邓斌，戴干策

（华东理工大学化学工程联合国家重点实验室，上海 200237）

引 言

圆盘反应器中水平轴旋转带动垂直圆盘，从釜体内拖曳液体，在圆盘表面形成不断更新的液膜。圆盘反应器早期用于废水处理及血液中氧传递。20世纪60年代应用于合成纤维聚酯，并获得成功[1]。90年代以来，应用范围进一步扩大，包括柠檬酸生产[2]、光催化[3]、精细化工[4]、石油回收[5]、微生物燃料电池[6]等。工业应用推动了圆盘反应器的研究。Bintanja 等[7]、Zeevalkink 等[8]、Afanasiev 等[5]研究了圆盘表面膜厚的影响因素，获得了膜厚分布规律。Zeevalkink 等[9]、Kubsad 等[10]考察了圆盘反应器的传质特性。王良生[11]、周贤爵[12]对聚酯工业中圆盘反应器的持液量和轴功率等进行了系统研究。尽管对圆盘反应器的流动与传质研究有所进展，但液膜表面更新这一重要特性至今研究甚少。

表面更新概念始于Danckwerts[13]，考察气液界面传质，认为液相主体内的湍流旋涡或流体微团迁移到相界面，进行物质和能量交换，一段时间后界面微团流体被新的微团取代，进入主体内，完成更新。这一概念从20世纪50年代初期提出就曾经引起广泛关注。20世纪60～70年代，对低黏物系，Perlmutter[14]、Harriott[15]、Koppel[16]、Chung 等[17]诸多学者对表面更新理论提出了不同程度的修改，概念上都更为合理，但是对更新频率、旋涡表面停留时间这些关键参数仍未给出简要的计算方法。

对中高黏度物系，表面更新特性更为重要。Murakami 等[18]在1972年根据拉丝模型估算聚酯圆盘反应器内液膜的表面更新频率为0.8～80 s-1。Biesenberger 等[19]在1983年提出随机表面更新模型和选择性表面更新模型应用于聚酯圆盘反应器。……