第3章　射流气动旋流雾化的流型

气液两相不同的流动状态，即流型，会直接影响两相相间的传质、传热等特性，从而影响设备的运行和性能的发挥。目前，对于传统的气液传质设备，如滴流床、填充床等，其气-液混合两相流流型的研究比较充分，并绘制了相应流型图，为指导这类传质设备的操作运行提供了依据。而前期开发的水力喷射空气旋流器（WSA），是一种利用液体射流场与气体旋流超重力场耦合作用来强化气液相间传质的新型设备。与传统气液传质设备中两相流型相比，WSA中存在液相射流和气体旋流的强相互作用现象。在不同的操作条件下，气体旋流场可使液体射流由稳态射流转化为雾化旋线射流，增大气-液相间传质有效比相界面积a。同时，由于两相之间的强相互作用，也会改善气膜和液膜的传质系数，提高相间总传质系数。因此，系统地研究WSA中射流流型及其转化规律，对于深刻认识WSA的传质机理，为其优化操作条件提供理论指导，是一项非常必要的工作。

流型研究关键在于流型的识别，主要有直接法，包括目视法和快速高频照相法等；间接法，主要是指测定反映流型的特征信号并进行分析以确定流型的方法，如压力信号分析法、概率神经元网络法等；以及直接和间接相互结合法。本章首先采用直接观察法确定射流流型及其转化行为，并绘制流型图。由于在不同的射流流型下，气液两相作用状态不同，相间传质面积也不同，为了比较准确地识别射流流型，本章还采用化学法，以CO₂-NaOH体系测定了相应流型下的a值。两者结合可以深化对WSA中射流流型及其转化规律的认识，也可为过程操作参数的选择和优化提供理论依据。