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无内构件的气液鼓泡塔反应器内气泡聚并和返混现象严重,难以满足生产工艺的要求。采用填料作为内构件强化鼓泡塔内的气液接触有较好的效果,然而目前对不同类型和规格填料作用下气液鼓泡塔的流体力学性能缺少定量的研究,也没有关于填料作用下气泡直径、气含率和气液相比表面积的数学关联式的文献报道。本文通过一系列冷模实验对以填料为内构件的鼓泡塔流体力学性能进行了定量研究,为气液鼓泡塔反应器的设计和放大研究提供依据。首先采用气体进口为单孔板和多孔分布板的形式,研究无内构件鼓泡塔内气泡的流体力学行为。结果表明单孔鼓泡时气泡初始形态为扁平状,聚并和破碎现象严重;采用多孔板鼓泡时,孔径为1mm、开孔数为16时气泡尺寸最小,但气泡分散程度仍不高,气泡仍较大,需要采用内构件进一步强化气液鼓泡塔内的气液接触。在此基础上对散装填料装填的鼓泡塔流体力学特性进行了研究,结果表明Φ10的θ环和Φ25的鲍尔环切割气泡效果最好,其作用下的气泡Sauter平均直径最小。Φ25鲍尔环作用下的气泡Sauter平均直径更小,但θ环填料层滞留气泡较多,导致气含率更高;相比较Φ25鲍尔环作用下的气液相比表面积更大,强化效果最好。构建了鲍尔环作用下气泡直径、平均气含率、气液相比表面积的数学关联式,误差分析表明关联式具有较好的相关性。进一步研究了孔板波纹和丝网波纹两种规整填料为内构件的鼓泡塔反应器的流体力学性能,结果表明500Y孔板波纹填料和500BX丝网波纹填料切割气泡效果最好,其作用下的气泡Sauter平均直径最小。500BX丝网波纹填料作用下Sauter平均直径更小,但500Y孔板波纹填料作用下的气含率更高,致使500Y孔板波纹填料作用下的气液相比表面积更高。对孔板波纹填料和丝网波纹填料作用下的气泡直径、气含率、气液相比表面积构建数学关联式,其计算值与实验值较吻合。对Φ25鲍尔环、500Y孔板波纹填料和500BX丝网波纹填料作用下的传质特性参数进行研究,结果表明500Y孔板波纹填料作用下的气液相比表面积、体积传质系数最大,强化鼓泡塔气液传质效果最好。