Effects of design and operating parameters on hydrodynamics of circulating bubble columns with open channel gas separators تأثير عوامل التصميم والتشغيل على هيدروديناميكية أعمدة الفقاعات الدوارة ذات فواصل الغاز المفتوحة

Abstract

تم معمليا دراسة هيدروديناميكية أعمدة الفقاعات الدوارة ذات فواصل الغاز المفتوحة عملت الدراسات الهيدروديناميكية تحت تأثير ثلاثة عوامل للتشغيل وعامل واحد للتصميم عوامل التشغيل الثلاثة هي سرعة الغاز السطحية في العمود الصاعد UGR وخاصية الانتشار الغازي مع السائل وكفاءة فاصل الغاز TVR، أما عامل التصميم فكان عامل التكبير من حيث مساحة مقطع العمود الهابط إلى العمود الصاعد AD AR تم تغيير قيم وخاصية الانتشار الغازي مع السائل باستخدام محاليل ذات تراكيز مختلفة من مضادات الرغوة والأغوال ومواد صلبة معلقة مبتلة تم عمل جميع التجارب باستخدام الماء والغاز المضغوط من نظام الإمداد العام في الجامعة تم تقليل تأثير تغير العوامل الهيدروديناميكية المتعلقة بنوعية الهواءالماء عن طريق استخدام عينات متناسقة من أجل الحصول على نتائج ممكنة الإعادة وضحت النتائج لأي نظام مكون من الغازالسائلمادة مضافة أن هناك قيمة مثلى لحجم السائل في فاصل الغاز TVRO التي تعطي أقل قيمة لإعادة تدوير الغاز في العمود الهابط عند أي قيمة لـ AD AR وTVR وجد أن تأثير مضاد الرغوة والجسيمات الصلبة المعلقة المبتلة يقلل من الكسر الغازي، بينما وجود الأغوال يزيد الكسر الغازي عند TVRO فإن كفاءة فاصل الغاز تتحسن بشدة عند زيادة معامل التكبير AD AR سرعة تدوير السائل زادت في وجود مضاد الرغوة ولكنها قلت في وجود الجسيمات الصلبة لقد وجد أن ظروف التشغيل والتصميم كانت أحسن عند معامل التكبير AD AR 055 ونسبة الحجم TVR > 20 % من التي وجدت عند AD AR 025 وذلك لجميع المواد المضافة التي استخدمت

Hydrodynamics of two external loop circulating bubble columns with open channel gas separators were investigated experimentally The hydrodynamics were studied under the effects of three operating parameters and one design parameter The operating parameters were superficial gas velocity in the riser UGR gasliquid and efficiency of gas separation TVR The design dispersion property parameter was the scaleup factor of the riser to downcomer crosssectional area AD AR The gasliquid dispersion property was varied by using various concentrations of additives like antifoam alcohol and wettable suspended solids All experiments were conducted using compressed air and tap water from the university main supply system Timedependent hydrodynamics variation related to airwater quality was minimized by using consistent airwater samples in order to satisfy experimental reproducibility The results show that for any gasliquidadditive system there is an optimum volume of the liquid in the gas separator TVRO that gives the minimum gas recirculation in the downcomer At any AD AR and TVR the effects of antifoam and suspended solids were found to reduce the gas holdup while the alcohols were found to increase gas holdup At TVRO the efficiency of the gas separator was improved significantly by increasing the scaleup factor AD AR Liquid circulation was increased in the antifoam system but reduced in the presence of wettable suspended solids The results of this study indicate that the design and operating conditions were better at scaleup factor AD AR 055 and volume ratio TVR > 20 % than that at AD AR 025 for all the additives investigated