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Keywords:

  • Keywords: bubble columns;
  • gas holdup;
  • momentum

Abstract

Experiments conducted in 0.15 m diameter bubble columns using water and non-aqueous liquids have shown that the gas velocity at which transition from the bubbly flow to the churn-turbulent flow regime occurs is a function of gas density. The transition velocity increased with increasing gas density. The direct effect of gas density on gas holdup in the bubbly flow regime is small with only a slight increase in holdup being observed at higher densities (ϵG α ρg0.04). In the churnturbulent region a much greater effect of gas density on gas holdup was observed. These differences were found to be a direct function of the differences in holdup values at the transition points. Gas holdup was found to be a function of the gas phase momentum. In the bubbly flow regime holdup was directly proportional to momentum while in the churn-turbulent regime holdup was proportional to momentum to the one third power.

Reasons for this behaviour are discussed, as well as the implied effects on liquid mixing in bubble column slurry reactors. The effects of gas density may offer an explanation for some apparently anomalous published results.

Des expériences menées dans des colonnes à bulles de 0,15 m de diamètre avec de l'eau et des liquides non aqueux ont montré que la vitesse de gaz à laquelle se produit la transition entre le régime bouillonnant et le régime turbulent est une fonction de la masse volumique du gaz. La vitesse de transition augmente avec la masse volumique du gaz. L'effet direct de la masse volumique de gaz sur la rétention de gaz dans le régime bouillonnant est faible, et seule une faible augmentation de la rétention est observée à de fortes densites (ϵG α ρg0.04). Dans la zone turbulente, un effet beaucoup plus grand de la masse volumique du gaz sur rétention de gaz a été observé. Ces différences sont selon nos observations une fonction directe des différences dans les valeurs de rétention aux points de transition, On a trouvé que la rétention de gaz était une fonction du moment de phase gazeuse. Dans la zone bouillonnante, la rétention se montre directement proportionnelle au moment, tandis que la rétention en régime turbulent est proportionnelle au moment à la puissance en tiers.

On explique les raisons de ce comportement ainsi que ses effets sur le mélange liquide dans les réacteurs à boue à colonne bouillonnante. L'effet de la masse volumique au gaz pourait permettre d'expliquer certains résultats publiés apparemment anormaux.