湍流液-液分散体系中液滴聚并过程的研究

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1、大连理工大学硕士学位论文湍流液-液分散体系中液滴聚并过程的研究姓名：于水波申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：赵宗昌20080609人迮理I：人学硕十学位论文摘要湍流稳定的液．液分散体系内，液滴的破碎和聚并过程直接影响系统两相问的传质面积以及相间传质与反应速率。研究油．水两相分散体系液滴的破碎和聚并过程，分析分散相液滴在连续相中的液滴直径与粒径分布，一直是化学工程与多相流等学科中的重要研究内容之一。本文对搅拌槽内油．水分散体系中液滴直径进行了实验与理论研究。现有的液滴直径分布模型主要以Coulalogl

2、ou与Tavlarides模型为代表，该模型同时考虑了液滴破碎和聚并对液滴尺寸的影响。然而，由于Coulaloglou与Tavlarides模型中没有考虑分散相液滴的粘度对液滴破碎频率和聚并频率的影响，因而在一些情况下，计算结果与实验结果有较大误差。按液滴对液滴问液膜剪切力大小把液滴聚并类型划分为液膜自由移动、部分移动和不移动三种。通常，在分析聚并对分散体系中液滴粒径的影响之前，首先根据系统的性质来判断液滴间液膜的类型。其中在分析接触液膜不移动的液滴聚并时，因为分散相粘度很大，所以现有模型没有考虑到分散相粘度

3、对液滴聚并的影响。Coulaloglou与Tavlarides模型属于假设液滴间接触液膜不移动类型，它的缺点在于把液滴假定为刚性球体，忽略了液滴接触时的变形。为了弥补这一缺陷，本文在Coulaloglou与Tavlarides模型的基础之上，分析研究了分散相粘性对碰撞的两液滴变形和液滴聚并过程的影响，提出了新的改进模型。为了验证模型的准确性，本文采用群体平衡方程，首先对文献中给出的实验数据进行理论预测，在此基础上对搅拌槽内液念石蜡．水的湍流分散体系进行了进一步实验研究。借助于显微镜、数码相机和Image．Pr

4、o图像处理软件测定了20℃．60℃时，搅拌桨转速在200r／min一600r／min下，搅拌槽内湍流分散体系油滴的Sauter平均直径，并将实验结果与模型预测结果进行了比较。实验结果表明，本文所提出的修j下模型能很好的预测系统内液滴的Sauter平均直径，与Coulaloglou与Tavlarides模型相比，修正模型的预测精度有显著的提高。关键词：液滴聚并；分散相粘度；群体平衡方程；湍流分散体系；Sauter平均直径湍流液一液分散体系中液滴聚_斤过程的研究TheStudyofDropCoalescencei

5、ntheLiquid—LiquidTurbulentDispersionsAbstractIntheturbulentstabilizedliquid-liquiddispersions，thebreakageandcoalescenceprocessinfluencethemasstransfer,reactionsratesandtheinter-phaseareabetweentwophases．Thestudyofdropdiametersanddistributionsinoil-waterdisp

6、ersionsystemandthedropsizedistributionisoneofthecrucialaspectsinchemicalengineeringandthestudyofmultiphasefluid．Theparticlesizeinoil—waterdispersionsinstirredtankistheoreticallyandexperimentallystudiedinthispaper．NowMays，CoulaloglouandTavlaridesmodeliswidel

7、yusedtocalculatethebreakageandcoalescenceprocesscoexistinginthesystem．But，sincethedispersionviscosityhasnotbeenconsideredintheCoulaloglouandTavlaridesmodel，thecalculatingresultsdifferentalotcomparedtotheexperimentaldatainsomecircumstances．Thefilmsbetweenthe

8、coalescingdropsaredividedintothreetypesaccordingtothesurfacetensionexertingontheinterveningfilms，whicharefullymobile，partiallymobileandimmobile．Thetypeoftheinterveningfilmisusuallypredictedbeforemodeli