液气射流泵内部射流混合现象及气体吸收应用研究

废气处理是环境保护中重要难题，高效的气体处理设备成为迫切需求。液气射流泵是一种结构简单的射流式混合设备，附壁振荡射流是液气射流泵新的工作形式，由于一直缺少内部流动的深入研究工作，从而影响和制约液气射流泵在气体吸收方面的应用。本项目采用试验研究、理论分析与数值模拟结合的方法，重点研究液气射流泵内部流动和质量传递，对比研究振荡射流工作形式。期望通过内部射流混合特性的深入研究来了解液气射流泵气体吸收。预期建立内部流动两相流数学模型并编程求解；建立液气射流泵传质吸收模型预测气体处理能力。本项目旨在揭示液气射流泵内部流动规律与外部工作性能、气体吸收能力的关系，为液气射流泵及其附壁振荡射流工作形式应用于废气处理做基础性研究工作。

液气射流泵是一种结构简单的射流式混合设备，相对于传统的直射喷射方式，本项目提出了一种附壁振荡射流应用于液气射流泵，并开展这种新射流形式下液气射流泵的气体吸收研究工作。项目的重点研究内容为：产生附壁振荡射流的射流元件频率特性，液气射流泵在附壁振荡形式下水力性能研究，液气射流泵内部流动研究，液气射流泵传质研究。项目研究的小偏移率附壁射流元件频率范围在0.8~2.7之间，研究发现，可通过增大工作水压力、信号水流量，减小信号水导管长度的调节方式增大元件的附壁振荡频率，从而使液气射流泵水力性能研究中增加了频率的影响因素。对24种液气射流泵模型展开水力性能试验研究发现，工作水压力变化对性能影响较大，当工作水压力固定不变时，随液气射流泵面积比m的增大，近似负斜率的工作性能线由陡峭变为平缓。振荡频率的增加使最大压力比h增大。振荡射流形式的液气射流泵与直射形式对比，两者具有相近的最大气液比q，说明在气体吸收或自吸式射流曝气等应用时两者具有相近的吸气流量，从效率上衡量，振荡射流形式的泵效率偏低。采用振荡射流具有增大液气射流泵最优面积比m的作用。试验获得模型液气射流泵内气泡粒径大小。在扩散管内80%的气泡直径范围集中在0.6~1.3mm，最大气泡直径可大于3mm。平均气泡直径随气液比的增加而减小，液气射流泵喉管内气液混合初始位置影响了含气率及混合效果。对附壁振荡射流形式的液气射流泵进行二氧化碳气体吸收试验，获得喉管内混合区域传质系数约为1.64s-1，略大于直射情况。装置的体积传质系数试验值为0.009 s-1。试验数据表明，射流产生的剧烈混合能形成较大气液接触面积，在震荡射流形式下，气相滞留于射流泵内的时间比直射形式下较长，利于传质。附壁振荡射流的研究丰富了射流技术的应用。