湍流场内多气泡传质的实验研究

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在气液反应器中,气相通常呈现为气泡群的形式。在气泡群内,气泡行为包括气泡间的碰撞、聚并以及气泡的破碎等。在气液传质过程中,通过单气泡与周围液相之间的传质来代替气泡群内多气泡的传质行为忽略了气泡间的相互作用对传质的影响,是一种对实际情况的进行简化的方法。因此,本研究旨在通过对方腔流内有限数量的多气泡气液传质行为进行实验研究,为复杂湍流体系内多气泡的传质机理提供理论基础。研究中所使用的方腔流采用0.1 mol/L的亚硫酸钠溶液(30℃下),采用高速摄像机记录方腔内气泡运动过程的图像,并对图像进行分析以计算气泡与周围液相之间的气液传质系数k L。当方腔流内的气泡数量为1、2、3、4、5和6时,实验发现多个气泡体系的传质系数均大于单个气泡时的传质系数。其中,在单气泡情况下,气泡直径从1.5 mm增大至4.5 mm时,传质系数从3.3×10-4m/s增大至5.7×10-4m/s。而在多气泡情况下,随着气泡数量的增加,多气泡的平均传质系数呈现先增大后减小的趋势,这可能与气泡的运动轨迹、气泡间的距离有关,即气泡之间的接触会对传质系数有增强作用。
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