鼓泡塔中气泡尺寸分布和局部气含率研究

在内径为0.38 m的鼓泡塔中采用双电导探针法对不同通气速率下的气泡尺寸分布和局部气含率进行了实验研究,分析了气泡尺寸的概率密度分布。结果表明:气泡尺寸随轴向高度的增加而增大,随径向距离增加而减小;鼓泡塔中气液流动可分为过渡流域和充分发展流域,在过渡流域气含率随轴向高度增加而增大,在充分发展流域气含率趋于均值,径向局部气含率分布呈抛物线型下降。高气速下气泡尺寸概率密度分布比低气速下宽,且随轴向高度的增加分布变宽。     

三相循环流化床中的气液相界面积和传质系数

采用溶氧法测量了三相循环流化床中液相溶氧浓度的轴向分布,并按轴向扩散模型处理实验数据,优化得到气液体积传质系数kLa,同时用光纤探头测量了体系中的气含率和气泡大小分布,计算得到了气液相界面积a和气液传质系数kL,并研究了主要操作条件(表观气速、表观液速和固含率)对气液传质系数的影响规律.     

基于EMMS方法的鼓泡塔反应器CFD及群平衡模拟

能量最小多尺度(energy-minimization multi-scale,EMMS)方法已经被应用于气液体系中群平衡(population balance model,PBM)模型的改进。EMMS模型可计算气泡破碎聚并过程的能量,进而获得聚并速率的修正因子。应用这一模型对高气速鼓泡塔进行了模拟计算,并进一步对比了均一尺径模型、CFD-PBM模型以及CFD-PBM-EMMS模型的模拟结果与实验数据。结果表明,在高表观气速条件下,基于EMMS方法的群平衡模型可以更加准确地预测鼓泡塔中不同高度的气泡尺径分布和轴向液速,同时提高了对整体气含率和局部气含率的模拟准确性。在表观气速为0.16 m·s~(-1)和0.25 m·s~(-1)时,CFD-PBM-EMMS模型对气泡尺径分布的预测精度更高,同时整体气含率模拟的相对误差下降为5%和15%,局部气含率模拟平均相对误差下降为8%和17%。     

基于气泡数密度模型的气体穿越液池过程气泡特性数值模拟

采用考虑了气泡破碎和聚并的平均气泡数密度(ABND)输运方程,并与计算流体力学(CFD)中的湍流双流体模型相结合,建立CFD-ABND耦合计算模型。运用该模型对含固体颗粒气体通过冷却管穿越液池过程中液池内的气泡尺寸和气液界面浓度进行数值模拟。定量获得了液池内气泡尺寸和气液界面浓度分布,并分析了气速变化对其影响规律。结果表明:所建立的CFD-ABND模型能够对液池中的气泡尺寸及气液界面浓度分布等气泡特性进行较好预测;在靠近冷却管外壁面附近区域形成较大尺寸气泡和较高气液界面浓度;液池内隔板的存在有助于气液扰动,使液池内总体的气泡尺寸得到有效降低及气液界面浓度得到提升。     

鼓泡塔中离子液体-空气两相流的CFD-PBM耦合模拟

针对咪唑类离子液体介质,采用Euler-Euler双流体模型与群平衡模型（PBM）耦合的方法,引入由实验结果拟合获得的适用于该介质的气液相间曳力系数模型,对内径0.203 m、高2 m的鼓泡塔中离子液体-空气两相流进行计算流体力学模拟,研究了不同表观气速下塔内气液两相速度场分布、气含率和气泡尺寸分布等流体动力学性质。与现有的相间曳力系数模型Schiller-Naumann模型模拟结果对比,采用本文模型得到的气含率与实验值吻合更好,气泡尺寸分布与实验结果一致。     

外环流反应器中气含率的研究

本文研究了外环流反应器中气含率的轴向分布,不同环路阻力下气含率与气速、液速之间的关系,以及降液管中的气泡夹带。用流动模型对三种结构下的气含率数据进行了关联,得到了有意义的结果。     

基于EMMS方法的鼓泡塔反应器CFD及群平衡模拟

能量最小多尺度（energy-minimization multi-scale,EMMS）方法已经被应用于气液体系中群平衡（population balance model,PBM）模型的改进。EMMS模型可计算气泡破碎聚并过程的能量,进而获得聚并速率的修正因子。应用这一模型对高气速鼓泡塔进行了模拟计算,并进一步对比了均一尺径模型、CFD-PBM模型以及CFD-PBM-EMMS模型的模拟结果与实验数据。结果表明,在高表观气速条件下,基于EMMS方法的群平衡模型可以更加准确地预测鼓泡塔中不同高度的气泡尺径分布和轴向液速,同时提高了对整体气含率和局部气含率的模拟准确性。在表观气速为0.16 m·s^-1和0.25 m·s^-1时,CFD-PBM-EMMS模型对气泡尺径分布的预测精度更高,同时整体气含率模拟的相对误差下降为5%和15%,局部气含率模拟平均相对误差下降为8%和17%。     

喷射型环流反应器中气含率和液速的分布

喷射型环流反应器拥有良好的固体悬浮、液相混合与气液传质性能。在表观气速0.065-0.105 m?s-1的半间歇操作条件下,实验测量了喷射型环流反应器内的气含率以及液速的空间分布。在实验的基础上对反应器进行了三维瞬态的CFD模拟,并且用耦合群平衡模型(PBM)来模拟系统内气泡的聚并破碎行为。喷嘴的高速射流产生一定比例的大气泡驱动液体循环,使循环液速成倍增加。大气泡浮升过程中逐渐破碎成小气泡,导致提升管内的气含率随着轴向塔高增高而增大,降液管中也有类似的分布。实验和模拟都表明,喷射型环流反应器内由于喷嘴的使用导致了分布器影响区的明显延长,不存在流动充分发展的区域。     

加压鼓泡塔反应器中气液两相流CFD数值模拟

对加压气液鼓泡塔反应器内的气液两相流进行了二维数值模拟,模拟的压力为0.5～2.0 MPa,表观气速为0.120～0.312 m/s;模拟采用了Euler-Euler模型,并耦合了气泡群平衡模型（PBM）预测气泡尺寸,该模型考虑了气泡聚并与破碎对气泡的影响。液相湍流采用标准k-ε模型,两相间的作用力只考虑曳力。模拟获得了局部气含率、局部气/液相时均轴向速度及其径向分布等数据,并与实验结果进行比较。结果表明,局部气含率、局部气相速度模拟结果与实验结果吻合较好,局部液相速度径向分布特征模拟结果与文献结果相符。     

强制液体外循环气升式内环流反应器的流体力学特性

在有机玻璃制成的主体反应器(φ0.286 m×3.0 m)内,采用空气-水的气液两相体系考察了不同表观气速下带有中心下料管和环管式气体分布器的环流反应器内局部气含率和内环气泡上升速度的流体力学特性。结果表明：气含率均随表观气速的增大而增大;从外环流入内环的气泡数量比较少;在相同条件下外环的气含率远远低于内环的气含率;新型气体分布器的采用和液体外循环的引入可以增大床层气含率并使其分布趋于均匀,从而增大了内环中气液两相的接触面积和湍动强度,使传递过程得到强化。在此基础上采用商业软件ANSYS CFX10.0对该反应器进行了数值模拟研究,模拟结果与实验数据基本吻合,说明了基于实验验证的Euler-Euler法可以用于该反应器开发和放大研究。     

微孔曝气最优气泡群的确定方法

综合考虑气泡尺寸、气泡分布、气泡生命周期等对微孔曝气水体DO的影响效果，存在着使曝气效果达到最佳的最优气泡群。本研究提出了微孔曝气最优气泡群的确定方法，并采用最大气泡群常数终值来表征该气泡群。试验结果表明，采用最优气泡群与气泡群常数终值确定的最优曝气器及最优曝气量与清水曝气试验的结果相吻合，同时与采用传统曝气系统性能指标评价的结论也一致。     

Bubble formation in cocurrently upward flowing liquid

The effects of liquid velocity, nozzle diameter, gas chamber volume and gas flow rate on volumes, shapes and growth curves of bubbles formed at a nozzle submerged in a cocurrently upward flowing liquid in a bubble column were experimentally investigated. The bubble volume decreases with increasing liquid flow velocity. The effect of liquid flow velocity on the volume of bubble increases with an increase in the gas flow rate. To simulate bubble formation at a nozzle submerged in cocurrently upward flowing liquid, a revised non-spherical bubble formation model was proposed. Bubble volumes, bubble growth curves and shapes experimentally obtained in this study, as well as in previous experimental studies, are well predicted by the present model.     

Centrifugal degassing of highly viscous newtonian liquids

The movement of gas bubbles in a Newtonian liquid under centrifugal forces was considered. Taking into account wall effects and the increase of bubble diameter during the movement caused by pressure decrease, equations for the bubble movement time in the case of entirely free and immobile bubble surface were derived. Experiments on centrifuging air bubbles showed that in the centrifuge the bubble retained a free surface even at much smaller diameters than under gravity forces. A dimensionless bubble diameter was defined and its critical value above which bubbles behaved as free ones was evaluated.     

微细气泡技术标准体系探究

微细气泡技术是面向未来、绿色可持续的技术.气泡尺寸小到微纳米级的微细气泡技术快速发展,其应用也越来越广泛,在矿物浮选分离、超声造影剂、污水处理、工业清洗和精细剥离、日用清洗和护肤、农业种植以及水产养殖、盐碱地改良和土壤修复等诸多领域,微细气泡技术均颇有建树.但是,就像其他新兴技术发展初期一样,伴随着微细气泡的研究和应用...     

Slow bubble growth and dissolution in a viscoelastic fluid

A simple equation is derived for the time dependence of the bubble radius for the diffusion-induced slow growth or dissolution of a spherical gas bubble in a viscoelastic fluid of infinite extent. The constitutive equation for a first-order fluid and a surface–volume perturbation scheme are used to develop the solution, and the effect of viscosity level and elasticity on the bubble dynamics is considered. © 1998 John Wiley & Sons, Inc. J Appl Polym Sci 67:2093–2103, 1998     

挥发物滴落形成的杂质泡与澄清泡的区别

对挥发物滴落形成的杂质泡与澄清泡进行岩相鉴定和形成原因分析,区分不同的气泡缺陷.     

溶气式泡载分离器内减压成泡过程

通过对压力饱和溶气水减压成泡过程的热力学分析表明,溶气压力越高,形成气泡越细密,释气较完全。采用Kolmogoroff各向同性湍流理论得出湍流场中气泡稳定存在的条件和气泡大小随操作条件的变化规律。实验考察了操作条件对气泡分布的影响,采用Gamma分布能较好地描述实验。     

Experimental measurement of bubble breakup in a jet bubbling reactor

The bubble breakups in a jet bubbling reactor are captured using a high-speed camera and the velocity field is measured by particle image velocimetry. Two typical breakup patterns, jet breakup and jet-vortex breakup are observed. The breakup time interval of the jet-vortex breakup is two orders of magnitude higher than the jet breakup. The probability of the jet-vortex breakup and the jet breakup accounting in the total breakup events increases and decreases with the jet velocity and the mother bubble size, respectively. The bubble breakup region increases with the jet velocity. The bubble breakup frequency increases with the turbulent dissipation rate and the mother bubble size. The average number of daughter bubbles increases with the Weber number. An L-shaped daughter bubble size distribution is observed. Empirical correlations are established for the bubble breakup frequency, the average number of daughter bubbles and daughter bubble size distribution, and fitted well with the experimental results.     

二维鼓泡床内气泡尺寸分布的实验与CFD模拟

在有机玻璃制成的二维鼓泡床(0.20m×0.02m×2.00m)内,采用摄像法对空气－自来水的气液两相体系的气泡尺寸分布进行了考察。以商业计算流体力学软件ANSYS CFX 10.0为平台,在双流体模型的基础上,采用k-ε湍流模型和GRACE曳力模型对气液鼓泡床内流体动力学行为进行了多相流CFD数值模拟。结果表明 MUSIG(Multiple Size Group)模型实现了对多气泡体系内气泡尺寸分布特性的考察,气泡尺寸分布的模拟结果与实验结果吻合得较好,从而说明了考虑了气泡聚并破碎的MUSIG模型能很好地反映出鼓泡床内气泡尺寸分布特性。