Liquid circulation and mixing in an inclined bubble column

Gas and liquid velocities were measured in an inclined rectangular column, at inclinations in the range 0−45° and superficial gas velocities of 0.002 to 0.12 cm/s. Liquid circulation was also characterized by measuring the time to mix a pulse of salt solution in the column. Inclining the column by up to 10° from the vertical induced a drastic change in behavior, from a bubble column with evenly distributed gas bubbles to a segregated system with rapid liquid circulation pumped by rising gas bubbles. The liquid velocities in the inclined column ranged from 10 to 50 times the superficial gas velocity. Further inclination of the column in the range of 10−45° had little effect on liquid velocity or mixing time. A compartmental model for the recirculating liquid flow matched the observed mixing times, but predicted oscillations in tracer concentration which were not detected in experiments. Les vitesses de gaz et de liquide ont été mesurées dans une colonne rectangulaire inclinée, pour des inclinaisons de 0−45° et des vitesses de gaz superficielles de 0,002 à 0,12 cm/s. On a également caractérisé la circulation du liquide en mesurant le temps pour mélanger une impulsion de solution saline dans la colonne. Le fait d'incliner la colonne jusqu'à 10° par rapport à la verticale entraǐne un changement radical du comportement: on passe ainsi d'une colonne à bulles où les bulles de gaz sont distribuées uniformément à un système ségrégé avec une circulation du liquide rapide pompé par des bulles de gaz montantes. Les vitesses de liquide dans la colonne inclinée étaient de 10 à 50 fois le vitesse de gaz superficielle. Une plus grande inclinaison de la colonne entre 10 et 45° a eu peu d'effet sur la vitesse de liquide ou le temps de mélange. Un modèle compartimenté pour l'écoulement liquide en recirculation concorde avec les temps de mélange observés, mais prédit des oscillations dans la concentration de traceurs non détectées dan les expériences.