撞击流混合器速度场现状分析的研究进展

(沈阳化工大学 辽宁 沈阳 100142)

一、撞击流技术基本原理

撞击流(Impinging Streams，简称IS)概念于1961年由白俄罗斯的科学家Elperin 首先提出[1]，撞击流技术的特点是可显著强化气固、气液、气气以及液液系统的热、质传递过程。20世纪70年代中期，以色列的Tamir及其研究团队对其进行深入的研究[2]，证明撞击流技术是强化相间传递尤其是控制外扩散的传递过程最有效的方法之一。撞击流技术已成功地具体应用于Koppers-Totzek粉煤气化炉[3]、静态射流混合器[4]等设备中，撞击流技术在化学工业等领域的具有广阔的应用前景。

撞击流的基本原理是，两股或多股流体(包括均相或非均相流)沿同轴相向流动撞击，在撞击面形成一个高度湍动的撞击区。由于惯性，一侧流体(或流体+粒子)穿过撞击面渗入反向流，在开始渗入的瞬间相对速度达到极大值；随后在摩擦阻力作用下减速直到轴向速度衰减为0，又被反向加速撞击面运动，并如此反复作减幅振荡运动，直到因粒子间相互碰撞、速度降低等原因被排出系统为止。其结果使流体粒子(或流体+粒子)经历相间相对速度极高的条件，并延长了在流体中停留时间，使得各相得到良好的混合。撞击区高度湍动和较大的相间相对速度提供了极佳的传递条件，极大地促进了混合，尤其是微观混合。撞击原理示意图如图1所示：

图1 撞击流原理图

二、撞击流反应器的速度特性研究

2011年，MatteoIcardi等人使用微观粒子图像测速仪(MicroPIV)对微混合器设备的瞬时速度场进行了测量。……