關於氣體分布器的結構說明

關於氣體分布器的結構說明

    氣體分布器是利用氣體噴射器的原理進行製造的，現在討論發酵工程中，發酵罐底部的氣體分布器的結構原理，就要先搞清理氣體噴射器的結構原理才能相應搞清楚氣體分布器。

氣體噴射器是一種利用射流的紊動擴散作用使不同壓力的2股流體相互混合，並引發能量交換的流體機械。其工作原理是高壓流體(也稱工作流體) 通過噴嘴將其壓力能轉變為動力能，在噴嘴的出口形成低壓區卷吸低壓流體(也稱引射流體)進人混合室後形成單一均勻的混合流體，此混合流體經擴散管的降速增壓之後被排出。由於噴射器結構簡單，維修費用少，對被抽介質無嚴格要求，抽氣量大，工作壓力範圍寬。

噴射器一般由噴嘴、吸人室及擴散管3部分構成，其中擴散管由混合段、喉管及擴散段3部分組成，典型結構見下圖，影響噴射器工作性能的因素主要由噴射器結構參數和操作工況來決定。前者主要包括1、噴嘴結構，2、噴嘴與擴散管麵積比，3、噴嘴出口至混合室入口的距離4、擴散段長度等參數。後者包括1、工作流體壓力P_工 ，2、引射流體壓力P_引 ，3、混合流體壓力P_混 。

噴射係數u和混合流體壓力與引射流體壓力的比值(簡稱壓縮比)隨噴嘴與擴散管麵積比的變化而變化，在所有這些條件中存在一個最優麵積比和最大的噴射係數的匹配

qmh —— 引射流體質量流量，kg／s

qmp—— 工作流體質量流量，kg／s

u——噴身t係數，U=q h／g

Ma—— 馬赫數

X— 噴嘴人口到噴射器出口的變量值，m

L—— 噴射器全長，m

混合室截麵積與噴嘴截麵積之比對噴射效果的影響，其研究結果表明，對應於一定的麵積比，存在著一最大噴射係數和最大壓力比的匹配。

同時還要解釋噴射嘴與混合室的距離對混合效果有很大影響。

工作氣體在噴嘴出口截麵上的流束具有均勻的速度場，當工作氣體流出噴嘴後，在噴嘴出口附近形成低壓區，來自混合室的引射液體流向噴嘴並與工作氣體相混合，一起形成紊流邊界層，被裹挾的引射液體與工作氣體一起流入混合室從而完成對引射液體抽吸。

當噴嘴出口離混合室距離過小，引射液體的流量很小，主要原因是，引射液體與工作氣體沒有充分的混合時間和長度，同時，由於噴嘴的阻擋，引射液體流入混合室的流通麵積也比較小，使得引射液體流量不夠，噴射器的性能不佳。

隨著距離的增大。工作氣體從噴嘴的出口有足夠的時間和長度來引射液體，使得引射液體的流量足夠大，能夠一起混合流入混合室，達到一個比較大的噴射係數。

當提高到一定的臨界值時．由於噴嘴出口到混合室有一段距離。工作氣體在此過程會迅速擴散，而混合室的麵積是一定的，工作氣體占據了混合室入口的大部分麵積，相應造成引射液體通過混合室的麵積急劇變小，其流量降低。同時引射液體會在吸入室內產生回流現象，從而降低整個循環的噴射係數，使得混合效率降低，尤其噴嘴出口到混合室入口距離過大的時候，工作氣體完全占據了混合室，甚至會使工作氣體流動麵積大於混合室通道的麵積，造成工作氣體的回流，幾乎不能引射任何引射液體，使得整個噴射係數急劇下降， 整個循環根本無法進行。其設計的好壞是整個係統能否正常運行的關鍵。研究噴嘴出口到混合室入口的不同距離對噴射係數的影響，得出了對於一個給定的噴射器，存在一個噴嘴出口到混合室人口距離的最佳值使其獲得最大的噴射係數，距離過小沒有足夠的時間和長度引射液體，距離太大引射液體會產生回流現象，從而整個氣液混合循環的效率值會降低。

相關參數的計算原理如下：

具體參數還要考慮到實際運用過程中各種情況進行相應的參數確認。此過程是複雜的過程，僅靠理論計算，不能得到一個最優比，還要通過實驗，校正過程才能得到一個合理有效數據。