氣泡作為氣液兩相流中的分散相,對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的質(zhì)量、熱量和動(dòng)量的傳遞都有十分重要的影響,在氣液兩相流研究中扮演了連接宏觀尺度與微觀尺度的重要角色。本文利用高速攝像法獲取和分析了射流場(chǎng)中單個(gè)氣泡的上升、尺寸變化和破裂過程,同時(shí)利用粒子圖像測(cè)速技術(shù)得到了液相單相射流場(chǎng)的流場(chǎng)信息,并進(jìn)一步對(duì)比分析射流場(chǎng)中單氣泡破碎規(guī)律及原因。通過二維PIV對(duì)不同流速下的射流流場(chǎng)進(jìn)行了無分散相存在時(shí)的拍攝研究,結(jié)果表明本文射流場(chǎng)為對(duì)稱的錐形。在豎直方向上剪切速率先增大后減小,在距離射流口上下均為2mm處達(dá)到最大,距離射流口超過5.2 mm的區(qū)域剪切速率基本相等。氣泡在形變和破碎的過程中所經(jīng)過的射流場(chǎng)區(qū)域剪切速率最低也在100 s-1以上。在對(duì)氣泡破碎過程研究中,利用點(diǎn)膠針頭向液相中注入空氣產(chǎn)生的氣泡當(dāng)量直徑與針頭內(nèi)徑存在線性關(guān)系。隨著管道雷諾數(shù)的不斷變大,破碎概率不斷提高。在管道雷諾數(shù)5699～6279之間發(fā)生的破碎均為二元破碎,在管道雷諾數(shù)大于7825時(shí)氣泡均會(huì)發(fā)生破碎。結(jié)合2D-PIV得到的射流場(chǎng)信息,得到此時(shí)射流場(chǎng)中氣泡破碎的臨界毛細(xì)管數(shù)為0.015。通過對(duì)不同流速下氣泡破碎位置的統(tǒng)計(jì),發(fā)現(xiàn)氣泡在軸向中心線... 

【文章來源】：北京化工大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－１氣泡破碎臨界韋伯?dāng)?shù)Ｉ１１】??Ｆｉｇ．?１－１?Ｔｈｅ?ｃｒｉｔｉｃａｌ?ｗｅｂｅｒ?ｎｕｍｂｅｒ?ｏｆ?ｂｕｂｂｌｅ?ｂｒｅａｋｕｐ??

?式（１－７）??１．１．４氣泡破碎的相關(guān)研究??氣泡破碎過程中的形態(tài)變化［１１］如圖１－２所示。在流場(chǎng)作用下氣泡中部會(huì)先出現(xiàn)凹??陷，之后因?yàn)槊?xì)作用凹陷會(huì)越來越明顯，形成一個(gè)十分細(xì)長(zhǎng)的頸，最后在頸部發(fā)生??破裂。破裂后，氣泡或形成兩個(gè)相差不大的子氣泡，或產(chǎn)生一大一小，同時(shí)較大子氣??泡有一定概率繼續(xù)發(fā)生破裂，發(fā)生多元破碎。從發(fā)生形變到氣泡破碎的過程一般都是??毫秒級(jí)別。??°？Ｄ°??丨ｏ?Ｑ?鳥、〇汽??圖１－２氣泡破碎過程??Ｆｉｇ．?１－２?Ｔｈｅ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｏｆ?ｂｕｂｂｌｅ?ｂｒｅａｋｕｐ??Ｗａｌｔｅｒ?ｅｔ?ａｌ［２Ｇ］通過研宄氣泡的破碎過程指出氣泡破碎分為振蕩、啞鈴狀延伸和破??裂三個(gè)階段。Ｍａｒｔｉｎｅｚ?Ｂａｚａｎ?ｅｔ?ａｌ１２１１通過定義氣泡的臨界尺寸ｄｃ找到了氣泡的破裂頻??４??

２．１．１．１氣泡破碎實(shí)驗(yàn)裝置??實(shí)驗(yàn)裝置可以分為三部分，分別為氣泡發(fā)生系統(tǒng)、射流系統(tǒng)、高速攝像系統(tǒng)，示??意圖如圖２－１所示，實(shí)驗(yàn)裝置的型號(hào)和具體參數(shù)如表２－１所示。氣泡的生成、上升和??破碎過程都會(huì)在３００?ｍｍｘ２５０?ｍｍｘｌ５０?ｍｍ的有機(jī)玻璃槽中發(fā)生。在有機(jī)玻璃槽的底??部開了一條縫，能夠插入不同規(guī)格的點(diǎn)膠針頭，同時(shí)便于改變氣泡發(fā)生的位置。射流??入口位于槽子側(cè)面中下部位置，而排水口為位于另一側(cè)的上半部分。??氣泡發(fā)生系統(tǒng)是由恒流注射泵、注射器和不同規(guī)格的點(diǎn)膠針頭三部分組成。實(shí)驗(yàn)??主要通過不同規(guī)格的不銹鋼點(diǎn)膠針頭產(chǎn)生不同大小的氣泡。本實(shí)驗(yàn)所用注射器容量為??１２０?ｍｌ。??射流系統(tǒng)如圖２－１?（ａ）所示，由水槽、隔膜泵、隔膜氣壓罐、背壓閥、射流噴管??和相應(yīng)管路組成。射流噴管為５．２ｍｍｘ５．２ｍｍ方孔不銹鋼管，長(zhǎng)度為２８ｃｍ。射流噴??管２８ｃｍ的長(zhǎng)度能夠讓湍流充分發(fā)展。背壓閥是為了保證整個(gè)操作系統(tǒng)的安全性，當(dāng)??管路壓力超過３００?ＫＰａ時(shí)，背壓閥會(huì)自動(dòng)打開，防止管路爆裂等意外情況的發(fā)生。??高速攝像系統(tǒng)如圖２－１?（ｂ）所示，由計(jì)算機(jī)、相應(yīng)的控制軟件、高速相機(jī)和光源??組成


本文編號(hào)：2898402