Simulations of Bubble Column Reactors Using a Volume of Fluid Approach: Effect of Air Distributor

Abstract

Two- and three-dimensional numerical simulations have been performed on a laboratory scale bubble column reactor using a volume-of-fluid approach. The effect of hole-size and superficial gas velocity on the bubble size distribution and their trajectories has been investigated on a 20 cm diameter and 1 m high cylindrical reactor. All simulations were performed in a transient manner using a FLUENT solver. Surface tension between two phases has been modelled as a body force with a constant value. Turbulence was modelled using the k-ϵ turbulence approach. A comparison between simulation predictions and the reported experimental studies has shown a good agreement.

On a effectué des simulations numériques bi et tridimensionnelles dans un réacteur à colonne à bulles à l'échelle de laboratoire à l'aide d'une approche volume-de-fluide. L'effet de la taille du trou et de la vitesse de gaz superficielle sur la distribution de tailles des bulles et leurs trajectoires a été étudié dans un réacteur cylindrique de 20 cm de diamètre et de 1 m de hauteur. Toutes les simulations ont été réalisées selon un mode transitoire à l'aide du logiciel FLUENT. La tension de surface entre deux phases a été modélisée comme une force volumique avec une valeur constante. La turbulence a été modélisée par la méthode de turbulence k-ϵ. Une comparaison entre les prédictions des simulations et les études expérimentales mentionnées montre un bon accord.