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作者：李凯旋;李政权;张博群;王贻得;石昊宇;周宗彦;
单位：江西理工大学颗粒技术江西省重点实验室;
摘要：在气液搅拌的混合与分散过程中，气泡的尺寸和分布不仅决定气泡的上升速度和气体在液相中的停留时间，还直接影响含气率及气液接触面积。诸多学者采用计算流体动力学（CFD）研究了气泡尺寸分布、气体含量和液体速度，但均没有考虑气泡聚并和破碎的影响。群体平衡模型（PBM）重建了气泡尺寸分布，构建了气泡破碎和聚并的核函数，PBM与CFD结合，可以在搅拌罐等工艺设备中获得相当准确的气泡尺寸。本文采用CFD-PBM耦合模型，研究搅拌槽内气液分散过程的流体动力学，探究转速和气体流量对气泡尺寸分布、流场、数量浓度及气含率的影响，得到以下主要结论。该模型精度高于Basavarajappa的预测，且模拟结果对比最大误差不超过10%，能很好的预测气泡尺寸分布；搅拌转速显著影响气液混合效率，高转速（400 r/min）下气泡尺寸更小且分布均匀，气液传质性能显著提升；低气体流量（0.5 vvm）下，气泡生成量较少且分布不均匀，适当增加气体流量（0.7 vvm）有助于延长气泡滞留时间，但过高流量（0.9 vvm）可能导致气泡聚并和传质效率下降；高转速（400 r/min）下，搅拌桨叶片背液面区域会出现明显的气穴现象，这是由局部负压导致气体汇聚形成稳定的气腔，对搅拌效率和气液分散效果产生不利影响；通过合理调控转速和叶轮设计，可以减轻气穴现象所带来的不利影响，从而进一步提升搅拌效率和气体分散效果。实际生产中，可以通过优化搅拌速度与气体流量，来改善气泡分布和气液混合效果。
关键词：搅拌槽;;气液两相;;CFD-PBM耦合模型;;分散特性;;气泡分布
基金资助：国家自然科学基金面上项目（52276154）;; 江西理工大学高层次人才项目（205201000085）
