第3章　射流氣動旋流霧化的流型

氣液兩相不同的流動狀態，即流型，會直接影響兩相相間的傳質、傳熱等特性，從而影響設備的運行和性能的發揮。目前，對于傳統的氣液傳質設備，如滴流床、填充床等，其氣-液混合兩相流流型的研究比較充分，并繪制了相應流型圖，為指導這類傳質設備的操作運行提供了依據。而前期開發的水力噴射空氣旋流器（WSA），是一種利用液體射流場與氣體旋流超重力場耦合作用來強化氣液相間傳質的新型設備。與傳統氣液傳質設備中兩相流型相比，WSA中存在液相射流和氣體旋流的強相互作用現象。在不同的操作條件下，氣體旋流場可使液體射流由穩態射流轉化為霧化旋線射流，增大氣-液相間傳質有效比相界面積a。同時，由于兩相之間的強相互作用，也會改善氣膜和液膜的傳質系數，提高相間總傳質系數。因此，系統地研究WSA中射流流型及其轉化規律，對于深刻認識WSA的傳質機理，為其優化操作條件提供理論指導，是一項非常必要的工作。

流型研究關鍵在于流型的識別，主要有直接法，包括目視法和快速高頻照相法等；間接法，主要是指測定反映流型的特征信號并進行分析以確定流型的方法，如壓力信號分析法、概率神經元網絡法等；以及直接和間接相互結合法。本章首先采用直接觀察法確定射流流型及其轉化行為，并繪制流型圖。由于在不同的射流流型下，氣液兩相作用狀態不同，相間傳質面積也不同，為了比較準確地識別射流流型，本章還采用化學法，以CO₂-NaOH體系測定了相應流型下的a值。兩者結合可以深化對WSA中射流流型及其轉化規律的認識，也可為過程操作參數的選擇和優化提供理論依據。