿鼓泡床內(nèi)存在一個床層局部平均氣含率最大的部位，該床層部位最有利于氧熱反應合成電石。 （2）床層局部氣速沿反應器軸向的分布隨著噴氣速度的增大而減小，并在軸向位置H= m 時局部氣速達到最小；在同一氣速下，床層局部氣速沿反應器徑向分布隨著 r/R 的增加而減小，且減小的幅度在增大，在接近床層器壁時達到最小；隨著噴射速度的增加，局部氣速也隨之增加，預熱段和過渡段的局部氣速分布要比反應段要均勻。 。 （3）反應器內(nèi)不同軸向位置的固體顆粒濃度在較低氣速時，較低軸向位置的顆粒濃度分布較均勻，隨著軸向位置的增加，固體顆粒濃度在減少，當氣速 Ug m/s時，固體顆粒濃度在床層軸向位置上先增大后減?。徊⑶夜腆w顆粒濃度在 H= m 時最大。 （5）在一定的表觀氣速范圍內(nèi)，固含率在反應器軸向分布隨表觀氣速增大趨于均勻，但是當氣速過大反而會使固含率在軸向有較大的分布梯度，尤其是在高固體進料量時這種作用更為明顯。在一定的靜液高度范圍內(nèi)，靜液高度對床層平均氣含率不成線性關系，靜液高度H= m 時全床層平均氣含率達到最大；當有內(nèi)構件時，由于內(nèi)構件加大了氣體的流速，導致此時的全床層平均氣含率較無內(nèi)構件高。本文根據(jù)電石生產(chǎn)新工藝，針對該工藝，首先選取淤漿鼓泡床反應器進行初步研究，相對于以前的實驗，本課題從電石的制取方法和實驗手段上進行新的探索和嘗試，并且結合電石生產(chǎn)的特性和淤漿床反應器的特性，對將淤漿床反應器應用于電石生產(chǎn)進行初步研究，從嶄新的應用角度研究多相傳遞對淤漿床反應器反應性能的影響。由中科院過程所研制的 PC6D型光纖測試系統(tǒng)被廣泛運用在反應器內(nèi)部顆粒速度的測量上，此方法簡單快捷，精度較高，且設備小巧靈活。其主要的原理