液液分散体系中液滴破碎机理的实验研究

发布时间：2017-06-17 13:05

  本文关键词：液液分散体系中液滴破碎机理的实验研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：液液分散体系中液滴的破碎是该体系中最为显著的过程特点,液滴的破碎会影响到流场的结构和相界传质面积,进而会影响到整个体系的特性。本文采用高速摄像法对自由上升的粘性液滴进入湍流射流场后的形变和破碎的过程进行研究,并采用粒子图像测速(PIV)技术对单相射流场进行拍摄,获取了无分散相存在时射流流场信息。结合单相流场信息对不同条件下单液滴在湍流射流场中的破碎规律进行了统计和分析。在对射流单相流场的研究方面,利用2D-PIV研究了四种射流流量下去离子水自由喷入有机玻璃槽中形成的射流场。结果表明射流流场随着射流流体距入口距离的增加呈渐扩的发展趋势,且流场具有一定对称性。流场中高速区和湍流动能耗散率较高的区域集中在射流入口附近较小的范围内,在流场入口处,射流流体卷吸槽中静止的流体随之运动。射流流场具有较高的剪切速率,达到～100s-1。在采用高速摄像法对单液滴的破碎进行研究时,探索两种液滴初始当量直径(分别为6 mm和8 mm)在三种液滴发生位置共24种条件下液滴的破碎规律,对液滴在射流场中形变和破碎的过程进行了定性描述和分析。统计和分析了液滴的破碎后子液滴数量分布和尺寸分布。结果表明,在同一液滴生成位置处,随着射流流量的增大,液滴破碎后子液滴数量分布范围变广,且最大子液滴数量增多。在同一射流流量下,随液滴生成位置的深入,子液滴数量减少。对比两种初始当量直径的母液滴,发现粒径较大的母液滴更容易发生破碎,且破碎后子液滴数量较多。同一位置处生成的母液滴,破碎后的Sauter平均粒径d322随着射流流量的增大而减小。破碎体积分率fbv的最大值随着射流流量的增大而减小。同等实验条件下,初始当量直径较大的液滴破碎体积分率fbv小。
【关键词】：单液滴破碎 射流流场 子液滴数量 子液滴尺寸
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ021
【目录】：

• 学位论文数据集3-8
• 符号说明8-10
• 摘要10-12
• ABSTRACT12-14
• 第一章 文献综述14-30
• 1.1 液滴行为的研究进展14-15
• 1.2 液滴破碎机理及相关模型15-26
• 1.2.1 液滴破碎机理16-18
• 1.2.2 破碎频率模型,Ω(V_i)18-22
• 1.2.3 子液滴尺寸分布模型,β(V_j,V_i)22-26
• 1.3 液滴流体力学行为的实验测试方法26-28
• 1.4 本文研究内容28-30
• 第二章 实验装置及测试方法30-38
• 2.1 实验装置30-33
• 2.1.1 实验装置及测试设备30-32
• 2.1.2 实验物系及物性32-33
• 2.2 实验方法33-36
• 2.2.1 拍摄方法33-35
• 2.2.2 图像分析方法35-36
• 2.3 操作条件36-38
• 第三章 单相射流流场的PIV研究38-56
• 3.1 单相射流流场的流型研究38-40
• 3.2 单相射流流场的流体力学特性研究40-54
• 3.2.1 射流流场湍动能及湍流动能耗散率的研究40-51
• 3.2.2 射流流场剪切速率分布51-54
• 3.3 本章小结54-56
• 第四章 单液滴在射流场中破碎规律研究56-96
• 4.1 液滴在射流流场中的形变和破碎56-61
• 4.1.1 液滴在射流流场中的形变和破碎过程的定性描述56-60
• 4.1.2 液滴在射流流场中产生复杂形变的原因分析60-61
• 4.2 子液滴数量分布61-79
• 4.2.1 平均子液滴数量62-64
• 4.2.2 射流流量对子液滴数量的影响64-68
• 4.2.3 液滴发生位置的影响68-73
• 4.2.4 母液滴初始当量直径对子液滴数量的影响73-79
• 4.3 子液滴平均粒径和粒径分布79-93
• 4.3.1 子液滴平均粒径79-85
• 4.3.2 子液滴粒径分布85-93
• 4.4 研究方案优化93-94
• 4.5 本章小结94-96
• 第五章 结论与前景展望96-98
• 5.1 本文主要结论96
• 5.2 创新点96-97
• 5.3 后期研究工作展望97-98
• 参考文献98-102
• 致谢102-104
• 导师和作者简介104-106
• 附件106-108

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本文编号：458383