液体中气泡的如何产生是一个非常复杂难解的问题,对于液体中气泡的形成原 理,很多人认为是因为空化现象(cavitation)[13-17],即:因为一般的气体都会溶解在液 体中,这样液体中就会产生气泡,通常会以气泡核的形式存在于液体中,当有气泡核的 液体流经一个绝对压强很低接近于真空的环境时,气泡核会迅速膨胀然后从液体中上浮直至破裂。在高粘度液体中的气泡核的半径不会很大,一般其直径为10-3 ~ 1 mm, 正 常用眼睛无法观察到,等到其膨胀上浮就可以观察清楚。例如主要用于生产纺丝纤维84956
的粘性液体,小气泡核的存在严重影响了纺丝的质量,通常就会以直径为 0。1 mm 的 气泡核进行试验研究[9]。
影响粘性液体里面的气泡的生成、膨胀、上浮、析出和破裂的,主要因素除了压 力的影响外,液体的粘度、温度、表面张力等等也是不可忽视的因素。对于高粘度液 体的脱泡问题 ,一些文献对其进行了非常深入的理论分析、仿真计算和试验研究。通 过研究发现 ,由于液体表面张力的作用, 气泡在到达液体界面的时侯,不会立即就从 液面分离 , 而是要在液体界面下停滞一定的时间。这是因为表面张力的作用,液体 从液面下析出到液体表面的时间很缓慢,要想提高高粘度液体的脱泡效率,要考虑到 气泡在液体中的运动特征,这样才可以方便采用相应的液体脱泡方法进行脱泡。
气泡从容器底面开始膨胀上升到液面以下,然后从液面以下析出到液体表面上一 般可分为四个阶段[18]:气泡在压力的不平等下从液体底部运动到液面以下;在界面处 形成液膜;薄膜破裂;气泡在液体表面逐渐变大直至破裂。高粘度液体里面的气泡很 难依靠自身在液体中的力上升而析出的[19],所以我们选择真空脱泡,让粘性液体处于 真空环境中,这样气泡就会因为气泡内外压差的不平等性,逐渐膨胀上升至液体表面。 对于高粘度的液体,在国内外运用真空搅拌脱泡和真空薄膜脱泡的比较多。
真空脱泡的过程一般为先开启真空泵对容器进行抽真空,与此同时将管道插入到 原液中,在大气压的作用下液体在内外压差不同的情况下被压进容器里,然后进行排 气工作,液体在压差的作用下进入容器进行脱泡工作,在此期间,我们会在一定的加热方法下使得油温达到理想的温度。因为温度越高,粘度越低,这样就增加了液体的 流动性,使气泡更容易析出。
脱泡装置的设计主要是要考虑各种对脱泡过程有影响的因素。主要的因素有:(1) 真空度的大小,由于装置的局限,很多容器在抽取真空时都不能达到理想的状态。随 着容器环境压力不断降低逐渐达到真空,液体气泡半径也会逐渐增大。(2)随着液 体粘度的降低,液体的流动性增加,气泡就越容易向上浮动,脱泡的速度就越快,效 果就越好。(3)脱泡的效果还与液膜的厚度有关,当液膜厚度变小的时候,气泡从 液体中析出的路程就越短,脱泡速度就越快,效果就越好。(4)当在脱泡的时候, 在液体中搅拌更有利于脱泡,可以增加脱泡的速度,增强脱泡的效果[20]。
脱泡装置装置研究现状和发展趋势:http://www.youerw.com/yanjiu/lunwen_101305.html