鼓泡塔是气液相间传质的重要设备,鼓泡塔内气液相间传质特性的好坏与气泡特性参数和运动状态有密切联系,只要是有利于提高单位体积液相中气泡的数目、改善气泡分布均匀性、减小气泡直径和延长气泡停留时间的作用或者外场力均可以提高气液传质效果。超声波作为一种特殊的能量形式在气液体系中会产生空化效应、湍动效应、微扰效应、界面效应和聚能效应等化工传质效应,这些效应都可能有效强化气液相间传质。本文在自主研发的超声场鼓泡塔中,采用自主研发的“双电导探针气泡特征参数测量系统”,以空气(氧)—水两相体系为研究对象,研究超声场作用下鼓泡塔中气泡特征参数与液相体积传质系数随表观气速、超声频率组合、塔轴向和径向位置的变化规律,旨在探讨超声场强化气液传质机理、反应器的设计与放大规律,为其工业应用提供理论指导。论文的研究结果表明:(1)通过声强分布实验对超声场鼓泡塔进行评估,多频辐射比单频超声场声强分布均匀且具有较高声强值,最大可达到0.3 W/cm~2,同时减少了反应器空化死角,有利于气泡均匀分布,强化传质。(2)将静压法与本文研发的气泡测量系统测得的实验结果进行对比,两者平均偏差为5.11%,结果表明本测量系统精度和准确性较高。(3)在超声场作用下,气泡特征参数(气泡sauter直径、气泡上升速度、气含率)随表观气速呈先增大后趋于平衡的趋势,其中气含率ε_g与Ug的关系基本服从:(a、b为常数,b值一般为0.6~0.9);气泡特征参数的径向分布均呈中心峰形式,而轴向分布中气泡sauter直径和上升速度随轴向高度增大而增大,气含率则受轴向位置影响不显著;超声场对气泡特征参数的影响主要源于超声化工传质效应对气泡聚并和破碎平衡的影响,随着组合的超声频率之和与声强分布均匀性的增大,气泡分散更均匀,气泡sauter直径越小,气泡上升速度越小,气含率越大。(4)通过氧传递实验考察超声频率组合和表观气速对液相体积传质系数k_la的影响,结果表明:液相体积传质系数k_la与表观气速的关系基本服从:∝,随着的增大,k_la先增大后保持平衡,而超声作用则是通过增大关联因子β来增大k_la,k_la随着组合的超声频率之和与声强分布均匀性的增大而增大。总之,本文研究结果表明,超声场作用下鼓泡塔内体积传质系数与气泡特征参数特性密切相关,超声作用能够加强气液传质,其研究在未来具有广阔的应用和市场前景。