脉冲筛板柱液液两相流分散相液滴行为研究

摘要

液滴直径和分布问题是脉冲萃取的重要的问题之一，脉冲筛板萃取柱内分散相液滴的行为与脉冲筛板萃取柱的设计、萃取柱内两相的热量传递、质量传递以及脉冲萃取的效率都密切相关，研究液液两相流分散相液滴的分布规律，寻找预测液滴大小的关联式对于脉冲萃取具有非常重大的意义。
　　 本课题主要研究了脉冲筛板萃取柱内液液两相流分散相液滴的大小和分布，采用非接触测量方法(快速照相法)测量液滴的尺寸，通过编写Linux环境下的相机驱动程序，控制相机获取了萃取柱两相流动分散相液滴流动状态的照片，使用自行编写的液滴直径提取软件获取液滴的直径。通过对提取的直径数据分析，发现乳化区状态下的液滴直径的变化规律与文献中描述的混合澄清区和分散区的液滴行为不一致。当两相流动处于乳化区时，液滴的Sauter平均直径变化随着体系的不同而不同，在水/正十二烷体系中，液滴Sauter平均直径随着脉冲振动速度波动；而在水/磷酸三丁酯(30％)+正十二烷(70％)体系中，液滴Sauter平均直径随着脉冲振动速度的增加先增加而后下降；在0.5mol/L HNO3/磷酸三丁酯(30％)+正十二烷(70％)体系中，液滴Sauter平均直径随着脉冲振动速度的增加而变化不大而后急剧增加最后下降。对于液滴Sauter平均直径随流率比的变化规律较为明显，在不同的体系中，在相同的频率和连续相流率下，液滴Sauter平均直径随着连续相流率与分散相流率比值的增加而减小。
　　 对图像处理软件得到的大量液滴直径数据进行统计学分析，即运用液滴直径分布直方图、类型分布检验以及概率函数拟合，发现在乳化区状态下的液滴分布符合对数正态分布。根据Hartland等提出的脉冲筛板柱内液滴尺寸关联式，拟合得到式中各参数，发现其预测液滴直径的偏差较大，因此提出修正的Hartland关联式(通过添加流率比项)，并发现修正的Hartland关联式能较为准确的预测液滴直径。