不同浓度离子溶液中气泡运动特性的实验研究

摘要

气泡运动特性可以分析流型形成和演化，是探究两相流模型构建的基础。为了进一步研究气泡在多种溶液内的运动特性，搭建了气泡运动特性实验平台。在3种浓度的FeCl₃、CaCl₂、NH₄Cl离子溶液及去离子水内，对单个气泡运动特性进行了实验研究，利用高速相机拍摄图片并导入MATLAB软件进行了计算。据此，分析了离子溶液内单个气泡的上升时间，脱离时间，初始当量直径，以及纵横比。结果表明：离子溶液，尤其是CaCl₂溶液在一定程度上可以促进气泡在喷嘴处的脱离，使得脱离时间减少，当喷嘴为1.5 mm时，促进作用最为明显；三种离子溶液和去离子水比较，气泡上升时间都有所缩短，但是相差不大；三种离子溶液中，FeCl₃溶液中气泡纵横比变化最大；NH₄Cl溶液对气泡的当量直径促进作用最强，CaCl₂溶液会抑制气泡当量直径的发展，因此在特殊流体机械内部，应适当增加钙离子以降低冲击带来的腐蚀与振动；在去离子水和三种离子溶液中气泡的纵横比δ都会有一个“L”型分布，且最大值均出现在气泡脱离喷嘴的瞬间。

关键词

气泡 / 运动特性 / 上升时间 / 脱离时间 / 纵横比