[发明专利]一种非透明鼓泡床内气含率的测量方法

说明书

技术领域

本发明属于一种气液鼓泡床内气含率的测量方法，特别适用于常压或加压非透明装置内气含率的监测。

背景技术

鼓泡床反应器凭借其相际接触面大、传递效率高、结构简单和操作稳定等优点而成为气液两相进行质量、动量和能量传递及化学反应的重要设备，广泛用于化工、石油、环境、医药等过程领域。气含率及其分布直接影响到流型和液体速率分布等流体动力学特性，进而影响到过程的传质和传热行为以及产品的转化率和收率。因此，气含率的确定有助于理解床内介质之间的传质和传热行为，为适宜反应条件的确定提供技术保障。

目前，常用的气含率测量方法包括床层膨胀法、光纤法、电导法、射线法和差压法等。其中，床层膨胀法最为简单和直观，其通过测量进气前后床层的高度得到床内整体气含率，不足之处是仅能用于室温和常压的透明鼓泡床装置；光纤法或电导法能够获得较详细的局部气含率信息，缺陷是一般只能测量气速较小时的情况，气速较高时探针容易损坏，此外，作为接触式测量方法，光纤法和电导法都会对床内流场产生干扰，在直径较小的鼓泡床内表现的更为明显；射线法是一种非接触式测量方法，原理是根据射线透过介质后产生的衰减度来计算床内的气含率，由于射线具有辐射性，因此使用过程中需要较高等级的安全措施；差压法可以测量非透明鼓泡床内的气含率，但装置相对复杂，并且测量精度容易受外界条件干扰。

发明内容

本发明的目的是提供一种简单的非透明鼓泡床内气含率的测量方法。

本发明的目的主要通过在待测非透明鼓泡床体上外接一个液位计，通过读取进气前、后液位计示数，计算床内的气含率。具体实施步骤是，鼓泡床内液面高度低于液位计上端口时，气含率计算公式为：

ϵ=h-h0Hc---(1)]]>

若床内液面高度高于液位计上端口时，气含率计算公式为：

ϵ=1-hh2---(2)]]>

其中：ε为气含率；h₀和h分别为鼓泡床通气前后对应的液位计示数；h₂为液位计高度；H_c为气体分布板到液位计下端口的距离。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

□本发明是非接触测量方法，对鼓泡床的流场没有任何影响；

□能够用于加压非透明反应器内气含率的测量；

□所需测量数据量少，计算方法简单，易于操作，特别适合于现场监测。

附图说明

图1是本发明气含率液位计法两种不同情况示意图；

图2是本发明实施例中气含率液位计法数据处理图；

图3是本发明实施例中液位计法与差压法比较图

具体实施方式

先在鼓泡床内加入一定量液体使其液面超过液位计下端口，并记录液位计示数h₀；随后向床内通入气体，液位计示数也随之上升，系统稳定后，记录液位计示数h。由于待测装置的非透明特性，无法观察得到床内液面的实际高度，因此只能通过事先设置的液位计来间接测量床内液面高度。为了保证实验数据的可靠性，液位计内只能有液相存在。根据理论分析，采用此方法测量气含率具体为床内液位低于和高于液位计上端口两种情况(如图1所示)。

当床内液位低于液位计上端口(见图1A)，根据压力平衡方程得：

ρ_mixgh₁＝ρ_lgh    (3)

而气液混合密度为：