鼓泡塔反應(yīng)器作為一種常見的氣-液接觸與反應(yīng)裝置,具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、傳熱傳質(zhì)好等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于化工、環(huán)境、生化、能源等領(lǐng)域。以往的研究者針對(duì)影響鼓泡塔流體力學(xué)的因素開展了大量研究,比如操作條件(空塔氣速)、幾何參數(shù)(分布器結(jié)構(gòu)、塔徑、高徑比和內(nèi)構(gòu)件)、物性參數(shù)(氣液相物性)等。這些研究多采用常溫常壓條件,然而實(shí)際的工業(yè)過(guò)程大都在高溫高壓下運(yùn)行。文獻(xiàn)中關(guān)于高溫高壓下流體力學(xué)的研究不多,且大部分針對(duì)流體的宏觀性質(zhì)::如平均氣含率、流型轉(zhuǎn)變速度等,對(duì)高溫高壓鼓泡塔中微觀性質(zhì)(氣泡尺度)的研究還很缺乏,對(duì)氣泡的微觀流動(dòng)機(jī)理與運(yùn)動(dòng)規(guī)律還沒有得到清晰的認(rèn)識(shí)。高溫高壓下物性變化交互耦合,影響復(fù)雜,了解苛刻條件下氣泡的運(yùn)動(dòng)規(guī)律對(duì)理解兩相鼓泡流動(dòng)機(jī)理具有重要意義。同時(shí)鼓泡塔多在較高氣速下運(yùn)行,氣泡間存在強(qiáng)烈的相互作用和介尺度結(jié)構(gòu),影響著宏觀的兩相流體力學(xué)行為,然而針對(duì)氣泡團(tuán)聚體的實(shí)驗(yàn)研究還很缺乏。鑒于此,本文將針對(duì)高溫高壓鼓泡塔中氣泡的運(yùn)動(dòng)以及聚集狀態(tài)進(jìn)行研究,采用實(shí)驗(yàn)測(cè)量以及計(jì)算流體力學(xué)(CFD)兩種方法研究氣泡運(yùn)動(dòng)規(guī)律,考察溫度、壓力、氣速、液體黏度等多種因素的影響,建立相應(yīng)的流動(dòng)模型。論文內(nèi)...

【文章頁(yè)數(shù)】：135 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
ABSTRACT
符號(hào)說(shuō)明
1 緒論
2 文獻(xiàn)綜述
    2.1 孔口氣泡生成研究
        2.1.1 氣泡直徑與脫離時(shí)間間隔研究
        2.1.2 氣泡生成模式研究
    2.2 單氣泡形狀與浮升速度研究
        2.2.1 氣泡形狀
        2.2.2 氣泡浮升速度
    2.3 雙氣泡相互作用
    2.4 氣泡聚集狀態(tài)研究
        2.4.1 氣泡群均勻分布研究
        2.4.2 氣泡群非均勻分布研究
    2.5 本文工作思路與內(nèi)容安排
3 實(shí)驗(yàn)裝置及數(shù)據(jù)處理
    3.1 實(shí)驗(yàn)裝置
    3.2 實(shí)驗(yàn)體系
    3.3 數(shù)據(jù)處理
        3.3.1 氣泡尺寸以及浮升速度
        3.3.2 氣泡非均勻性表征
4 溫度與壓力對(duì)單孔氣泡形成過(guò)程的影響
    4.1 高沸點(diǎn)高黏度硅油體系實(shí)驗(yàn)測(cè)量
        4.1.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
        4.1.2 壓力對(duì)氣泡生成的影響
        4.1.3 溫度對(duì)氣泡生成的影響
        4.1.4 孔徑對(duì)氣泡生成的影響
        4.1.5 氣泡直徑與關(guān)聯(lián)式比較
        4.1.6 本節(jié)小結(jié)
    4.2 高沸點(diǎn)低黏度十四烷體系實(shí)驗(yàn)測(cè)量
        4.2.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
        4.2.2 壓力對(duì)氣泡生成的影響
        4.2.3 溫度對(duì)氣泡生成的影響
        4.2.4 孔徑對(duì)氣泡生成的影響
        4.2.5 氣泡直徑與關(guān)聯(lián)式比較
        4.2.6 本節(jié)小結(jié)
    4.3 低沸點(diǎn)低黏度水體系實(shí)驗(yàn)測(cè)量
        4.3.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
        4.3.2 壓力對(duì)氣泡生成的影響
        4.3.3 溫度對(duì)氣泡生成的影響
        4.3.4 孔徑對(duì)氣泡生成的影響
        4.3.5 氣泡直徑與關(guān)聯(lián)式比較
        4.3.6 本節(jié)小結(jié)
    4.4 氣泡直徑關(guān)聯(lián)模型
    4.5 本章小結(jié)
5 溫度壓力對(duì)單氣泡形狀與浮升速度的影響
    5.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
    5.2 壓力與溫度對(duì)氣泡形狀的影響
        5.2.1 不同溫度壓力下氣泡形狀與縱橫比
        5.2.2 氣泡縱橫比與以往關(guān)聯(lián)式比較
        5.2.3 氣泡縱橫比新關(guān)聯(lián)式
    5.3 壓力溫度對(duì)氣泡浮升速度的影響
    5.4 本章小結(jié)
6 黏性流體中雙氣泡相互作用的實(shí)驗(yàn)與數(shù)學(xué)模擬
    6.1 數(shù)學(xué)模型
    6.2 計(jì)算方案
    6.3 單氣泡模擬結(jié)果
        6.3.1 單氣泡浮升速度
        6.3.2 氣泡尾渦長(zhǎng)度
    6.4 等直徑雙氣泡相互作用
        6.4.1 雙氣泡相互作用圖像
        6.4.2 氣泡直徑的影響
        6.4.3 液體黏度的影響
        6.4.4 表面張力的作用
        6.4.5 氣體密度的影響
    6.5 本章小結(jié)
7 氣泡群運(yùn)動(dòng)形態(tài)觀察
    7.1 常溫常壓鼓泡中低氣速下的氣泡群運(yùn)動(dòng)觀察
        7.1.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
        7.1.2 氣泡空間分布圖像
        7.1.3 氣泡群尺寸分布
        7.1.4 氣泡群空間分布
    7.2 高溫高壓下氣泡群運(yùn)動(dòng)形態(tài)觀察
        7.2.1 氮?dú)?十四烷體系
        7.2.2 氮?dú)?水體系
        7.2.3 氮?dú)?硅油體系
        7.2.4 氣泡分布形態(tài)和聚并-分散機(jī)制的認(rèn)識(shí)
    7.3 本章小結(jié)
8 結(jié)論與展望
    8.1 結(jié)論
    8.2 展望
參考文獻(xiàn)
作者簡(jiǎn)介
博士階段取得的研究成果



本文編號(hào)：3748424