气泡细化过程中气含率的实验研究.pdfVIP

V01．9 第9卷增刊I 过程工程学报 Suppl．No．1 2009年6月 TheChineseJournalofProcess June2009 Engineering 气泡细化过程中气含率的实验研究 刘燕，张廷安，赵秋月，王淑婵，任晓东，豆志河，赫冀成 (东北大学材料与冶金学院．辽宁沈阳110004) 摘要：应用压差法测定局部气含率，用膨胀法测定平均气含率．分别讨论了中心和偏心搅拌模式下气体流量、搅拌 转速等因素对局部气含率和平均气含率的影响，以及局部气含率沿径向的变化规律．结果表明，中心双向搅拌和偏心 单向搅拌均可显著提高气含率，且后者更有效；在筒内壁附近的气含率无论何种搅拌方式均随着气体流量的增大而增 大；中心搅拌下的气含率随着径向距离的增大而下降，但偏心搅拌则在不同的位置气含率沿径向的变化表现出不同的 变化趋势：平均气含率无论中心和偏心搅拌均随流量增加，但随转速的增加中心搅拌模式下气含率变小而偏心搅拌模 式下的则增大． 关键词：气泡微细化：气液传质；气含率；机械搅拌；水模型：气液两相流 中图分类号：TQ027．2+3文献标识码：A 文章编号：1009—606X(2009)S1--0097-05 1 前言 2 实验 气含率是气液两相反应重要的流动特性参数之一， 2．1局部气含率的实验装置和方法 涉及气液两相流流动有关因素包括设备的结构尺寸、两 局部气含率的测定是在聚乙烯透明圆柱筒形水 相流动、传热、传质等性能．由于气液两相流的复杂性， 迄今为止，针对气液两相流建立的一些气含率关联式的 用U型管液柱压差计Ⅳ一tube 适用范围有限，而对描述气液两相流体系的微分方程进 示液为接近水密度的环氧氯丙烷，如图1所示． 行数值求解困难很大，因此，气含率的实验测定仍然是 获取气含率这一重要参数的主要途径． 气含率的测定方法有多种，如：体积膨胀法、差压 法、电化学法、激光探头法、1，射线吸收法等【1-10】．其中， 光纤法能够得到局部的气含率的较详细的信息，如气泡 速度、气泡尺寸及其分布等，但光纤法一般只能测量气 速较小时的情况，气速较高时，光纤容易损坏；电导法 与光纤法类似，但电导法测量气泡行为时，有灵敏度不 高的缺点；压差法只能测量反应器两截面间的平均气泡 行为，不能像光纤和电导法测量局部点的气泡行为，但 图1不同测压点位置示意图 是，压差法不受气速、操作条件的限制．在许多情况下， Schematic Fig．1 diagramofmeasudngpositions 研究者一般采用压差法测量鼓泡床反应器内的气泡行 为． 在测定气含率时，考虑搅拌引起的压力变化，借 本工作采用较普遍的压差法测定气含率，即利用通 助“瞬止技术”(Sudden-stoppage 气前后搅拌反应器中液体压力的变化测定气含率．采用 同叶轮速度下，利用单独搅动液相和搅动气一液相测得 体积膨胀法一快速照相技术测量喷气前后液面的高度差 的压力降确定气含率．在搅动非粘性气一液体系中，由 来计算平均气含引11】．以新型喷气机械搅拌炉外铁水 于