溫度壓力對黏性流體中孔口氣泡生成的影響

田 震，成有為，王麗軍，李 希

(1.浙江大學 化學工程與生物工程學院，浙江 杭州 310027;2.浙江大學衢州研究院，浙江 衢州 324000)

1 前 言

氣體分布器孔口初始氣泡的生成對鼓泡塔流體力學有重要影響，生成氣泡的大小與形狀決定著氣泡的浮升速度和傳質面積，并由此確定宏觀流動特性如氣含率、兩相流型、速度分布、混合與傳質速率等。工業鼓泡塔多采用高溫高壓操作條件，涉及的又往往是黏性液體，如重油加氫裂化[1]、煤直接液化[2]、液相費托合成[3]。因此，研究高溫高壓下黏性流體中氣泡生成過程具有重要的理論與應用價值。文獻中以往針對黏性體系的氣泡生成研究多為常溫常壓條件。DAVIDSON[4]實驗考察了高黏度液體(0.5～1.04Pa·s)中的氣泡生成，指出黏度越大，氣泡生成時間越長，氣泡直徑越大。SIEMES[5]認為在低黏度液體中黏度對氣泡直徑無影響，而在高黏液體中低氣速下氣泡直徑隨黏度增加而增加。RAMAKRISHNAN[6]同樣提出低氣速低黏度下黏度對氣泡直徑影響較小。歸納起來，有關液體黏性對氣泡直徑的影響文獻中存在著不一致的結果：1)氣泡直徑隨液體黏度增加而顯著增加[7-9]；2)氣泡直徑與黏度無關[10-11]或只有微弱關系[12]。許多文獻考慮了壓力和溫度對氣泡生成的影響，但多針對低黏度的空氣-水體系[10，13-15]。一般認為壓力增加，氣泡直徑減小。溫度的影響多歸結于對物性的改變[16]，如液體黏度、表面張力、飽和蒸氣壓。WEN[16]研究空氣-水體系發現，在溫度283到308 K時，氣泡直徑隨溫度升高而增大，在308到363 K時則隨著溫度升高而降低。……