二元液滴自由碰撞聚并后的振蕩行為研究

李睿，張以任，陳杭，3，路貴民，于建國

（1 華東理工大學資源過程工程教育部工程研究中心，上海200237； 2 國家鹽湖資源綜合利用工程技術研究中心，上海200237； 3 上海污染控制與生態安全研究院，上海200092）

引 言

液-液、氣-液是化工常見多相分散系統，廣泛存在于吸收、萃取、乳化、浮選等化工單元操作。多相分散系統通常涉及復雜相間傳遞作用，是化工單元過程開發設計難點之一，尤其是液滴、氣泡等流體顆粒分散系統，除復雜滴內、滴外流體力學特征外，還存在顆粒間聚并與破碎作用，極大地增加了過程復雜性。因此，多相體系中的流體顆粒動力學行為研究一直是過程開發設計的重要課題。

目前，對于流體顆粒聚并、破碎的研究主要以粒數衡算模型（PBM）為依托，自20世紀60年代提出該理論模型以來，不少研究者對流體顆粒聚并、破碎機制及其生死函數的數學建模開展了系統性研究[1-4]。其中，對于流體顆粒破碎作用的認識集中于湍流作用機理，主要包括湍流脈動與湍渦碰撞作用，并圍繞臨界能量基本模型框架發展形成了

Coulaloglou&Tavlarides[5-7]、Luo&Svendsen[8]、Prince&Blanch[9]等經典液滴破碎模型。相關研究重點則集中于破碎頻率和子代顆粒尺寸分布的模型化構建，通過半經驗、唯象理論、統計模型等方法實現關鍵物理參數的數學表達，尤其是Luo & Svendsen 模型[8]，直接通過液滴破碎概率構建子液滴尺寸分布模型，避免了經驗參數的引入，為模型實際應用提供了極大的便利。關于流體顆粒聚并作用，其物理模型構建主要引入了顆粒碰撞頻率與聚并效率的概念。……