[發明專利]一種聲波檢測射流鼓泡反應器的射流深度的方法

在審

• 申請號: 201810631584.0
• 申請日: 2018-06-19
• 公開（公告）號: CN109115306A
• 公開（公告）日: 2019-01-01
• 發明（設計）人: 孫婧元;楊遙;葉天洲;黃正梁;廖祖維;帥云;郭曉云;馬玉龍;葉健;蔣斌波;王靖岱;陽永榮;王穩策
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01F23/296
• 分類號: G01F23/296
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 鄭海峰

本發明公開了一種聲波檢測射流鼓泡反應器的射流深度的方法，通過水聽器接受射流反應器內部的聲信號，分析聲信號的頻率分布，能夠確定氣液射流鼓泡反應器的充分混合區域下邊界，即射流深度，有利于進行操作參數的變化以取得最大生產率。

技術領域

本發明涉及氣液射流反應器的檢測，尤其涉及一種聲波檢測射流鼓泡反應器的射流深度的方法。

技術背景

氣液反應器的型式概括起來，主要有塔式(板式塔、填料塔、鼓泡塔)和攪拌釜式兩大類。氣液反應器的選型主要取決于化學工藝條件。目前工業生產中，以化學吸收為目的的氣液反應器，型式多為板式塔或者填料塔；以制取產品為目的的氣液反應器，大多選取鼓泡反應器和攪拌反應器。

射流鼓泡反應器是一類新型氣液反應器，可代替鼓泡攪拌釜或鼓泡反應器，主要用于制取產品。該反應器通過噴嘴引起的高速射流實現反應器內液液混合及氣液傳質。此外，反應器下部設有鼓泡裝置，通過氣體分布環鼓入氣泡引起液體的局部湍動。相較于鼓泡攪拌釜，該反應器結構簡單，無動部件，制造及維護費用較低。從結構特點上看，是一種結合了均相射流反應器和鼓泡塔的特點及優勢的新型氣液反應器。

射流混合反應器在安裝難易程度、節約能源、降低損耗和密封性能等方面均表現出優勢，因此越來越多地被人們在工業生產中所使用。在射流反應器內，液體利用泵提供的動能經過噴嘴高速噴射進入反應器內，通過湍流噴射來混合可互溶的液體，同時液體射流將鼓泡上升的氣體帶入液面完成氣液相反應。目前可采用多種不同形式的射流入射方式，包括側面進入射流入射、垂直射流入射、從頂部空間以及底部空間射流入射等。射流進入后，會形成氣液充分混合區和非充分混合區，充分混合區的上下邊界即為射流深度。

射流鼓泡反應器內部，當高速射流以一定的速度離開噴嘴出口后，與周圍靜止的流體形成速度不連續的間斷面，而速度間斷面是不穩定的，射流在引起紊動的同時把周圍處于靜止狀態的流體卷吸到射流中，使液體間發生動量、熱量以及質量交換，完成射流與主體液體的混合。隨著射流的發展，被卷吸并與射流一起運動的流體不斷增多，射流邊界逐漸向兩側擴展，流量沿射程增大。由于周圍靜止流體與射流的摻混，對射流產生了阻力，使射流流速降低，能量減弱。撞擊到阻礙物或者能量耗散時會形成向上流動的液體循環。通入氣體后，環狀分布管鼓出的氣泡在上升過程中，受到反應器中心豎直向下的液體射流的剪切分散作用，較好地分布在反應器內，引起周圍液體的局部湍動，使得液體在氣泡的帶動下向上流動，到達液面附近后在反應器壁面處形成向下流動的液體，構成液相流動循環。由于氣液湍動，產生頻率分布極廣的聲波信號。而沒有充分混合區域，速度較低，液體和氣泡均為穩定的流型，產生的聲波信號單一且較低。

當射流角度分別為0°、45°、90°時(與水平方向)，混合時間達到最大值，射流深度最小；而當射流角度與水平呈25-30°和75°時則達到最小值，深流深度最大。

利用水聽器檢測聲波頻率，可以明顯地觀察到當到達一定深度后高頻率突然消失，信號頻率穩定在某一定值附近。

利用水聽器進行頻率檢測，能夠簡便、迅速、快捷地確定充分混合區，即射流深度，不需要其他檢測裝置，對于工業生產的迅速調節具有十分重要的意義。

發明內容

本發明提供一種聲波檢測射流鼓泡反應器的射流深度的方法，能夠及時準確地測定鼓泡反應器的充分混合區域與不充分混合區域的界限，以此對生產參數進行控制。

一種聲波檢測射流鼓泡反應器的射流深度的方法，包括以下步驟：

a、沿氣液射流鼓泡反應器軸向等間距排布水聽器；

b、接收射流鼓泡反應器的聲波信號；