1.3　射流气动旋流雾化的提出

从强化气液传质的方法来看，通过液相射流气动雾化，改变气液接触方式，使之产生大量的气液传质界面，可以提高传质效率。由于旋流场中的流体流动主要为准自由涡，存在着很大的切向和轴向的速度梯度，可产生很大的黏性剪切力和湍动剪切力，使液相射流发生变形、破碎和雾化，强化气液传质和传热。为此，提出了将射流气动雾化与旋流场耦合，既可以实现射流在气流场中的雾化，又可以使得大量雾化液滴在旋流场中实现超重力传质，并在实现气液相间传质的同时，实现气液分离。由于这种气液传质方式不存在填料等内部组件，设备不存在堵塞的问题，可能适合于一些新的应用领域。

作者课题组将液相通过喷孔射流进入旋转气流中，速度很大的超重力旋转气流在下降过程中与液相射流接触、切割，将后者充分破碎、雾化为极细的液滴，这种射流气动旋流雾化设备，称为水力喷射空气旋流器（water-sparged aerocyclone，WSA），如图1.8所示。所设计的WSA由两个垂直的同心圆管组成，内管上部由多孔管壁构成，用于废水向内管中心的喷射。外管与内管之间构成夹套，保证进水均匀地从多孔壁的孔中穿过，实现向内管中心的喷射和雾化。内管的中心还设置有一个中心排气管。实验时，液相由夹套中的内管喷孔2射流喷向中心排气管，气相由风机引入WSA内管上侧切向进入旋流器，气液两相在内管内部充分接触，液相射流被强化的旋转气流雾化，气液快速传质。然后液相进入液体储槽4中，用循环液泵5实现循环，气相通过反相涡旋从中心排气管3中排出。在WSA中，液相射流被高速旋转的空气流场施加了很大的剪切力，从而引起射流的快速破裂和表面更新。这一过程扩大了气-液两相的接触面积，减小了存在于气膜侧的传质阻力，从而极大地增大了气液传质速率，用于高浓度氨氮废水、含铬废水和烟气脱硫等过程中，取得了良好的效果。

图1.8　水力喷射空气旋流器（WSA）设计示意图（a）和实物图（b）

1—外管；2—内管喷孔；3—中心排气管；4—液体储槽；5—循环液泵；6—阀门