液气射流泵内部射流混合试验研究

摘要

液气射流泵作为气液两相接触反应设备被广泛使用。化工工程中两相混合接触面积是混合效果的重要参数。由于液气射流泵内部具有较高的传质系数，更因为其结构简单、操作方便及形式多样等优点，被选择作为气液接触或反应设备。液气射流泵的性能及结构研究成果已应用到实际工程中，而内部流动现象缺少深入研究，尤其是颗粒尺寸、内部混合特性等方面的研究工作的缺少制约了其进一步的应用。本文主要是从液气射流泵内部射流混合特性方面展开试验研究，本文做了如下三方面的研究工作:
　　 1.液气射流泵内部气泡尺寸是评价传质及相间接触面积一个重要参数。本文使用高速摄影及毛细管取样两种测量方式，对液气射流泵的不同工况下的气泡直径进行了试验研究。结果显示:在扩散管中，气泡直径分布约80％集中在0.6-1.3mm范围内;气泡直径随着气液比的增加而减小。喉管内气液初始混合断面的位置对泵的吸气性能影响较大，并对气液的混合效果影响明显。通过高速摄影仪拍摄对比不同孔口雷诺数下的气泡直径，结果表明当孔口雷诺数较小时，气泡直径增大趋势明显，最大直径可以达到3mm左右;当孔口雷诺数较大时，气泡尺寸变化不明显。研究孔口雷诺数与气液比对气泡尺寸的影响，其中气液比对气泡的尺寸影响较大。试验中获得扩散管中的比表面积范围在500-4700m2/m3。
　　 2.本文主要采用高频压力传感器及PIV测量技术，对液气射流泵扩散管壁面的压力及内部流速进行了试验研究，并对比研究了振荡与直射两种喷射形式下扩散管进出口压差。分析得到液气两相混合初始断面位置的变化对扩散管角度的设计有较大影响;另一方面，液气射流泵高效率点下的气液比q与扩散管的增压效率及内部流动较好时气液比q相对应。通过PIV试验获得了扩散管轴线速度衰减趋势及横截面速度分布规律。
　　 3.运用清水充氧试验方法对液气射流泵的混合性能进行试验研究。两相混合特性的主要影响因素有气液比、工作水压力及面积比等，本文利用正交试验比较各因素的影响，结果显示，气液比对曝氧性能的影响最大，其次为面积比。这一结论符合气泡粒径变化趋势，同时与扩散管中压力变化的影响与内部流动形式对应。本文同时对比研究了直射和振荡两种喷射形式下清水充氧的性能。在较低工作水压力时直射情况下，扩散管内返混没有充分进行，所以两相接触面积效果没有工作水压力较大的情况下好。但是对比振荡射流形式，发现可以弥补这一现象，其混合效果较直射形式稳定，并且在较低的工作水压力下，其气液接触面积效果比直射时好。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 液气射流泵简介

1．2．1 液气射流泵的基本结构和工作原理

1．2．2 液气射流泵的分类及应用

1．3 液气射流泵的发展与现状

1．4 液气射流泵内液气两相流的研究现状

1．5 液气射流泵传质研究现状

1．6 本文研究内容

第二章 液气射流泵的基本理论

2．1 液气射流泵的基本参数与相似律

2．1．1 液气射流泵的基本参数

2．1．2 液气射流泵相似律

2．1．3 液气射流泵的基本性能方程

2．2 液气射流泵内守恒方程及两相流

2．2．1 守恒方程

2．2．2 混合初始断面位置

2．2．3 液气射流泵内水射流分散机理

2．2．4 液气射流泵内颗粒直径

2．3 气体吸收与理论

第三章 液气射流泵扩散管中气泡尺寸的试验研究

3．1 试验装置及仪器

3．1．1 试验装置

3．1．2 试验测量仪器

3．1．3 试验基本过程

3．1．4 试验误差

3．2 内部混合流动试验研究

3．2．1 概述

3．2．2 液气射流泵四种工作流型

3．2．3 扩散管内气泡尺寸试验研究

3．3 章小结

第四章 液气射流泵扩散管中的压力与速度分布研究

4．1 概述

4．2 扩散管内压力变化试验

4．2．1 试验仪器

4．2．2 试验方案及步骤

4．2．3 扩散管中压力平均分布及结果分析

4．2．4 扩散管压力脉动试验

4．3 扩散管中速度分布

4．3．1 试验仪器

4．3．2 试验方案及结果分析

4．3．3 扩散管中速度分布

4．4 本章小结

第五章 液气射流泵的振荡与直射两种形式传质性能研究

5．1 概述

5．2 试验仪器及过程

5．2．1 试验装置及测量仪器

5．2．2 试验原理

5．2．3 试验步骤

5．2．4 试验分析

5．3 液气射流泵参数对其吸气性能的影响

5．4 直射与振荡两种方式下曝氧性能对比

5．5 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 研究结果总结

6．2 展望

参考文献

致谢

硕士期间的研究成果