氣泡作為氣液兩相流中的分散相,對整個系統(tǒng)的質量、熱量和動量的傳遞都有十分重要的影響,在氣液兩相流研究中扮演了連接宏觀尺度與微觀尺度的重要角色。本文利用高速攝像法獲取和分析了射流場中單個氣泡的上升、尺寸變化和破裂過程,同時利用粒子圖像測速技術得到了液相單相射流場的流場信息,并進一步對比分析射流場中單氣泡破碎規(guī)律及原因。通過二維PIV對不同流速下的射流流場進行了無分散相存在時的拍攝研究,結果表明本文射流場為對稱的錐形。在豎直方向上剪切速率先增大后減小,在距離射流口上下均為2mm處達到最大,距離射流口超過5.2 mm的區(qū)域剪切速率基本相等。氣泡在形變和破碎的過程中所經過的射流場區(qū)域剪切速率最低也在100 s-1以上。在對氣泡破碎過程研究中,利用點膠針頭向液相中注入空氣產生的氣泡當量直徑與針頭內徑存在線性關系。隨著管道雷諾數(shù)的不斷變大,破碎概率不斷提高。在管道雷諾數(shù)5699～6279之間發(fā)生的破碎均為二元破碎,在管道雷諾數(shù)大于7825時氣泡均會發(fā)生破碎。結合2D-PIV得到的射流場信息,得到此時射流場中氣泡破碎的臨界毛細管數(shù)為0.015。通過對不同流速下氣泡破碎位置的統(tǒng)計,發(fā)現(xiàn)氣泡在軸向中心線... 

【文章來源】：北京化工大學北京市 211工程院校 教育部直屬院校

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【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－１氣泡破碎臨界韋伯數(shù)Ｉ１１】??Ｆｉｇ．?１－１?Ｔｈｅ?ｃｒｉｔｉｃａｌ?ｗｅｂｅｒ?ｎｕｍｂｅｒ?ｏｆ?ｂｕｂｂｌｅ?ｂｒｅａｋｕｐ??

?式（１－７）??１．１．４氣泡破碎的相關研究??氣泡破碎過程中的形態(tài)變化［１１］如圖１－２所示。在流場作用下氣泡中部會先出現(xiàn)凹??陷，之后因為毛細作用凹陷會越來越明顯，形成一個十分細長的頸，最后在頸部發(fā)生??破裂。破裂后，氣泡或形成兩個相差不大的子氣泡，或產生一大一小，同時較大子氣??泡有一定概率繼續(xù)發(fā)生破裂，發(fā)生多元破碎。從發(fā)生形變到氣泡破碎的過程一般都是??毫秒級別。??°？Ｄ°??丨ｏ?Ｑ?鳥、〇汽??圖１－２氣泡破碎過程??Ｆｉｇ．?１－２?Ｔｈｅ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｏｆ?ｂｕｂｂｌｅ?ｂｒｅａｋｕｐ??Ｗａｌｔｅｒ?ｅｔ?ａｌ［２Ｇ］通過研宄氣泡的破碎過程指出氣泡破碎分為振蕩、啞鈴狀延伸和破??裂三個階段。Ｍａｒｔｉｎｅｚ?Ｂａｚａｎ?ｅｔ?ａｌ１２１１通過定義氣泡的臨界尺寸ｄｃ找到了氣泡的破裂頻??４??

２．１．１．１氣泡破碎實驗裝置??實驗裝置可以分為三部分，分別為氣泡發(fā)生系統(tǒng)、射流系統(tǒng)、高速攝像系統(tǒng)，示??意圖如圖２－１所示，實驗裝置的型號和具體參數(shù)如表２－１所示。氣泡的生成、上升和??破碎過程都會在３００?ｍｍｘ２５０?ｍｍｘｌ５０?ｍｍ的有機玻璃槽中發(fā)生。在有機玻璃槽的底??部開了一條縫，能夠插入不同規(guī)格的點膠針頭，同時便于改變氣泡發(fā)生的位置。射流??入口位于槽子側面中下部位置，而排水口為位于另一側的上半部分。??氣泡發(fā)生系統(tǒng)是由恒流注射泵、注射器和不同規(guī)格的點膠針頭三部分組成。實驗??主要通過不同規(guī)格的不銹鋼點膠針頭產生不同大小的氣泡。本實驗所用注射器容量為??１２０?ｍｌ。??射流系統(tǒng)如圖２－１?（ａ）所示，由水槽、隔膜泵、隔膜氣壓罐、背壓閥、射流噴管??和相應管路組成。射流噴管為５．２ｍｍｘ５．２ｍｍ方孔不銹鋼管，長度為２８ｃｍ。射流噴??管２８ｃｍ的長度能夠讓湍流充分發(fā)展。背壓閥是為了保證整個操作系統(tǒng)的安全性，當??管路壓力超過３００?ＫＰａ時，背壓閥會自動打開，防止管路爆裂等意外情況的發(fā)生。??高速攝像系統(tǒng)如圖２－１?（ｂ）所示，由計算機、相應的控制軟件、高速相機和光源??組成


本文編號：2898402