本论文对湍流搅拌槽内原油—水分散体系中液滴的破碎与分布进行了实验研究和理论分析。原油粘度随温度降低明显升高,两相界面张力则略微降低。通过测定不同温度不同搅拌桨转速下的液滴的粒径分布及Sauter平均直径,分析搅拌桨转速和粘度对液滴破碎和粒径分布的影响。Sauter平均直径随搅拌桨转速增加而减小;随粘度增加而增大。通过最大稳定粒径与Sauter平均直径的关系可以求得系统的最大稳定粒径。理论上最大稳定粒径的计算采用了以Voigt模型为基础的理论模型推导出的计算式,计算值与实验结果吻合较好。 在理论上用群体平衡模型(PBE)预测高粘度分散体系的Sauter平均直径。在液滴破碎速率方程的建立过程中,以往的学者大多研究的是低粘度分散相体系,而没有考虑粘性力对粒径破碎过程的影响。针对实际生产领域中常见的原油和其它一些高粘度分散相体系,本研究对前人提出的破碎频率模型进行修正,将粘性项引入其中,充分考虑粘性力在液滴破碎过程中的影响,分散相的粘性力和界面张力在液滴变形和破碎过程中同时起到阻滞变形的作用。修正后的模型计算得到Sauter平均直径,与本研究的实验结果及其它学者的实验结果分别进行比较,理论值与实验值都比较接近。 需要指出的是,在温度较低时,本实验所用原油(某大庆输出油)已表现出了具有触变性的流变学性质,但经过理论计算和数量级分析,液滴破碎时间与粘度达到平衡的时间相比非常小,可以认为在破碎过程中液滴的粘度始终为初始粘度。实验结果与以初始粘度计算的理论值能够较好地吻合。