Applied Chemistry for Engineering (공업화학)

The Korean Society of Industrial and Engineering Chemistry (한국공업화학회)
권호 표지

Hydrodynamics and Liquid Flow Characteristics in an Internal Circulation Airlift Reactor using a Single Nozzle

단일노즐을 사용한 내부순환 공기리프트 반응기에서 수력학과 액체의 흐름특성

  • 김종철 (명지대학교 공과대학 화학공학과) ;
  • 장서일 (명지대학교 공과대학 화학공학과) ;
  • 손민일 (명지대학교 공과대학 화학공학과) ;
  • 김태옥 (명지대학교 공과대학 화학공학과)
  • Received : 1997.07.02
  • Accepted : 1997.09.12
  • Published : 1997.10.10
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Abstract

The hydrodynamics and the liquid flow characteristics were investigated in an internal circulation airlift reactor with a single nozzle as a gas distributor. In an air-water system, the gas holdup in the individual flow zone and the impulse-response curve of tracer were measured at various gas velocities and reactor heights. Experimental results showed that for the higher gas velocity(>about 8 cm/s), the flow behavior of bubbles in the riser was turbulent flow due to strong bubble coalescences and the axial height of dispersion zone of large bubbles having uniform sizes in the downcomer was decreased with increasing gas velocity. And mean gas holdups in the individual flow zone and the reactor were increased with increasing gas velocities and were decreased with increasing heights of the top section of the reactor and it was decreased with increasing the height of the top section and gas velocity. Flow characteristics of liquid in the riser and the downcomer was tend to access to plug flow and the overall flow behavior of liquid was mainly varied with the size of the top section which it was assumed to be perfect mixing zone. In these conditions, liquid circulation velocities were increased with increasing gas velocities and they were higher than those by using other gas distributors.

기체분산기로 단일노즐을 사용한 내부순환 공기리프트 반응기에서 수력학과 액체의 흐름특성을 해석하였다. 실험은 공기-물계에서 기체속도와 반응기의 높이를 변화시키면서 국부지역의 기체체류량과 추적자의 충격-응답곡선을 측정하였다. 실험결과, 약 8 cm/s이상의 기체속도에서 상승관은 기포가 강한 합체를 일으키는 난류흐름을 나타내었고 하강관에서는 균일한 크기의 큰 기포들이 분산된 지역까지의 축방향 높이가 기체속도의 증가에 따라 감소하였다. 그리고 국부지역과 반응기 전체의 평균 기체체류량은 기체속도가 증가할수록 증가하였고 반응기 상부지역의 높이가 증가할수록 감소하였다. 또한 혼합시간은 기체속도보다 반응기 상부지역의 높이에 크게 영향을 받으며 이들이 증가할수록 감소하였다. 상승관과 하강관에서 액체의 흐름은 플러그흐름에 근접하였고 환전혼합흐름으로 볼 수 있는 반응기 상부지역의 크기에 따라 반응기 전체의 액체흐름특성이 크게 변화하였다. 이때 액체의 순환속도는 기체속도가 증가할수록 증가하였고 다른 기체분산기에서 보다 상당히 큰 값을 나타내었다.

Keywords

Acknowledgement

Supported by : 명지대학교

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