单孔逸出气泡的动力学行为及特征研究文献综述
2020-04-24 11:04
文 献 综 述 1.前言 气液两相反应是一种常见的反应类型,广泛存在于各类工业工程过程之中,而气液传质过程借助气泡表面进行。
气泡作为反应载体,其粒径大小等行为特征对于传质及反应过程有着重要影响。
孔口逸出气泡作为气液两相流动间的基本问题,气泡的行为以及气液两相流动行为将直接影响设备的各项性能,如:传质传热特性、阻力特性、两相流型等,甚至影响到相关设备以及整个系统的安全性[1-6]。
例如污水处理领域中广泛采用的曝气器、能源领域的燃料电池、化工生产塔设备中的鼓泡塔,均利用微孔鼓泡提高设备性能。
孔口直径直接影响气泡行为,孔径越小形成的气泡越小,微气泡具有上升速率慢、比表面积大、增压自身溶解、气体溶解率高等特性,可以有效提高气液接触效率,所以微孔传质无疑成为首选方案。
常见的微孔孔径分布范围为几微米到几百微米,研究微尺度下的孔口鼓泡行为对深入理解类似多相流反应器内气液两相流动内部机理以及提高反应器性能有着重要意义。
2.气泡的特征以及影响因素 国内外学者对单气体逸出孔口行为的研究发现:气泡形成演变要经历成核期,快速生长期,减速生长期和脱离期四个阶段,不同阶段气泡的生长速度存在差异。
成核期是气泡形成的初始阶段,此时由于表面张力、气泡惯性力和液体曳力的限制,气相压力逐渐聚集,气泡形态参数变化较慢。
而到了快速生长期,气泡聚集压力突破表面张力等力的限制,气泡体积迅速增大,气泡各项参数将随时间发生剧烈变化。
减速生长期,气泡体积仍增大但是速度没有快速生长期快,此时气泡被纵向拉伸,各项参数随时间变化速率减慢。
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