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题名非均匀电场对高黏流体中气泡分散特性的影响
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作者
何发超
刘海龙
李昌烽
王军锋
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机构
江苏大学能源与动力工程学院
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出处
《化工进展》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第4期1774-1782,共9页
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基金
国家自然科学基金(51876086)。
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文摘
电场强化多相流相间分散和传质技术广泛应用于化工生产领域,气泡的尺寸和分散行为以及连续相的物理性质是影响多相流系统中传质效率的重要因素。本研究设计并搭建了荷电液气分散实验平台,对非均匀电场作用下气泡在高黏流体中的分散行为进行可视化研究。捕捉了气泡在生长和分散过程中的形貌特征,研究分析了电场强度和气体流量对气泡分散行为和气泡尺寸的影响。实验结果表明,随着电场强度的增大,当电邦德数(BoE)达到4.5时,空气在甘油中的分散行为由滴状模式转变为串珠模式;而在达到8.7后又转变为混合模式,并最终在电邦德数达到17.8时转变为电晕模式。气泡直径随电场强度的增大显著减小,相比于无电场条件下的气泡尺寸,当电邦德数达到6.4时气泡直径减小了80%。在混合模式下气泡破碎成大量微气泡,微气泡直径在100μm以下,从而有效增加了气液两相接触面积。同时,研究表明气泡分散模式的转变主要取决于电场强度,增大气体流量对气泡分散模式的转变和气泡直径的影响较小。在现有的数据基础上,在0<BoE<16范围内建立了气泡直径与电邦德数相关的预测模型。该研究结果可为电场作用下复杂流体中气泡的生长和分散行为提供参考。
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关键词
非均匀电场
气泡模式
气泡尺寸
黏性流体
电流体动力学
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Keywords
non-uniform electric field
bubble patterns
bubble size
viscous fluid
electro-hydro dynamics(EHD)
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分类号
TK175
[动力工程及工程热物理—热能工程]
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题名电场强化层流搅拌的荧光可视化试验及模拟分析
被引量：2
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作者
孙靖晨
刘海龙
王军锋
何发超
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机构
江苏大学能源与动力工程学院
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出处
《化工进展》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第12期6547-6556,共10页
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基金
国家自然科学基金(51876086)。
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文摘
在层流搅拌中,搅拌桨的周期性扰动使搅拌槽内出现封闭、孤立的环状隔离流场。隔离流场严重阻碍了搅拌介质之间的有效交换,降低了搅拌效率。本文提出外加电场以强化层流搅拌的方案,利用电流体动力学效应改变流场的对称结构,消除混合死区。试验采用平面激光诱导荧光(planner laser induced fluorescence,PLIF)技术实现了搅拌槽内流场结构的实时可视化,并通过自编程程序识别并计算出非混合区域面积百分比。结果表明,随着电场强度的增大,混合效率逐渐提升,当电场强度为1.5kV/cm时混合效率可达98%。研究建立了基于有限元法及浓度扩散模型的混合搅拌模拟平台,探究搅拌槽内部流场结构时空演变规律。通过模拟分析发现,当外加平行板电场强度达到0.5kV/cm以上时,搅拌槽内部出现明显的二次涡流。二次涡流的出现与径向混合相互作用从而不断削弱隔离流场。在电场强度不变的条件下,外加周期性电场可以进一步提高搅拌效率,电场强度1kV/cm条件下的外加周期性电场可以使搅拌效率提升至98%以上。
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关键词
混合搅拌
平面激光诱导技术
计算流体力学
电流体动力学
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Keywords
mixing
planar laser induced fluorescence(PLIF)
computational fluid dynamics(CFD)
electro-hydro dynamics(EHD)
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分类号
TQ027
[化学工程]
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