Abstract: Power consumption, gas holdup and oxygen mass transfer in agitated gas-liquid columns have been studied for an air-water system. Measurements have been carried out in a reciprocating plate reactor using five different types of perforated plates and in a stirred tank reactor with one, two and three Rushton turbines, a helical ribbon impeller with and without surface baffles. Each mixing vessel had an identical geometry with a working volume of 17 L. For reciprocating plate stacks, the gas holdup is a complex function of the perforation diameter, the frequency of agitation and the gas superficial velocity. For radial-type mixing devices, the gas holdup increases more rapidly with the speed of rotation for the helical ribbon. The power imparted to the fluid by the mixing device is independent of the gas superficial velocity for the plate stacks and the helical ribbon impeller for a given frequency or speed of agitation whereas it decreases for Rushton turbines. The correlation of the power consumption obtained for all mixing devices plotted against the reciprocating frequency or speed of rotation to the third power shows a linear fit. KLa values were correlated very well with the power input per unit volume and superficial gas velocity for all mixing devices. At lower power input per unit volume, KLa is a function of only the gas superficial velocity. At higher input power per unit volume, KLa increases rapidly with an increase in the intensity of agitation. Reciprocating plates with larger diameter perforations led to higher KLa values whereas the lowest KLa were obtained with the helical ribbon impeller. Correlations for one and three Rushton impeller assemblies were almost identical whereas measured KLa were much higher for the two-impeller assembly due to the presence of a highly mixed zone in the vicinity of the dissolved oxygen probe.
La puissance consommee, la retention de gaz et le transfert d'oxygene dans une colonne agitee aeree ont ete etudies pour un systeme air-eau. Les mesures ont ete realisees dans un reacteur a plateaux a mouvement alternatif munis de cinq differents systemes de plateaux perfores. Pour le reacteur agite aere, ce sont des combinaisons de une, deux ou trois turbines Rushton ou d'un ruban helicoidal avec ou sans chicanes de surfaces qui ont ete evaluees. Les deux reacteurs ont une geometrie identique et un volume utile de 17 L. Pour les systemes de plateaux, la retention de gaz est une fonction complexe du diametre des perforations, de la frequence d'agitation et de la vitesse superficielle du gaz. Pour les systemes d'agitation de type radial, la retention de gaz augmente plus rapidement avec la vitesse de rotation pour le ruban helicoidal. La puissance fournie au fluide par le systeme d'agitation est independante de la vitesses superficielle de gaz pour les plateaux perfores et le ruban helicoidal pour une frequence ou une vitesse d'agitation donnee, tandis qu'elle diminue pour les turbines Rushton. La correlation de la puissance consommee obtenue pour tous les systemes d'agitation en fonction de la frequence d'agitation ou de la vitesse de rotation a la puissance trois est une regression lineaire. Les valeurs de KLa experimentales ont ete mises sous forme de correlations avec succes en fonction de la puissance par unite de volume et de la vitesse superficielle de gaz pour tous les systemes d'agitation. A faible puissance par unite de volume, le KLa est fonction uniquement de la vitesse superficielle de gaz pour tous les systemes d'agitaiton. A puissance par unite de volume eleve, le KLa augmente rapidement avec une augmentation de l'intensite d'agitation. Les plateaux avec un plus grand diametre de perforation entraǐnent des valeurs de KLa plus elevees tandis que les plus faibles KLa sont obtenus avec le ruban helicoidal. Les correlations obtenues pour les dispositifs utilisant une ou trois turbines Rushton sont presque identiques tandis que les valeurs de KLa obtenues a l'aide du dispositif muni de deux turbines Rushton sont plus elevees due a la presence d'une zone fortement agitee a proximite de la sonde d'oxygene dissous.