垂直平板電極電化學(xué)除垢的氣-液流動(dòng)研究

喻九陽，陳 琦，林 緯，汪 威，王眾浩，夏文鳳

化工裝備強(qiáng)化與本質(zhì)安全湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（武漢工程大學(xué)），湖北 武漢 430205

換熱設(shè)備表面的水垢沉積是一個(gè)常見的工業(yè)難題。當(dāng)工藝條件使溶液中一種或多種難溶鹽過飽和時(shí)，就會(huì)在設(shè)備表面結(jié)垢沉淀［1］。水垢沉積在換熱表面會(huì)降低換熱設(shè)備的傳熱效率，影響生產(chǎn)效率，增大能源消耗，甚至?xí)l(fā)事故［2］。針對(duì)這一問題，人們使用電滲析法［3］，阻垢劑法［4］，電化學(xué)法［5-6］等各種方法達(dá)到循環(huán)水除垢阻垢的目的。電化學(xué)除垢技術(shù)是20世紀(jì)70年代以后發(fā)展起來的一種新型水處理技術(shù)［7］。它是通過電解水在陰極附近形成堿性區(qū)域，同時(shí)在電場(chǎng)和流場(chǎng)的作用下，Ca2+、Mg2+等陽離子向陰極遷移，最終在陰極板表面形成水垢沉淀，從而降低了循環(huán)水的硬度，減小了循環(huán)冷卻水在換熱表面形成水垢的幾率，達(dá)到除垢阻垢的效果［8］。發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)時(shí)，水會(huì)在電極表面電解產(chǎn)生氣泡。氣泡的存在及其運(yùn)動(dòng)會(huì)對(duì)流場(chǎng)造成顯著影響，也對(duì)電化學(xué)活性物質(zhì)的對(duì)流傳質(zhì)以及熱傳遞有顯著影響。

國內(nèi)外學(xué)者已通過實(shí)驗(yàn)研究過各種形式的垂直平板電極反應(yīng)器內(nèi)的流動(dòng)行為。Abdelouahed等［9］使用粒子跟蹤測(cè)速（particle tracking velocime?try，PTV）技術(shù)測(cè)量了電極附近的氣泡速度。氣泡平均軸向速度在到達(dá)水面前沿電極的活性部分在豎直方向有規(guī)律地增加。Hreiz等［10］對(duì)相同的反應(yīng)器和操作條件，使用粒子圖像測(cè)速（partical image velocimetry，PIV）技術(shù)測(cè)量通道中的氣泡速度場(chǎng)，發(fā)現(xiàn)氣泡的上升速度隨著電流密度的增加而增加，氣泡浮力驅(qū)動(dòng)的對(duì)流更加強(qiáng)烈。

同時(shí)，許多學(xué)者通過數(shù)值模擬研究了垂直平板電極間的流動(dòng)變化。Mat和Aldas［11］使用Euler-Euler方法計(jì)算了垂直平板電極反應(yīng)器中電解水的流場(chǎng)。研究發(fā)現(xiàn)自由表面的液體轉(zhuǎn)向?qū)е铝嗽傺h(huán)單元的發(fā)展，這增強(qiáng)了氣泡在側(cè)向的傳輸。通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)這些再循環(huán)單元的數(shù)量和結(jié)構(gòu)取決于氣泡直徑和氣體流速。Alexiadis［12-14］等通過數(shù)值模擬在反應(yīng)器實(shí)驗(yàn)中，根據(jù)氣泡直徑、氣體流速和通道間隙確定了3種流動(dòng)模式：經(jīng)典模式、過渡流動(dòng)模式和偽湍流流動(dòng)，其特征區(qū)別在于氣泡層和渦流行為上的區(qū)別。

在電化學(xué)除垢過程中，反應(yīng)器中的氣-液流動(dòng)特性決定了流場(chǎng)內(nèi)的物質(zhì)轉(zhuǎn)移，溫度變化和氣泡尺寸及運(yùn)動(dòng)；氣泡行為也會(huì)影響反應(yīng)器中的流動(dòng)［15］。本研究旨在通過PIV技術(shù)獲取不同操作條件下的垂直平板電極之間的流動(dòng)變化，了解電化學(xué)除垢過程中的電壓和溶液硬度的變化對(duì)電極間的氣-液流動(dòng)特性及其對(duì)除垢過程的影響，為提高電化學(xué)除垢的效率提供依據(jù)。

1 電化學(xué)除垢原理

對(duì)于循環(huán)水的主要硬度來源的Ca2+和Mg2+，電化學(xué)法去除Ca2+的效率更高［16］。圖1為電化學(xué)法除CaCO3水垢的原理示意圖。在低壓直流電場(chǎng)的作用下，兩塊極板間水溶液發(fā)生電解反應(yīng)，在陰極表面產(chǎn)生大量的OH-。同時(shí)在陰極表面會(huì)產(chǎn)生氫氣，陽極表面產(chǎn)生氧氣。

圖1 電化學(xué)除垢原理Fig.1 Principle of electrochemical descaling

陰極和陽極的反應(yīng)如下［17］：

陰極：

陽極：

水中的Ca2+的去除主要有兩個(gè)階段。第一階段為傳質(zhì)階段，Ca2+在電場(chǎng)和流場(chǎng)的作用下向陰極附近遷移。第二階段為反應(yīng)沉積階段，在陰極周圍的堿性環(huán)境下，溶液中的HCO3-在陰極板反應(yīng)生成CO32-，再與Ca2+反應(yīng)生成CaCO3沉積在陰極表面。

因此，在經(jīng)過電化學(xué)除垢處理后，冷卻水中的Ca2+以CaCO3形式析出，冷卻水的硬度顯著下降，在設(shè)備的換熱表面形成水垢的幾率明顯減小。

根據(jù)電化學(xué)除垢原理，電化學(xué)反應(yīng)速率的改變會(huì)影響堿性區(qū)域的范圍和電極表面產(chǎn)生氣體速率。污垢離子在流場(chǎng)中的傳質(zhì)行為也受到氣泡攪動(dòng)流場(chǎng)的影響。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 實(shí)驗(yàn)裝置

實(shí)驗(yàn)裝置如圖2所示，實(shí)驗(yàn)裝置包括直流恒壓電源，PIV系統(tǒng)和電化學(xué)反應(yīng)器。電化學(xué)反應(yīng)在反應(yīng)器中進(jìn)行，由直流恒壓電源提供反應(yīng)所需的電能。反應(yīng)器由透明水槽和一對(duì)規(guī)格為100 mm×100 mm×1 mm的鈦基電極板組成，其中陽極表面有涂層防止電極被電化學(xué)腐蝕。通過PIV系統(tǒng)采集流場(chǎng)的PIV圖像，并計(jì)算得到流場(chǎng)速度分布。PIV系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)，同步器，激光器和電荷藕合器件圖像傳感器（charge coupled device，CCD）相機(jī)。相機(jī)分辨率為2 048像素×2 048像素，相臨兩幀的PIV圖像時(shí)間間隔設(shè)置為200 ms。PIV圖像處理問詢區(qū)域大小為32像素×32像素，重疊率為50%。

圖2 實(shí)驗(yàn)裝置示意圖Fig.2 Schematic diagram of experimental apparatus

2.2 模擬循環(huán)水的配制及實(shí)驗(yàn)過程

實(shí)驗(yàn)使用無水CaCl2和蒸餾水配制不同硬度的模擬冷卻水，硬度（以CaCO3的質(zhì)量濃度表示）分別為 600，800，1 000 mg/L。電解電壓分別為 10，20，30 V。實(shí)驗(yàn)時(shí)，首先設(shè)置PIV系統(tǒng)的各項(xiàng)參數(shù)，確定拍攝平面，調(diào)整激光，進(jìn)行標(biāo)定。安裝電極，連接直流恒壓電源。按實(shí)驗(yàn)條件設(shè)置開啟電源，等待反應(yīng)進(jìn)行5 min，反應(yīng)器內(nèi)的流動(dòng)穩(wěn)定后，拍攝PIV圖像。每種實(shí)驗(yàn)條件下在10 s內(nèi)連續(xù)拍攝50張PIV圖像，進(jìn)行圖像處理分析。改變實(shí)驗(yàn)條件重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，獲得不同條件下的流場(chǎng)信息。

3 結(jié)果與討論

3.1 電壓對(duì)氣-液流動(dòng)特性的影響

選取硬度為600 mg/L的模擬循環(huán)水，改變電解電壓進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并分析。循環(huán)水在不同電解電壓下采集到的PIV圖像如圖3所示。氣泡在電極板表面產(chǎn)生并沿著電極板上浮，在電極板的上端脫離極板。氣泡反射激光在圖像中十分明亮，可以確定氣泡的邊界。陰極板產(chǎn)生的氫氣泡數(shù)量明顯比陽極板產(chǎn)生的氧氣泡更多，形成了包裹著陰極板的氫氣泡層。根據(jù)電解水原理［見反應(yīng)式（2）和（3）］，陰極產(chǎn)生的氫氣泡的總量是陽極產(chǎn)生的氧氣泡的2倍，與觀察到的現(xiàn)象相符合。

電壓為10 V時(shí)的圖3（a）中，電極板產(chǎn)生了少量氣泡。氣泡從極板上端脫離后，繼續(xù)垂直上浮，直至浮出水面。電解電壓升高到20 V和30 V時(shí)的圖 3（b）和圖 3（c）中，陰極板產(chǎn)生氣泡量明顯增大。大量氣泡上浮至水面時(shí)，部分氣泡無法及時(shí)從水面浮出，只能在水面下向陽極板的區(qū)域擴(kuò)散流動(dòng)。對(duì)于垂直平板電極反應(yīng)器，氣泡的運(yùn)動(dòng)攪動(dòng)了溶液，極大地促進(jìn)了反應(yīng)器內(nèi)的對(duì)流。但是大量氣泡聚集在極板表面會(huì)形成氣泡層，減小極板與溶液的接觸面積，增大電阻，降低電化學(xué)反應(yīng)速率［18］。同時(shí)氣泡在陰極板表面劇烈波動(dòng)增大了所生成的CaCO3污垢沉積在陰極板表面的難度，不利于將CaCO3從溶液中分離。

圖3 600 mg/L硬度的溶液在不同電解電壓下的PIV圖像：（a）10 V，（b）20 V，（c）30 VFig.3 PIV images of solution of 600 mg/L at different electrolysis voltages：（a）10 V，（b）20 V，（c）30 V

相鄰兩幀的PIV圖像進(jìn)行處理后可以得到拍攝區(qū)域流場(chǎng)的速度云圖和速度流線圖。50幀PIV圖像可以處理得到49張速度分布圖，經(jīng)過算法處理可以得到10 s內(nèi)的時(shí)間平均速度云圖和時(shí)間平均速度流線圖。

不同電壓條件下的時(shí)間平均速度云圖和時(shí)間平均速度流線圖如圖4所示。結(jié)合PIV圖像和速度流線圖可以觀察到電極板之間的流動(dòng)主要有兩種：一種是電極板表面產(chǎn)生的氣泡上浮推動(dòng)電極板周圍的溶液沿極板向上流動(dòng)和氣泡在水面處水平擴(kuò)散推動(dòng)溶液向左流動(dòng)的氣泡驅(qū)動(dòng)流；另一種是極板周圍的大量氣泡造成的局部高空隙率，使極板附近的溶液向極板流動(dòng)所形成的自然對(duì)流。陰極產(chǎn)生的氫氣泡量要多于陽極產(chǎn)生的氧氣泡量，故陰極側(cè)上浮和擴(kuò)散的氣泡更多，形成的氣泡驅(qū)動(dòng)對(duì)流的速度要顯著大于陽極。電極板周圍的氣泡驅(qū)動(dòng)對(duì)流的速度要顯著高于電極板間的溶液的自然對(duì)流速度，流場(chǎng)中下部極板附近的溶液自然對(duì)流到極板周圍后會(huì)并入氣泡驅(qū)動(dòng)對(duì)流。

速度流線圖4中，在陰極側(cè)由于大量氣泡上浮，溶液沿著極板向上流動(dòng)直至碰撞水面，改變流動(dòng)方向，形成漩渦。極板間溶液則因極板處的高空隙率形成自然對(duì)流，主要是流向極板的水平自然對(duì)流。在速度云圖中可以觀察到，流場(chǎng)上部的氣泡驅(qū)動(dòng)對(duì)流速度較快，最大速度超過0.008 m/s［見圖4（c）］。在流場(chǎng)下部，溶液流動(dòng)速度很慢，不超過0.001 5 m/s。

電壓升到20 V時(shí)，電化學(xué)反應(yīng)加劇，電極產(chǎn)生的氣泡量增大。從圖3（b）中可以觀察到氣泡在水面下擴(kuò)散，對(duì)應(yīng)的圖4（c）陰極側(cè)的氣泡驅(qū)動(dòng)對(duì)流的速度大幅增強(qiáng)。大量氣泡推動(dòng)溶液在碰撞水面后向左右流動(dòng)，使兩塊極板間的流場(chǎng)上部全部為從右向左流動(dòng)的氣泡驅(qū)動(dòng)對(duì)流，流速顯著增大。在流場(chǎng)中部的陰極板附近，溶液流動(dòng)方向發(fā)生變化［圖4（d）］。這是由于陰極板表面的高空隙率引起溶液向陰極板對(duì)流至陰極板并入氣泡驅(qū)動(dòng)對(duì)流，其中一部分溶液受到上部氣泡驅(qū)動(dòng)對(duì)流的影響，跟隨氣泡驅(qū)動(dòng)對(duì)流向陽極板流動(dòng)。流場(chǎng)下部的流動(dòng)受氣泡驅(qū)動(dòng)對(duì)流的影響隨著深度增大而減弱，這體現(xiàn)在向陰極板自然對(duì)流的區(qū)域隨著深度增加逐漸增大。在流場(chǎng)下部中間有一個(gè)漩渦，流場(chǎng)底部溶液在此處發(fā)生分流。這是由于上方的氣泡驅(qū)動(dòng)對(duì)流對(duì)此處流體的作用力與陰極板表面的高空隙率對(duì)此處流體的作用力達(dá)到了一個(gè)平衡，溶液分流產(chǎn)生漩渦。

圖4 不同電解電壓下的速度云圖和速度流線圖：（a）10 V時(shí)的速度云圖，（b）10 V時(shí)速度流線圖，（c）20 V時(shí)速度云圖，（d）20 V時(shí)速度流線圖，（e）30 V時(shí)速度云圖，（f）30 V時(shí)速度流線圖Fig.4 Velocity nephogramsand velocity streamlines at different electrolysisvoltages：（a）velocity nephogramsat 10 V，（b）velocity streamlines at 10 V，（c）velocity nephograms at 20 V，（d）velocity streamlines at 20 V，（e）velocity nephograms at 30 V，（f）velocity streamlines at 30 V

電壓升到30 V時(shí)，電化學(xué)反應(yīng)進(jìn)一步增強(qiáng)，氣泡量增大，但圖4（e）中的流動(dòng)速度反而降低。這是由于單位時(shí)間產(chǎn)生的氣泡太多，部分氣泡無法及時(shí)脫離電極表面上浮。這些氣泡聚集在極板表面，會(huì)增大氣泡驅(qū)動(dòng)對(duì)流向上流動(dòng)的阻力，降低了氣泡驅(qū)動(dòng)對(duì)流的強(qiáng)度。圖4（e）中也可以觀察到極板表面的溶液向上流動(dòng)的最大速度從0.005 m/s下降到了0.003 m/s。大量的氣泡積聚在極板周圍造成了此區(qū)域的更高的空隙率，由此引發(fā)了更加強(qiáng)烈的自然對(duì)流。在圖4（e）中可以觀察到在陰極板上部左側(cè)有速度較大的自然對(duì)流，壓縮了流場(chǎng)上部的氣泡驅(qū)動(dòng)對(duì)流區(qū)域，導(dǎo)致上方氣泡驅(qū)動(dòng)對(duì)流減弱。

以上結(jié)果表明，氣泡的運(yùn)動(dòng)及其造成局部高空隙率是垂直電極反應(yīng)器內(nèi)流動(dòng)傳質(zhì)的主要驅(qū)動(dòng)力。流場(chǎng)內(nèi)的兩種主要對(duì)流都是氣泡的產(chǎn)生及運(yùn)動(dòng)造成的，并且氣泡行為的變化直接改變了流動(dòng)行為。氣相和液相之間的相互作用造成了流場(chǎng)內(nèi)的復(fù)雜的流動(dòng)傳質(zhì)行為。對(duì)于垂直平板反應(yīng)器，適量的氣泡可以顯著增強(qiáng)反應(yīng)器內(nèi)的對(duì)流傳質(zhì)效率，過量的氣泡會(huì)減弱氣泡對(duì)流強(qiáng)度。同時(shí)過量氣泡聚集及其在陰極板表面劇烈的攪動(dòng)會(huì)增大污垢沉積的難度，增大將CaCO3污垢從溶液中分離的難度。

電極板在流場(chǎng)中的高度位置為0.025～0.125 m。在電極板間流場(chǎng)范圍內(nèi)，分別提取了H=0.01 m，H=0.035 m，H=0.06 m，H=0.085 m，H=0.11 m，H=0.135 m 6個(gè)高度處水平方向上的水平流動(dòng)速度分布。圖5為極板間6個(gè)不同高度的水平線上的水平速度分布。在圖5中，速度大于0表示流動(dòng)方向向右，速度小于0表示流動(dòng)方向向左。

流場(chǎng)上部H=0.085 m和H=0.135 m高度處的水平速度與其他高度處的速度分布有顯著的差異。這個(gè)區(qū)域的主要流動(dòng)為氣泡驅(qū)動(dòng)對(duì)流，流動(dòng)速度和波動(dòng)幅度較大。在流場(chǎng)下部主要流動(dòng)為向極板方向流動(dòng)的自然對(duì)流，大部分速度值都小于0.001 m/s。在靠近極板處各個(gè)高度的水平速度波動(dòng)較大，這是極板表面氣泡運(yùn)動(dòng)攪動(dòng)溶液引起的。

圖5 不同電解電壓條件下不同高度位置的水平速度分布：（a）10 V，（b）20 V，（c）30 VFig.5 Horizontal velocity distribution at different heights under different voltages：（a）10 V，（b）20 V，（c）30 V

電解電壓為10 V時(shí)，電化學(xué)反應(yīng)強(qiáng)度較小，電極產(chǎn)生的氣泡量較小，氣泡驅(qū)動(dòng)對(duì)流強(qiáng)度弱。圖5（a）中在H=0.135 m處，陰極和陽極的氣泡驅(qū)動(dòng)對(duì)流均向極板中間流動(dòng)，所以水平速度方向會(huì)發(fā)生改變。電壓升到20 V后，電極產(chǎn)生的氣泡量增加，氣泡驅(qū)動(dòng)對(duì)流強(qiáng)度顯著增大，圖5（b）中流場(chǎng)H=0.135 m處的水平速度增大，超過了0.006 m/s。陰極側(cè)的氣泡驅(qū)動(dòng)對(duì)流要明顯強(qiáng)于陽極側(cè)，在流場(chǎng)上部全部是從右向左的陰極側(cè)氣泡驅(qū)動(dòng)對(duì)流。電解電壓從20 V升到30 V后，圖5（c）在H=0.135 m和H=0.085 m處的水平流動(dòng)速度大幅度減小，最大速度降到了0.005 m/s以下。這與圖3中觀察到的現(xiàn)象一致，流場(chǎng)上部的氣泡驅(qū)動(dòng)對(duì)流的強(qiáng)度減弱。相比20 V電壓，30 V電解電壓下的流場(chǎng)下部H=0.01～0.085 m的水平速度分布的零點(diǎn)大部分左移，說明隨著電解電壓的增大，流場(chǎng)下部向陰極板對(duì)流的溶液增多。這有利于溶液中的Ca2+離子向陰極板聚集，在堿性區(qū)域反應(yīng)生成CaCO3。

3.2 溶液硬度對(duì)氣-液流動(dòng)特性的影響

實(shí)驗(yàn)中模擬循環(huán)水的溶液硬度和CaCl2濃度成正比。電解電壓不變的條件下，溶液硬度越高，則溶液中的離子濃度越高，電化學(xué)反應(yīng)越劇烈，同時(shí)會(huì)改變?nèi)芤旱碾x子強(qiáng)度，這會(huì)影響陰極氫氣泡的氣泡羽流的產(chǎn)生，改變流場(chǎng)狀態(tài)。圖6為20 V電解電壓條件下，改變?nèi)芤河捕群蟮臉O板間的PIV圖像。對(duì)比圖3可以發(fā)現(xiàn)，圖6（a）和圖 3（b）的氣泡行為相似，圖 6（b）和圖 3（c）的氣泡行為相似。升高溶液硬度或者增大電解電壓都會(huì)增大電化學(xué)反應(yīng)強(qiáng)度，增大產(chǎn)生氣泡的速率和數(shù)量，這是氣泡運(yùn)動(dòng)行為主要影響因素。

圖7為20 V電解電壓下溶液硬度分別為800 mg/L和1 000 mg/L溶液流場(chǎng)的時(shí)間平均速度云圖和速度流線圖。對(duì)比圖7（a）和圖4（d）可以發(fā)現(xiàn)，在20 V電解電壓下，當(dāng)水的硬度從600 mg/L升高到800 mg/L后，流場(chǎng)的流動(dòng)行為變化十分相似。流場(chǎng)上部為從左至右的氣泡驅(qū)動(dòng)對(duì)流，流場(chǎng)主要為向電極板流動(dòng)的自然對(duì)流。當(dāng)硬度升高到1 000 mg/L后，流場(chǎng)上部的氣泡驅(qū)動(dòng)對(duì)流減弱，流動(dòng)區(qū)域縮小。對(duì)比圖 4（b）和圖 4（c）可知，這個(gè)變化與硬度為600 mg/L的溶液，在電解電壓從20 V升到30 V的電極板間流場(chǎng)的變化十分相似，氣泡驅(qū)動(dòng)對(duì)流的流動(dòng)路徑和速度大小的變化幾乎相同。

圖6 不同硬度的溶液在20 V的電解電壓下的PIV圖像：（a）800 mg/L，（b）1 000 mg/LFig.6 PIV images of different hardness solutions at 20 V electrolysis voltage：（a）800 mg/L，（b）1 000 mg/L

增大電解電壓和溶液硬度對(duì)流場(chǎng)的變化影響相似，都會(huì)加快電化學(xué)反應(yīng)速率，增大極板產(chǎn)生氣泡的數(shù)量和速率。產(chǎn)生氣泡的速率和數(shù)量會(huì)顯著影響氣泡的運(yùn)動(dòng)行為。電極板產(chǎn)生的氣泡量相似的流場(chǎng)中流動(dòng)行為也幾乎一致。這表明氣泡行為是影響電極板間流場(chǎng)的主要因素，相同的氣泡行為所導(dǎo)致的流場(chǎng)內(nèi)流動(dòng)基本相同。流場(chǎng)結(jié)構(gòu)不變，電化學(xué)反應(yīng)的速率是影響氣泡量和氣泡行為的最主要因素，也就是影響反應(yīng)器內(nèi)流動(dòng)特性的最主要因素。

圖7 在不同硬度溶液下的速度云圖和速度流線圖：（a）800 mg/L時(shí)的速度云圖，（b）800 mg/L時(shí)速度流線圖，（c）1 000 mg/L時(shí)速度云圖，（d）1 000 mg/L時(shí)速度流線圖Fig.7 Velocity nephogramsand velocity streamlines under different hardness：（a）velocity nephograms at 800 mg/L，（b）velocity streamlines at 800 mg/L，（c）velocity nephograms at 1 000 mg/L，（d）velocity streamlines at 1 000 mg/L

4 結(jié) 論

運(yùn)用PIV技術(shù)獲取不同工況下的電化學(xué)除垢時(shí)垂直平板電極電化學(xué)反應(yīng)器內(nèi)的流場(chǎng)變化，通過分析得到以下結(jié)論：

1）電極板間的主要流動(dòng)有兩種：電化學(xué)反應(yīng)在電極表面產(chǎn)生的氣泡上浮攪動(dòng)流場(chǎng)形成的氣泡驅(qū)動(dòng)對(duì)流和極板表面的氣泡形成的高空隙率引起的向極板流動(dòng)的自然對(duì)流。在電解為0～30 V，氣泡驅(qū)動(dòng)對(duì)流的速度不超過0.01 m/s，自然對(duì)流的速度不超過0.001 5 m/s。

2）增大電解電壓和溶液硬度會(huì)增強(qiáng)電化學(xué)反應(yīng)強(qiáng)度，增大產(chǎn)生氣泡的速率和數(shù)量。適當(dāng)?shù)卦龃髿馀萘靠梢栽龃笕芤簩?duì)流的強(qiáng)度，強(qiáng)化污垢離子在反應(yīng)器內(nèi)的流動(dòng)傳質(zhì)能力。過高的氣泡量會(huì)導(dǎo)致部分氣泡聚集在極板表面，反而會(huì)減小氣泡驅(qū)動(dòng)對(duì)流的速度。同時(shí)極板表面的大量氣泡會(huì)減小電極的有效反應(yīng)面積，增大溶液電阻，不利于電化學(xué)反應(yīng)，阻礙水垢在陰極表面沉淀。

3）流場(chǎng)結(jié)構(gòu)不變，極板之間的氣-液流動(dòng)特性主要受氣泡行為的影響。相同的氣泡行為造成的流場(chǎng)流動(dòng)行為基本一致。影響氣泡行為的最主要因素是電化學(xué)反應(yīng)的速率。整個(gè)流場(chǎng)的流動(dòng)傳質(zhì)行為是流場(chǎng)內(nèi)氣相和液相的相互作用的結(jié)果。