文丘里通过高压工作流体（如气体、液体甚至是浆液，入口压力一般≥0.2 Mpa，压降约0.1 MPa）的射流，能够无电机、免驱动地产生负压，自动引射并高效加压和混合低压流体（包括气体、颗粒、液体甚至是高浓度浆液等），从而大幅提高诸多危险化学反应（如加氢等）的安全性。这项技术在粉体输送、淬冷、循环回路加氢、野外淘金以及管道、涵洞和水库清淤等领域具有重要的应用价值。

尽管文丘里微气泡发生器因结构简单、处理量大和运行安全性高而受到广泛关注，但现有研究均集中于低气液比（体积比≤0.1）工况，对于高气液比和高气含率的常见应用场景，仍缺乏关于气泡破碎、聚并机制以及关键结构和操作参数对气泡直径影响规律的深入研究，工程设计依据仍不明确，制约了文丘里式微气泡技术在高气液比工业场景的规模化推广和应用。

针对上述关键技术难题，青岛能源所绿色反应分离与过程强化技术中心围绕高气液比条件下文丘里式微气泡发生器的气泡尺寸调控与结构设计开展了系统性的研究，采用高速摄像技术与自主开发的机器学习图像分析软件，对每个工况下超过3000个气泡进行自动识别分析，揭示了关键结构和操作参数对文丘里式微气泡生成行为的影响规律（如图1），首次发现当液体流量与气液比超过特定临界值后，其对气泡尺寸的调控效应趋于饱和，据此界定了文丘里式微气泡发生器高效调控的操作区间。

图1 文丘里微气泡发生器性能

此外，结合文献报道，将喉径（4~8 mm）、扩张角（7.5°~12.5°）与高气液比（10%~60%）条件下的混合雷诺数进行关联，完整考虑流动条件和结构参数的影响，建立了文丘里式微气泡发生器的气泡尺寸工程预测模型，其预测精度完全满足工程应用要求。

在此研究基础上，研究团队提出了隔板式文丘里结构设计的新思路，通过双入口设计以及喉部内置水平隔板实现流场优化，进一步强化了气液界面剪切和湍动破碎。与传统文丘里相比，可在不显著增加能耗的前提下降低气泡尺寸，展示出良好的工业应用前景。

该研究成果为高气液比条件下文丘里式微气泡发生器的结构优化、性能预测及工程应用提供科学依据，亦可为解决循环回路加氢以及大型水库泥沙淤积（俗称水库“隐形危机”或“慢性病”）难题提供重要的技术参考。相关研究成果发表在国际过程工程领域期刊Processes，卜一凡和陈阿强为共同通讯作者，该工作得到“分析技术开发”计划项目资助。(文/图 肖航)

原文链接：https://doi.org/10.3390/pr14091455

[1] Dongmei Xu, Yunna Wan, Hang Xiao, Zhenzhen Wang, Yifan Bu, Aqiang Chen. Fine bubble generation with Venturi tube under high gas–liquid ratio condition: Structure optimization and bubble size prediction[J]. Processes, 2026, 14(9): 1455.