气泡流动特性的实验及传质强化研究

发布时间：2020-11-04 23:04

　　 在气液两相流动中,气泡作为分散相,是连接微观尺度与宏观尺度的桥梁与纽带,气泡的尺寸特征是影响传质、传热效率的关键,通过减小气泡直径缩短传质距离、增大气液传质面积,是提高气液两相传热、传质效率的有效手段之一。本文从气泡的运动行为出发,对单气泡上升过程的切割行为进行了实验和数值模拟研究,并通过在筛板塔上安装破泡组件,探究安装前后气泡特性的变化。主要研究工作如下:在自制的气泡发生装置内纯甘油体系下,利用气泡流动显示实验对气泡切割行为进行了实验测量,比较了切割前后气泡上升速度与气泡表面积的变化,并利用ANSYS软件进行了气泡上升过程中切割行为的数值模拟。实验与模拟结果表明:气泡切割后,两个子气泡的上升速度均小于母气泡,两个子气泡的表面积之和均大于母气泡。实验中,母气泡的上升速度约为6.7cm/s,而两个子气泡的上升速度仅为5.4cm/s和4.1cm/s;母气泡的表面积为0.82cm~2,而两个子气泡的表面积之和为1.11cm~2。自行设计筛板塔实验装置,安装了3种孔径分别为250μm、425μm、600μm的破泡组件,并比较了安装前后塔板的湿板压降、气含率及气泡特征的变化。结果表明:孔径越小的破泡组件,其平均湿板压降越高;破泡组件孔径为425μm和600μm的微气泡塔盘上气含率比普通筛板和破泡组件孔径为250μm微气泡塔盘上的高4.5-8个百分点;破泡组件孔径为425μm和600μm的微气泡塔盘上气泡平均直径仅为2.357cm和3.261cm,远小于普通筛板上的43.57cm;在表观气速为0.31m/s操作条件下,安装孔径为425μm和600μm破泡组件微气泡塔盘上气泡的最大上升速度仅为13.25cm/s和15cm/s,而普通筛板上则为21cm/s。安装破泡组件前后气泡的径向分布规律基本相似,均呈现出由塔中央到塔壁气泡直径逐渐减小的趋势。采用欧拉-欧拉两相流模型分别模拟了增设破泡组件前后塔板上气液流场的变化,模拟结果显示:安装破泡组件的筛板气含率明显高于普通筛板上的气含率,且气含率分布更为均匀。此外,破泡组件还明显改善了筛板上气相速度分布不均的问题,且返混区域和雾沫夹带现象也相应的减少。本文研究结果可为强化传质传热提供理论指导。
【学位单位】：青岛科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TQ021.1
【部分图文】：

运动行为展开深入研究，探究导意义。预测塔板上气液流动现象的一来获得塔板上气液流动的信息-11]，塔板上气液两相流场的模发展概述业得以应用，结构如图 1-1 所般均为规则三角形分布状。生层内与液相完成质量与热量的小、便于检修等优点。Proct通量更大，塔板效率更高，单本更为低廉。针对传统筛板的

林德筛板Fig.1-2Lindesievetray

图 1-2 林德筛板Fig.1-2 Linde sieve tray列塔板降液管式塔板（Multiple Downcomers Si化物公司开发的又一新型塔板，其目的稳定性。它的创新之处在于：（1）多通筛板塔增加了 2-5 倍；（2）降液管安板上持液层区域依旧开有筛孔；（3）之间的距离缩短为一般筛板的 50%-70
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本文编号：2870738