Gas-vloeistof en gas-vloeistof-vaste reactoren zijn op grote schaal toegepast in fermentatie, fotosynthetische cultuur, metallurgie, en vele andere processen in de chemische industrie. Nauwkeurige voorspelling van de beldiameter is cruciaal voor het juiste ontwerp, optimalisatie, en opschaling van gas-vloeistof apparaten. Het meeste eerdere onderzoek was alleen gericht op de oppervlakkige gassnelheid van de opening <10 m/s, wat te laag is voor industriële gas-vloeistofreactoren.

Onlangs, een onderzoeksteam onder leiding van Prof. YANG Chao van het Qingdao Institute of Bioenergy and Bioprocess Technology (QIBEBT), Chinese Academie van Wetenschappen (CAS), systematisch de invloed van de diameter van de opening onderzocht, vloeibare viscositeit, oppervlaktespanning en opening oppervlakkige gassnelheid op de beldiameter van gasspargers onder industriële jetting omstandigheden.

In de studie, de beldiameter werd onderzocht in een rechthoekig vat van transparant plexiglas. Bellen werden opgenomen door een spiegelreflexcamera met één lens. Een typisch beeld van bellenvorming wordt geïllustreerd in figuur 1 (a). De belgroottes werden geanalyseerd en berekend met behulp van gepatenteerde software (Chinese Software Copyright Registratienummer:2017SR354522).

Op basis van uitgebreide experimentele resultaten, een eenvoudige correlatie voor het voorspellen van de beldiameter werd voorgesteld met behulp van niet-lineaire kleinste-kwadratenoptimalisatie. De nieuwe correlatie werd met succes gevalideerd door voorspellingsresultaten te vergelijken met experimentele gegevens over een breed scala aan bedrijfsomstandigheden en werksystemen uit de literatuur.

De vergelijking van de resultaten voorspeld door het nieuwe model versus de experimentele gegevens uit ons werk en de literatuur wordt getoond in Fig. 1 (b). Slechts 6,54 procent van de 657 experimentele resultaten verkregen uit de literatuur had afwijkingen van meer dan 30 procent, wat aangeeft dat de voorgestelde correlatie in dit werk uitgebreid en met redelijke nauwkeurigheid kan worden toegepast.

Deze bevindingen zijn gepubliceerd in Chemische Ingenieurswetenschappen .