论文部分内容阅读
气液两相或气液固三相体系广泛存在于化工、生物、石化、冶金和环境工程等工业中，气液传质往往是过程控制步，气体往往大量过剩，曝气动力消耗是总能耗的一个重要环节，一般占总能耗的1/3～1/2。微气泡具有比表面积大、停留时间长、气泡上升过程中基本不聚并等优点，有广泛的工业应用前景。 众多微气泡的生产方法普遍存在的产量小、能耗高等缺点，阻碍了微气泡的工程应用。本研究分析了各种微气泡产生方法的特点和机理，认为流体剪切型的文丘里式微气泡生产装置具有应用潜力。设计了一种文丘里式微气泡发生装置，并建立了远心照相分析方法，实验研究了表观气速、表观液速和进气方式（并流、错流和逆流）等操作条件对生成的微气泡直径分布的影响，同时还考察了表面活性剂浓度的影响。实验结果表明:表面活性剂在很大程度上改善了微气泡的稳定性，因此相同条件下产生微气泡直径相对更小，如进气管口处气速36.11 m/s、液速为9.44 m/s时，50 ppm的表面活性剂产生的气泡平均直径157.2μm，比清水中气泡平均直径308.7μm减小了49％;微气泡直径随气速降低和液速的增加而减小;在实验采取的逆流、并流、错流三种进气方式中，并流进气产生的气泡直径最小，表面活性剂浓度为50 ppm、表观液速(v1)为9.44 m/s、表观气速(vg)为36.11～54.16 m/s时，并流进气产生的气泡直径平均比逆流进气产生的气泡直径小11％。 为了推动微气泡的工程应用，对实验中微气泡生成装置进行了初步放大研究。按照喉管截面积与进出口截面积比例不变，入口收缩角和出口扩散角不变的准则将实验装置放大2倍，气泡产量增加一倍，相同条件下产生的气泡直径仍较为理想，如在清水中，液速7.08 m/s、气速18.05 m/s时产生的气泡直径为280.2μm，相同条件下放大前产生的气泡直径为225.8μm。