液滴撞击丝网渗漏影响因素及临界准则

捕沫器等化工气液分离设备中,液滴撞击丝网速度超过临界值,部分液体穿透多孔丝网形成子液滴、发生渗漏,将严重影响下游生产的性能与安全。通过可视化实验测量不同丝网表面液滴临界渗漏速度,讨论倾斜角度、丝网结构参数、液滴直径及表面浸润性等因素对临界渗漏速度的影响。液滴渗漏是法向动压力联合水锤压力克服网孔毛细压力的结果。法向动压力是动压力分量,与丝网倾角相关。液滴撞击丝网极短的瞬间,液体受到压缩,产生的水锤压力与液滴投影下的网孔数存在定量关系。毛细压力与气液界面在网孔间的位置及接触角相关。水锤压力及毛细压力均受丝网结构参数影响。通过网孔间气液界面受力分析,有机地整合渗漏影响因素,得到了渗漏临界量纲1准则。该准则与实验结果高度吻合,可为气液分离器设计提供参考。     

错流旋转碟片超重力场中液滴直径的研究

错流碟片旋转超重力场反应器能够有效强化多相间化学反应,在超重力场中流体流动形式复杂,且液体的分布形态严重影响气液接触。通过条件简化采用因次分析方法建立了错流碟片旋转超重力场中液滴直径变化的数学模型,用三维激光多普勒衍射仪测试液滴的体积-表面积平均直径d32和变化规律。由模型分析和实验测试得出,随碟片转速增加液滴直径减小;随输入液体流量增大液滴直径增大;随入口气体流量增加,碟片空间和壳体空间液滴直径都变小。增加碟片间距液滴直径减小,有利于液体的雾化,减少液滴聚并。壳体空间液滴直径大于碟片空间的液滴直径,有不连续液丝和破碎液膜产生。模型计算和实验测试变化趋势基本一致。     

液液雾化特性与粒径分布规律

液液雾化过程是液液循环流化床的关键技术之一,在流化床常态实验装置上,采用快速摄像与图像处理相结合的方法,获得了实验流量范围内液滴形成过程的图像以及形成液滴的粒径信息,运用数学分布函数对液滴的粒径分布进行了研究。研究结果表明,各流量工况下,液滴的粒径分布与Rosin-Rammler分布符合得较好;在实验流量范围内,形成液滴的区域有单液滴形成区域、过渡区域和多液滴形成区域,且液滴中位径的总体趋势是减小的,当水的流量为50 ml·min-1时,形成液滴的粒径主要集中在0.7～1.0 mm之间;在单液滴形成区域和多液滴形成区域,液滴粒径的均匀性先减小后增大,中位径呈减小趋势,但在多液滴形成区域两者的变化幅度较小,在过渡区域,液滴粒径的均匀性与中位径基本不变。研究结果可为液液循环流化床基于设计粒径的要求合理选取运行流量提供可靠依据。     

戊烷液滴群在水中汽化传热的实验研究

采用频闪摄影的实验方法研究直接接触汽化传热过程中戊烷液滴群的行为及与传热系数的关系,在研究的基础上总结了戊烷与水直接接触汽化传热的机理。分析了戊烷进口流量、水温、测试高度对戊烷与水液液界面面积的影响,进一步分析了泡滴上升速度、测试高度、戊烷汽化率对戊烷泡滴传热系数的影响。实验结果表明:随着测试高度和水温的增加,液液传热面积逐渐减小,而戊烷的流量增加使得单位体积的传热面积增加;连续相水的剧烈湍动和液液界面的频繁更新使得传热系数增加;流体的混合强度越大,越有利于减小传热热阻,促进水主体与界面水的传热。     

折板式汽液分离元件的性能

采用空气-水体系,对折板式汽液分离元件进行冷态模拟实验,研究了气速、液滴粒径、折板形式、间距及安装方式等参数对折板分离效率和压降的影响. 结果表明,气速控制在1~6 m/s,液滴粒径控制在50~80 mm,折板采用立式和卧式安装,形式采用V形和W形,间距为10~50 mm,对分离性能均有一定的影响,折板间距为20 mm的分离元件具有较高的分离效率. 通过对冷态实验数据进行数学回归分析,获得描述折板性能的经验公式,与实验值误差在10%内,同时在海水淡化中试试验装置中验证了折板式汽液分离元件的分离性能.     

小液滴在水平液液界面上的聚并

对纯净系统中的小液滴在水平液液界面上聚并时的薄液膜排液过程进行了理论分析，研究两相物理性质、范德华力、界面切向运动对聚并速率的影响，得到了计算聚并时间的公式．理论预测与实验结果符合良好．     

水平井生产后期产水管理对策

水平井筒内气井携液流动的运动机理与垂直井筒中截然不同,因而不能简单地使用Turner公式或者其修正公式去计算水平井简的携液临界流量,有必要利用质点分析理论,推导出适合于水平井筒的最小携液临界流量计算公式。同时,随着可视化技术的发展,对气液两相流实验和流态的划分也越来越准确,实际测量携液临界流量成为了可能。从气液两相流态角度考虑,只有雾状流能近似使井筒中的全部液滴完全携带出来。因而根据Soliiman、Shollenberger等人提出的环状流到雾状流的转换准则,可以得到不同压力下雾状流存在的最小气量,即为水平井筒的携液临界流量。     

大深宽比双T形微通道内液-液两相流可视化研究

通过高速摄像对水力直径0.176mm、深宽比2.4的双T形矩形微通道内的液-液两相流动进行了可视化实验研究。改变连续相（硅油）和分散相（水）的流量比,记录分析了微通道不同部位油-水两相流的流型和流型发展演化情况。实验结果表明,在微通道上游T形部位的油-水两相流型主要包括滴状流、弹状流、波平行流和平行流;在微通道的中间部位,绘制了基于水和硅油量纲为1韦伯数的流型图,并将其与相关文献进行了比较。同时,发现微通道内液塞及液滴的长度（量纲为1）与油/水流量比之间存在线性关系,液塞/液滴速度比两相混合物表观速度大,建立了能够准确描述液塞/液滴运动速度的实验拟合公式。最后,研究了液滴在微通道下游T形部位的行为,观察到断裂和不断裂两种模式并进行了分析,给出了划分断裂与否的流型图。     

湍流分散体系中液滴破碎频率模型的黏性修正

在分析研究分散相黏度对液滴变形和破碎影响的基础上,提出了一个改进的液滴破碎频率模型并拓展了液滴破碎判据标准.同时通过Monte Carlo模拟的随机方法,得到了湍流搅拌槽中液-液分散体系的液滴直径分布和Sauter平均直径d₃₂.通过与文献中关于d₃₂的实验结果比较发现,该模型预测的Sauter平均直径更接近实验值,对于黏性分散相改进的液滴破碎频率模型要优于Coulaloglou和Tavlarides提出的模型.计算结果表明对于黏性分散相液滴,其黏度限制了液滴变形,使得液滴破碎频率被大大减少, 液滴直径明显增加,液滴直径分布向右偏移.     

高频脉冲电场作用下乳状液液滴动力学模型

基于乳状液中液滴在电场中的受力情况的分析,建立了W/O乳状液中液滴振荡固有频率公式,从理论角度分析和解释了高频脉冲电场对W/O乳状液的破乳机理,从力学的角度分析了最佳频率存在的理论基础,并推导出了最佳频率的计算公式。该固有频率与液滴尺寸、界面张力、黏度、温度、密度等有关。为了验证最佳频率公式的可靠性,用正辛烷乳状液进行了室内实验。实验结果表明,理论最佳频率公式的预测结果与实验测得的最佳频率结果吻合,经修正后与白油实验结果也非常接近。