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氣-液兩相體系的攪拌
攪拌裝置中氣液攪拌的目的是通過攪拌造成良好的氣液接觸,以形成氣泡在液相中均勻分散,然后通過所形成的氣液界面進行傳質,或者是氣液相發生化學反應等。
早期研究認為,氣液分散是氣體直接被攪拌器剪切成細小氣泡而形成的。但近年的研究成果——氣穴理論認為:氣體并不是直接被攪拌器剪碎而得到的。氣泡的分散首先是在槳葉背面形成較穩定的氣穴,氣穴在尾部破裂,形成富含小氣泡的分散區,這些氣泡在離心力的作用下被甩出,并隨液體的流動分散至攪拌釜的其他區域。當氣速過大或攪拌轉速過低時,大氣穴合并,整個攪拌器被氣穴包裹,從而達到過載狀態,即氣體穿過攪拌器直徑上升到液面,發生氣泛現象。
在氣液攪拌系統中,主要影響因素有攪拌裝置的流體力學行為,氣泡的尺寸、相分率、氣液界面積、質量傳遞系數等。而這些因素又取決于攪拌轉速、充氣速率,攪拌裝置和攪拌器的幾何形狀,流體的性質和流變行為。
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