前人对自由液面传质系数的研究起步较早、成果较多，计算多集中于考虑流速、水深、紊动强度和水力坡度等影响的理论和经验、半经验公式。高紊动下的气泡界面传质系数研究工作甚少，其影响因素主要涉及气泡直径、气体体积分数、紊动粘性系数等参数，难度较大。......
2023-06-26
气泡界面传质系数优化研究
【摘要】：目前，国内外对于单气泡界面传质研究较为深入，而对于高流速、高紊动下的气泡界面传质研究还处于起步阶段。式提供了计算气水两相流中气泡界面传质系数的可靠性，避免了测量气泡上升速度、气泡总面积等所产生的误差，公式所涉及的气泡平均直径和气体体积分数，参考文献［11～13］可供借鉴。
气泡界面质量输移研究最初多应用于化工、冶金及水处理行业。仅当高坝泄洪水体进入下游河道监测出水体溶解气体浓度超饱和时，气泡界面传质在水利工程中才有了一定的研究［7～9］。目前，国内外对于单气泡界面传质研究较为深入，而对于高流速、高紊动下的气泡界面传质研究还处于起步阶段。高紊动下的气泡界面传质远比单气泡界面传质研究复杂得多，气泡的数量、气泡的变形、气泡之间的聚并或破裂、气泡的上升速度等，都严重地影响气泡界面传质速率。整理大量文献，得到如下关系式：
式中：Sh＝k f d b/D f为Sherwood数；Re＝v sf d b/νf为Reynolds数；Sc＝νf/D f为Schimidt数；
为Fourier数；
为Galileo数；Γ1和Г2为几何因子；v sf为液体流速；νf为液体运动粘性系数；d b为气泡直径；D f为液体扩散系数；τ为时间；k f为气泡界面传质系数。
当气泡在泡状流中运动时，气泡必然受流场中其它气泡运动的影响，如气泡的合并或分裂，上升速度随时发生变化。基于紊动各向同性理论，根据气泡的最大上升速度和气泡密度分布［10］，对气泡表面总的扩散通量进行积分，最终得到在泡状流中，气泡界面传质系数表达式为
式中：a为气泡比表面积（也就是气泡表面积与水气混合体体积的比值）；
为单位体积内气泡的平均直径；n i为直径等于
的气泡个数；U为两相流中流体速度；D为扩散系数；φ为气体体积分数（气体浓度）；线性量纲数l相当于气-水混合的距离；νf为液体运动粘性系数。
式（5）提供了计算气水两相流中气泡界面传质系数的可靠性，避免了测量气泡上升速度、气泡总面积等所产生的误差，公式所涉及的气泡平均直径和气体体积分数，参考文献［11～13］可供借鉴。
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2023-06-26
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2023-07-02
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2023-06-26
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2023-06-21
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2023-06-24
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