環(huán)流反應器技術(shù)背景：

　　生物發(fā)酵涉及復雜的微生物代謝，生產(chǎn)中的補料量、補料方式、通氣量等都會(huì )對發(fā)酵生產(chǎn)產(chǎn)生影響。氣升式環(huán)流反應器是生物發(fā)酵生產(chǎn)過(guò)程中的一類(lèi)重要設備，它兼具結構簡(jiǎn)單、造價(jià)低、能耗低等優(yōu)點(diǎn)，目前已廣泛應用于化工、生制藥及環(huán)保行業(yè)，它尤其適用于耗氧量較低的生物應過(guò)程（如維生素c的發(fā)酵生產(chǎn)）。由于氣升式環(huán)流反應器內部流態(tài)和傳質(zhì)的復雜性，其優(yōu)化設計問(wèn)題迄今仍未獲決。

　　氣含率和循環(huán)液速是體現氣開(kāi)式環(huán)流反應器性能的2個(gè)重要參數，而反應器中的導流簡(jiǎn)直徑這一結構變量會(huì )對這2個(gè)參數產(chǎn)生影響。本文采用計算流體力學(xué)仿真工具，將重點(diǎn)研究導流簡(jiǎn)直徑對于氣升式環(huán)流反應器內流態(tài)的影響。

　　環(huán)流反應器介紹：

　　環(huán)流反應器是一種新型的多相反應器,它具有較好的傳熱,傳質(zhì)和混合特性,器內布氣均勻,濃度分布均勻,又具有一定的混合和回流作用,在生化過(guò)程,如污水處理,發(fā)酵等以及自引發(fā)和自催化的工藝過(guò)程中有較多的應用。產(chǎn)生環(huán)流的方式大致有三種:

　　1、應用流休靜力學(xué)原理，使流體在不同的環(huán)流區其有相異的持氣率，造成流體中的靜壓差來(lái)產(chǎn)生環(huán)流;

　　2、采用外加機械能(如軸流式推進(jìn)裝置)來(lái)產(chǎn)生環(huán)流;

　　3、應用流體動(dòng)量傳遞原理來(lái)產(chǎn)生環(huán)流，如利用在噴嘴中心噴八液體，在同』心環(huán)中噴人氣體形成液流噴射起到推動(dòng)流體循環(huán)的作用。環(huán)流還有內循環(huán)回流和用外部連通管的外循環(huán)回流兩種。環(huán)流有利于反應物間棍合、擴散、傳熱和傳質(zhì)，既適合處理量大的高勒度或敏感性有機物的反應，也適用于氣一液、液一液、氣一液一固之間的均相及非均相反應。如發(fā)酵器、高環(huán)恢撥基合成反應器

　　環(huán)流反應器工作原理

　　反應器外筒內部有一個(gè)導流筒，將反應器外筒內部劃分為導流筒內側（上升段）和導流筒外側（下降段）2個(gè)區域。初始狀態(tài)的反應器充有常溫液態(tài)水。氣相（空氣）由反應器底部氣體人口噴人反應器，沿上升段上升，并由反應器頂部的排氣口排出。由于反應器上升段和下降段中混合物的氣含率不同，在反應器的上升段和下降段之間形成了靜壓力差，反應器中的液體在氣體的帶動(dòng)下上升至導流筒頂部后，在靜壓力差的推動(dòng)下，再由下降段回流至反應器底部，形成了氣升式環(huán)流反應器內部物質(zhì)循環(huán)流動(dòng)的推動(dòng)力。