液相中气泡上升行为与界面传质:实验研究与数值计算

在工业生产过程中，气泡在液相中的上升行为及气液界面的传质行为极为常见。本文针对不同条件下气泡上升过程的实验研究方法以及数值计算方法进行了总结。从实验与数值计算的角度，综述了单气泡上升过程的影响因素、多气泡上升过程聚并与破裂的现象和机理以及工业装置中气液两相流型和气泡特性，并对传质模型进行了归纳，主要关注了气侧-界面传质模型的研究现状。综述结果表明：当前对于单气泡上升行为的研究较为充分，而对于多气泡的行为机理的研究尚需深入。此外，受到研究手段的限制，进行气侧-界面传质模型研究具有一定挑战性。针对当前的相关研究进展和存在的问题，对今后气泡上升行为和传质行为的研究提出以下建议，即开展气泡聚并与破裂可控性研究，强化对气侧-界面传质过程的研究，包括泡内流体行为可视化研究和相关传质模型的建立。     

氧化石墨烯表面的饱和池沸腾强化传热实验

利用氧化石墨烯（GO）纳米片沸腾自组装法（self-assembly）制备出GO纳米表面,以蒸馏水为液体工质,对常压下GO纳米表面和光滑铜平面的饱和池沸腾换热特性进行了对比实验研究,并用高速摄像机拍摄了汽泡的动态行为。结果表明,GO纳米表面降低了换热壁面的过热度,其临界热流密度（CHF）和换热系数（HTC）分别达到了208W/cm²和7.25W/(cm²?K),较光滑铜平面分别提高了66.4%和86.9%。分析认为,是铜基底表面沉积的润湿性优异的高导热二维GO层状结构促使了CHF提高。汽泡可视化观察发现,相比于光滑铜平面,较低热流密度时,相同热流下GO纳米表面上汽泡脱离直径较小,脱离频率较高,汽化核心增多;较高热流密度时,光滑铜平面汽泡合并现象更严重,即GO纳米表面能延缓导致CHF产生的表面蒸汽膜的出现。     

Effect of ultrasound on bubble breakup within the mixing chamber of an effervescent atomizer

Gas bubbles introduced into a liquid in the mixing chamber help to break up the liquid into fine droplets on being expanded to the ambient pressure. The passage of gas bubbles through the orifice of the nozzle requires that the size of the bubbles be much smaller than the diameter of the orifice. In the present work, the effectiveness of 20 kHz ultrasound to increase number density of fine bubbles within the mixing chamber of an effervescent atomizer by breaking up bubbles introduced in it by an aerator was investigated. Bubbles of initial size in the range of 5-10 mm were shown to get disintegrated into clusters of micron and sub-micron sized bubbles. A fine spray was produced in the presence of ultrasound at a gas-to-liquid mass flowrate ratio (GLR) of 0.063%. The half-cone angle of spray was in the range of 6-10°, which compares favorably with conventional atomizers. The experimental findings of bubble breakup were theoretically modeled by the Rayleigh-Plesset equation. The results of the model indicate that bubbles having initial radius less than 3 mm undergo growth and subsequent disintegration at 20 kHz for the given acoustic pressure of 0.3 MPa.     

浮法玻璃气泡的产生与控制

气泡是浮法玻璃的主要缺陷之一,在浮法玻璃生产中,除退火以外,其他任何一个小环节的不稳定,都有可能产生气泡。总结气泡规律,利用岩相分析准确快速判断气泡来源,采取措施,尽快提高玻璃产量质量,成为生产过程中的一个重要课题。     

浮法玻璃固定气泡的研究与治理

简述了浮法玻璃中气泡形成的机理和类型,着重对某公司固定气泡形成的位置和原因进行了分析,通过增设池底风机、调整池底风量、更换新矿点、改善对辊破碎方式等措施,可有效解决固定气泡的问题,效果显著。     

微/纳米气泡技术在金属表面脱脂处理中的应用研究

介绍了微/纳米气泡技术的发展历史和应用范围,并将微/纳米气泡应用于清洗领域中的脱脂试验中。试验结果表明,微/纳米气泡技术在脱脂试验中的使用,可以减少甚至不用脱脂剂,在清洗行业中是一种节能环保新技术。     

湍动浆态床流体力学研究(Ⅳ)带垂直列管束的浆态床流体力学模型与模拟

工业浆态床反应器一般都安装有密集的换热列管,列管束的存在使得速度和气含率的径向分布趋于陡峭,形成“烟囱效应”,目前对此还缺乏合适的流体力学模型进行定量描述.本文提出两点新思路以解决列管束的模拟问题:一是将密集列管束的影响作为体积源项而不是边界条件来考虑,在标准k-ε方程中增加与列管阻力相关的动量源、湍动源、耗散源本构关...     

旋流器操作和浮选性能影响因素的研究

设计并构建了气泡发生器、旋流浮选器的结构以及旋流浮选的流程.浮选性能包括两个方面:分离效率和气浮浓缩倍数.得出了压力降与处理量之间的关系;压降比与底流分率的关系;处理量与分离效率和气浮浓缩倍数的关系;底流分率与分离效率和气浮浓缩倍数的关系.     

文丘里式气泡发生器内气泡破碎机制分析

作为一种高效、安全的气泡发生装置,文丘里式气泡发生器在工业、化工等过程有广泛的应用,但对其内部气泡破碎过程和作用机制相关研究较少。前期研究发现,较大气泡进入文丘里管扩张段后会发生迅速减速,并对气泡碎化过程产生极大影响。基于大涡模拟方法,对文丘里式气泡发生器内的流动过程进行了数值模拟,发现在扩张段近壁面存在明显的涡流区,涡流区前端与上游来流发生强烈的碰撞,造成进入此区域的流体发生迅速减速,使得涡流区与主流交汇区附近静压急速增大;当此区域存在运动的气泡时,激增的压力梯度力以及附加质量力导致气泡运动速度迅速减小,并与周边流体形成了更强的相互作用;高流速条件下,会使气泡发生严重变形、甚至破碎。     

臭氧接触装置的传质与吸收试验研究

根据对臭氧接触反应装置影响吸收与传质的主要因素进行的试验研究，归纳出不同孔径扩散器气泡直径与空塔气速关系的经验公式，并对进气中臭氧浓度，鼓泡塔的水力停留时间，水深与臭氧中吸收率的关系进行了试验和分析。