鼓泡塔反應(yīng)器作為一種常見的氣-液接觸與反應(yīng)裝置,具有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、傳熱傳質(zhì)好等優(yōu)點,廣泛應(yīng)用于化工、環(huán)境、生化、能源等領(lǐng)域。以往的研究者針對影響鼓泡塔流體力學的因素開展了大量研究,比如操作條件(空塔氣速)、幾何參數(shù)(分布器結(jié)構(gòu)、塔徑、高徑比和內(nèi)構(gòu)件)、物性參數(shù)(氣液相物性)等。這些研究多采用常溫常壓條件,然而實際的工業(yè)過程大都在高溫高壓下運行。文獻中關(guān)于高溫高壓下流體力學的研究不多,且大部分針對流體的宏觀性質(zhì)::如平均氣含率、流型轉(zhuǎn)變速度等,對高溫高壓鼓泡塔中微觀性質(zhì)(氣泡尺度)的研究還很缺乏,對氣泡的微觀流動機理與運動規(guī)律還沒有得到清晰的認識。高溫高壓下物性變化交互耦合,影響復(fù)雜,了解苛刻條件下氣泡的運動規(guī)律對理解兩相鼓泡流動機理具有重要意義。同時鼓泡塔多在較高氣速下運行,氣泡間存在強烈的相互作用和介尺度結(jié)構(gòu),影響著宏觀的兩相流體力學行為,然而針對氣泡團聚體的實驗研究還很缺乏。鑒于此,本文將針對高溫高壓鼓泡塔中氣泡的運動以及聚集狀態(tài)進行研究,采用實驗測量以及計算流體力學(CFD)兩種方法研究氣泡運動規(guī)律,考察溫度、壓力、氣速、液體黏度等多種因素的影響,建立相應(yīng)的流動模型。論文內(nèi)...

【文章頁數(shù)】：135 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
ABSTRACT
符號說明
1 緒論
2 文獻綜述
    2.1 孔口氣泡生成研究
        2.1.1 氣泡直徑與脫離時間間隔研究
        2.1.2 氣泡生成模式研究
    2.2 單氣泡形狀與浮升速度研究
        2.2.1 氣泡形狀
        2.2.2 氣泡浮升速度
    2.3 雙氣泡相互作用
    2.4 氣泡聚集狀態(tài)研究
        2.4.1 氣泡群均勻分布研究
        2.4.2 氣泡群非均勻分布研究
    2.5 本文工作思路與內(nèi)容安排
3 實驗裝置及數(shù)據(jù)處理
    3.1 實驗裝置
    3.2 實驗體系
    3.3 數(shù)據(jù)處理
        3.3.1 氣泡尺寸以及浮升速度
        3.3.2 氣泡非均勻性表征
4 溫度與壓力對單孔氣泡形成過程的影響
    4.1 高沸點高黏度硅油體系實驗測量
        4.1.1 實驗內(nèi)容
        4.1.2 壓力對氣泡生成的影響
        4.1.3 溫度對氣泡生成的影響
        4.1.4 孔徑對氣泡生成的影響
        4.1.5 氣泡直徑與關(guān)聯(lián)式比較
        4.1.6 本節(jié)小結(jié)
    4.2 高沸點低黏度十四烷體系實驗測量
        4.2.1 實驗內(nèi)容
        4.2.2 壓力對氣泡生成的影響
        4.2.3 溫度對氣泡生成的影響
        4.2.4 孔徑對氣泡生成的影響
        4.2.5 氣泡直徑與關(guān)聯(lián)式比較
        4.2.6 本節(jié)小結(jié)
    4.3 低沸點低黏度水體系實驗測量
        4.3.1 實驗內(nèi)容
        4.3.2 壓力對氣泡生成的影響
        4.3.3 溫度對氣泡生成的影響
        4.3.4 孔徑對氣泡生成的影響
        4.3.5 氣泡直徑與關(guān)聯(lián)式比較
        4.3.6 本節(jié)小結(jié)
    4.4 氣泡直徑關(guān)聯(lián)模型
    4.5 本章小結(jié)
5 溫度壓力對單氣泡形狀與浮升速度的影響
    5.1 實驗內(nèi)容
    5.2 壓力與溫度對氣泡形狀的影響
        5.2.1 不同溫度壓力下氣泡形狀與縱橫比
        5.2.2 氣泡縱橫比與以往關(guān)聯(lián)式比較
        5.2.3 氣泡縱橫比新關(guān)聯(lián)式
    5.3 壓力溫度對氣泡浮升速度的影響
    5.4 本章小結(jié)
6 黏性流體中雙氣泡相互作用的實驗與數(shù)學模擬
    6.1 數(shù)學模型
    6.2 計算方案
    6.3 單氣泡模擬結(jié)果
        6.3.1 單氣泡浮升速度
        6.3.2 氣泡尾渦長度
    6.4 等直徑雙氣泡相互作用
        6.4.1 雙氣泡相互作用圖像
        6.4.2 氣泡直徑的影響
        6.4.3 液體黏度的影響
        6.4.4 表面張力的作用
        6.4.5 氣體密度的影響
    6.5 本章小結(jié)
7 氣泡群運動形態(tài)觀察
    7.1 常溫常壓鼓泡中低氣速下的氣泡群運動觀察
        7.1.1 實驗內(nèi)容
        7.1.2 氣泡空間分布圖像
        7.1.3 氣泡群尺寸分布
        7.1.4 氣泡群空間分布
    7.2 高溫高壓下氣泡群運動形態(tài)觀察
        7.2.1 氮氣-十四烷體系
        7.2.2 氮氣-水體系
        7.2.3 氮氣-硅油體系
        7.2.4 氣泡分布形態(tài)和聚并-分散機制的認識
    7.3 本章小結(jié)
8 結(jié)論與展望
    8.1 結(jié)論
    8.2 展望
參考文獻
作者簡介
博士階段取得的研究成果



本文編號：3748424