W pracy przedstawiono analizę charakterystyki hydrodynamicznej hybrydowego fluidyzacyjnego aparatu airlift z zewnętrzną cyrkulacją cieczy. Aparat ten jest modyfikacją trójfazowego aparatu airlift. Łączy on w sobie zalety zarówno aparatu fluidyzacyjnego pracującego w układzie ciecz-ciało stałe, jak i aparatu airlift. Jedynym z potencjalnych zastosowań aparatu hybrydowego są procesy mikrobiologiczne.
Zaproponowany został własny model hydrodynamiki aparatu wyprowadzony z użyciem metody globalnego bilansu pędu, który następnie został zweryfikowany doświadczalnie. W tym celu zbudowano stanowisko badawcze. Przeprowadzono badania doświadczalne właściwości hydrodynamicznych aparatu. W zakresie przeprowadzonych prac badawczych znalazły się m.in. pomiary prędkości mediów w aparacie, stopnia zatrzymania gazu oraz porowatości złoża fluidalnego. W celu poznania struktury przepływu płynu w aparacie, przeprowadzone zostały badania znacznikowe. Dokonano również symulacji CFD wybranych stref aparatu.
Przeprowadzone badania doświadczalne i symulacje numeryczne umożliwiły identyfikację zjawisk, które nie były pierwotnie uwzględnione w równaniach modelowych oraz na ocenę ich wpływu na właściwości hydrodynamiczne aparatu. Pozwoliło to na modyfikację zaproponowanego modelu analitycznego oraz poprawę jego ilościowego dopasowania do wyników doświadczalnych.
The subject of this dissertation is an investigation of the hydrodynamic characteristics of a hybrid fluidized-bed airlift apparatus with external liquid circulation. The apparatus is a modification of the three-phase airlift reactor. It combines the advantages of both a liquid-solid fluidized-bed apparatus and an airlift apparatus. Potential applications of the hybrid system are microbiological processes.
Own analytical model, derived using the momentum balance, was formulated and verified experimentally. For this purpose a research stand was built. The scope of the research work includes, among others, experimental tests, within which the media velocities in the apparatus, the gas holdup and the porosity of the fluidized bed were measured. Tracer studies were carried out to determine the structure of liquid flow through the selected zones of the apparatus and CFD (computational fluid dynamics) simulations of selected zones of the apparatus were also conducted.
Experimental studies and numerical simulations made it possible to identify phenomena that were not originally included in the model equations and to assess their impact on the hydrodynamic properties of the apparatus. It allowed for modification of the proposed analytical model and improvement of its quantitative adjustment to experimental results.
