加压气液鼓泡塔流体力学参数的测量与CFD数值模拟

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本文采用双头电导探针及电阻层析成像技术(ERT)在内径300mm,高6600mm的加压气液鼓泡塔中,研究了空气-水体系中气液流动特性。在表观气速0.120-0.312m/s,系统压力0.5-2.0MPa范围内,考察了表观气速、系统压力对气含率、气泡群上升速度、Sauter直径及其径向分布的影响。实验结果表明,鼓泡塔中气含率、气泡群的上升速度、Sauter直径均随着表观气速升高而增大;气含率随着系统压力的升高而增大,气泡群的上升速度、Sauter直径随着系统压力的升高而减小。气含率、气泡群上升速度、Sauter直径的径向分布呈现出中心高壁面低的分布特征。根据120组实验数据得出了气含率的径向分布关联式。同时采用Euler-Euler模型,并耦合了标准k-ε模型和群体平衡模型(PBM)对其进行模拟。获得了局部气含率、局部气/液相时均轴向速度及其径向分布的规律,并与局部气含率、局部气相速度实验结果相致,且液相速度随表观气速及系统压力的增加明显的增大。在0.6<r/R<0.8范围内液相速度的方向发生改变,表观气速越大,拐点位置越靠近壁面,而表观气速对液相速度的最低点影响较小,与文献结果相符。
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