第四章 两(多)相流动4.2.ppt

第四章 两（多）相流动 郭宁 山东轻工业学院 化学工程学院 2009.5 4.2 单一液滴/气泡运动，气泡动力学 液滴/气泡运动概述 决定液滴、气泡形状的无量纲数 内部环流 对于一定的系统，需达到一定的Re才会有环流出现 滴内环流主要是由外部流体的摩擦力所引起的 溶质的传递能促进环流 表面活性物质能抑制液滴表面活动及内部环流 3. 表面张力推动的相际界面上的流动 lc是特征尺寸，以液滴直径代替 代表惯性力和表面力之比 毛细现象 相界面有相当大的弯曲 界面上各点的表面张力不同 玛兰哥尼(Maraangoni)效应 表面上不同区域的温度或浓度不同 液体中气泡或液滴运动的状态 界面湍流 界面环流 玛兰哥尼数Ma 注： 低雷诺数下球形液滴的运动 液滴沉降终端速度 运动稳定时，液滴的运动速度Ud，介质的运动速度Uc。 运用球坐标系，考察的问题可以归结为介质绕液滴运动。 液滴为球形，Re《1，忽略惯性力 边界条件 离球远处为均匀流 界面不可穿透 界面切向速度连续 界面切向应力连续 界面法向应力连续 方程的解 流形 表面速度 u0为液滴腰线上速度的绝对值 表面旋度 阻力 总阻力 终端速度 令总阻力与重力相等，可得 μdμc时，UHR→ UST H-R公式的检验 表面活性物质的影响 表面黏度模型 表面张力梯度模型 阻力曲线及速度曲线 三液体中的气泡运动 小气泡的运动（d0.01cm，Re1） 若气泡在黏度较大的液体中运动，甚至对于较大的气泡，还可应用H-R方程 若有表面活性剂存在，气泡速度可用Stockes公式求取 中等尺寸气泡的运动（d0.2cm，Re=700~800） 气体的密度和黏度可以忽略 若气泡为球形，半径为a，则绕流液体的速度势为 速度 阻力 终端速度 气泡恒速上升时，阻力和升力相等 上升速度 大气泡的运动(Eo40，Re1.2) 气泡体积大于3cm3，当量直径de~1.8cm。 大气泡的形状 出现尾裙的条件 气泡 Re9 液滴 Re4 终端速度 外流中气泡表面压力 界面上的内部压力分布 终端速度 尾流 * * Re Eo 哈马德-赖伯钦斯基公式 （H-R公式） 泰勒-戴维斯方程 *