【摘 要】
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鼓泡塔是一种普遍的气液接触设备,在化学工程、环境工程以及生物工程方面都有广泛的应用。而在某些工程实际过程中,气液两相的热量传递与质量传递是同时进行且相互影响的。而前人对于热质同时传递过程的研究,基本为针对某一特定的鼓泡塔进行的体积对流传热系数与体积对流传质系数的测量拟合,适用范围窄。因此,本文设计一种单气泡鼓泡装置,通过对空气-水系统在该装置内热质传递效果的实验观察与研究,采用床层塌落法测定全塔平
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鼓泡塔是一种普遍的气液接触设备,在化学工程、环境工程以及生物工程方面都有广泛的应用。而在某些工程实际过程中,气液两相的热量传递与质量传递是同时进行且相互影响的。而前人对于热质同时传递过程的研究,基本为针对某一特定的鼓泡塔进行的体积对流传热系数与体积对流传质系数的测量拟合,适用范围窄。因此,本文设计一种单气泡鼓泡装置,通过对空气-水系统在该装置内热质传递效果的实验观察与研究,采用床层塌落法测定全塔平均气含率,采用照相法测定气泡Sauter直径,并计算出空气-水系统两相接触时的面积对流传热系数与面积对流传质系数,拟合得到传热系数与传质系数的准数关联式。希望可以利用该模型进行模拟计算,将一种新型可产生细小气泡的多级鼓泡塔投入到低温蒸发的工业生产之中。结果表明:（1）气含率和尖头喷嘴处气体孔速以及尖头喷嘴内径均呈正相关的关系,且当气速达到一定程度时,增长幅度变小;液相温度与气液两相高度对气含率的影响不大。（2）气泡Sauter直径和气相流速以及尖头喷嘴内径均呈正相关的关系,当气速达到一定程度时,增长幅度变小。（3）气液相比表面积和气相流速及喷嘴孔径呈正相关的关系。（4）鼓泡塔体积对流传热系数Uv,主要受气相流速和喷嘴孔径的影响,随气相流速或喷嘴孔径的增加而增加,但在尖头喷嘴处气体雷诺数Re0超过4100时基本保持不变。（5）鼓泡塔面积对流传热系数α,主要受气相流速和喷嘴孔径的影响,随气相流速或喷嘴孔径的的增加而增加,但在尖头喷嘴处气体雷诺数Re0超过4100时开始呈下降趋势。（6）鼓泡塔体积对流传质系数kV,主要受气相流速和喷嘴孔径的影响,随气相流速或喷嘴孔径的的增加而增加,但在尖头喷嘴处气速超过一定程度时增幅变小。（7）鼓泡塔面积对流传质系数kc,主要受气相流速和喷嘴孔径的影响,随气相流速或喷嘴孔径的增加而增加,但在尖头喷嘴处气体雷诺数Re0超过4100时基本保持不变。对实验结果进行分析讨论,参考前人的经验关联式,利用因次分析法得实验范围内气含率、气泡Sauter直径的工程经验关联式,计算误差均在±15%以内;得传热系数、传质系数的工程经验关联式,以及热质同时传递过程中两者的关系式,计算误差均在±20%以内。各关联式相关性良好,可为后续的设计与放大提供理论依据。
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