基于波理论的涡街流量计雾状流测量模型

建立了雾状流条件下涡街流量计的修正模型。雾状流中液相的存在会导致涡街流量计的测量误差,通过将以往研究者在单相流中对Karman涡街现象的认识及取得的研究成果作为基础,并结合实验流体本身所具有的动力特点,利用Karman涡街波传递的理论分析了非定常不稳定的雾状流流场中的Karman涡街现象,构建了双向耦合的气液两相流动力学模型。试验结果显示,当液相体积含率从0～0.13%变化时,模型修正后的结果与实际值较为接近。     

喷嘴雾化参数轨迹图像法测量实验研究

针对喷嘴雾化多参数同步测量问题,提出了基于图像处理的喷嘴雾化角、雾化细度、液滴运动速度及分布参数测量方法,利用背光阴影成像技术搭建了喷嘴雾化参数测量系统,建立了基于轨迹图像法原理的喷嘴雾化参数图像处理流程与算法,利用标准颗粒测量验证了该方法对颗粒粒径测量的精度,并开展了不同孔径与压力下扇形喷嘴雾化参数同步测量实验研究。结果表明:当雾化压力不变,扇形喷嘴孔径从0.66 mm变为1.10 mm时,雾化细度与液滴平均运动速度分别增加26.82%、10.42%,而雾化角随扇形喷嘴孔径增大而减小16.66%;当扇形喷嘴孔径不变,雾化压力从0.1 MPa增加到0.4 MPa时,雾化角与液滴平均运动速度分别增加47.71%、95.10%,而雾化细度随雾化压力增加而减小44.23%。这为雾化液滴特性研究与喷嘴性能评估提供了有效手段。     

基于T形共流聚焦法的液滴生成技术

针对传统流动共聚焦法两相流注入结构复杂,外部封装体积大的问题,本文开展了毛细管中微液滴生成的相关技术研究,借助商品化T形管,提出了一种基于T形共流聚焦结构的液滴生成方法。该方法不但简化了两相流的注入结构,较好地解决了封装难的问题,而且便于对液滴生成的相关参数开展进一步研究。对于液滴生成的相关参数,本文深入研究了液滴生成中液滴尺寸、流速比和生成频率之间的关系;通过正交试验深入研究了流速比、出口锥角角度和出口管径对液滴均一性的影响,其影响的主次顺序为：锥角角度＞流速比＞出口管径,在最优参数锥角角度为4°,流速比190∶1,出口管径72μm的条件下,所生成液滴平均体积为8.3nL,生成频率0.7Hz,均一性0.011。     

界面探针法测量液滴与固体壁面间相互作用力

液滴与固体壁面间相互作用力的测量与研究是深入理解润湿机理、调控受限空间内多相流动行为的基础。以液滴轮廓形变为原位微作用力探针,通过拍摄并分析液滴与固体壁面作用过程中轮廓形态变化实现了液滴与固体壁面间相互作用力的测量,测量结果与商用精密微作用力测量仪结果符合良好。相较近年来文献报道的原子力显微镜(AFM)与表面力仪(SFA)测定方法,本方法无须借助外部精密机械探针,具有操作简单、过程可视、成本低廉、不受研究对象透光性限制等优势。最后利用本方法测定了水相环境中十四烷液滴靠近与远离固体壁面时所受的作用力,考察了水相组成对作用力的影响,并发现液滴与壁面间的总斥力仅取决于液滴的形变能力。     

液滴形状法测量纤维接触角的研究

介绍了液滴形状法测量单根纤维接触角的基本原理 ,利用显微镜观察液滴的形状 ,将数据输入根据Young Laplace方程编写的程序中计算出接触角。通过实验验证 ,该法简单可行 ,可以有效的表征 0～ 60°的纤维表面接触角。     

大型喷雾粒径分布的图像法测量

雾化技术在能源、化工等领域应用广泛,研究雾化机理和优化雾化喷嘴性能的前提是对其雾化液滴尺寸及粒度分布进行准确有效的测量和表征。目前常用的雾化液滴粒度测量技术,如基于光散射或衍射原理的激光粒度仪和相位多普勒分析仪等,能够较准确地测量粒径分布比较窄、最大粒度在2000μm以下的喷雾,但对含特大颗粒且粒径分布很宽的喷雾,往往难以得到可靠结果甚至不可能进行测量。本文提出了用图像法测量这类大流量喷雾,构建了图像法测量系统,编写了图像处理程序,经标定实验后,采用该系统对某喷嘴喷雾液滴粒径分布及规律进行了测量研究。研究结果表明图像法可用于大型喷雾液滴粒度及分布的测量。     

基于改进互相关法的气固两相栓塞流速测量

在双截面电容层析成像（ECT）系统测量气力输送过程中栓塞流速度的应用中,利用动力学相关因子指数检测电容信号的均值突变,根据突变点设置时间窗以提取上下游信号,将所选信号映射成二值图像,并进行数学形态学闭运算处理,对处理后的图像进行二维互相关计算,估算出栓塞流速度。实验结果表明了该方法的有效性,和传统互相关法相比,改进互相关法可有效提取有明显波动特征的信号段,并通过二维图像互相关计算提高了互相关法的稳定性,从而提高了ECT技术在线测量两相流的准确性。     

基于图像分析方法的颗粒粒度测量

为了满足颗粒粒度测量的要求,研究开发了基于颗粒图像的颗粒体粒度测量系统。系统由硬件和软件两部分组成。硬件系统主要由图像采集和显示设备构成,可完成颗粒图像采集、存储和显示功能。软件系统由自主开发的基于Matlab环境的颗粒图像处理与分析程序组成,可完成颗粒图像的处理、颗粒粒度分析及分析结果显示等功能。颗粒测量结果表明,该系统完全可以满足颗粒粒度测量的要求,并具有测量精度高、效率高等特点。     

热敏荧光法用于蒸发液滴近接触线的温度测量

探究静置液滴蒸发的动力学原理在众多的相关工业应用中举足轻重。在过去的数十年间,尽管相关领域的学者进行了大量的研究工作,但仍有一个关键的问题尚未解决,即液滴接触线附近的温度在蒸发过程中到底是如何变化的。通过直接测量的实验方法,报道了液滴在接触线固定不动的蒸发阶段,其接触线附近温度的详细变化过程。利用显微热敏荧光测温技术,其结果表明：液滴接触线附近自由界面的温度将沿径向发生急剧变化,并伴随一组在蒸发过程中不断发生演变的荧光同心圆环,这种荧光条纹带是由于液滴边缘的几何差异性所导致的局部强化蒸发冷却与一组热浮力驱动的对流辊相互作用产生的结果。本研究将为蒸发动力学提供新的认识,并有望在各种对传热系统的应用领域中促成新的进展。     

大型喷雾粒径分布的图像法测量

雾化技术在能源、化工等领域应用广泛,研究雾化机理和优化雾化喷嘴性能的前提是对其雾化液滴尺寸及粒度分布进行准确有效的测量和表征。目前常用的雾化液滴粒度测量技术,如基于光散射或衍射原理的激光粒度仪和相位多普勒分析仪等,能够较准确地测量粒径分布比较窄、最大粒度在2000 μm以下的喷雾,但对含特大颗粒且粒径分布很宽的喷雾,往往难以得到可靠结果甚至不可能进行测量。本文提出了用图像法测量这类大流量喷雾,构建了图像法测量系统,编写了图像处理程序,经标定实验后,采用该系统对某喷嘴喷雾液滴粒径分布及规律进行了测量研究。研究结果表明图像法可用于大型喷雾液滴粒度及分布的测量。     

离焦图像法颗粒多参数在线测量技术

图像法颗粒在线分析技术可以获得稀疏颗粒两相流中颗粒相的速度、粒度以及数目浓度等参数及其三维分布,具有非侵入、系统操作简便、结果直观等优点,但由于成像系统景深有限,易导致成像的离焦模糊,阻碍了其在颗粒在线测量方面的应用。然而颗粒图像的离焦模糊程度其实蕴含了颗粒的深度位置等信息,利用离焦模糊进行颗粒关键参数测量的技术逐渐得到研究人员重视。本文回顾了离焦图像法颗粒多参数测量的发展历史,简述了三种典型的离焦法（基于单相机的特殊光阑法和像散法,以及基于双相机的异像距法）颗粒深度位置测量原理,分析了不同方法的优劣势,指出在深度学习等先进图像处理算法的加持下,离焦图像法有望在颗粒在线测量领域得到更加广泛应用。     

计算机图像处理技术用于微粒的定量测量

基于ＰＣＩ总线的图像采集卡,采用计算机图像处理、人工智能技术实现了对颗粒的定量分析。详细阐述了颗粒定量分析技术及原理、系统组成和软件设计。测试结果表明,该法操作简便、测试速度快、重复性好     

新型扇形雾化喷嘴的实验研究

在对Y型喷嘴结构和雾化机理研究分析的基础上,设计了一种新型的扇形雾化喷嘴,并对该喷嘴进行了实验研究. 实验测量了不同气、液压力下扇形雾化喷嘴的流量、雾化角和索特尔平均粒径及其在空间上的横向和纵向分布. 通过对液流量用Y型喷嘴设计公式进行拟合,得到了公式中适合扇形雾化喷嘴设计的系数取值：m=0.39, b=0.98. 喷雾雾化角a大约在90o~98o之间,变化不大. 喷雾的索特尔平均粒径在空间横向呈类似"W"的分布,在空间纵向呈逐渐降低并趋于稳定的分布.     

激光粒度仪测定煤油/水乳液粒度分布的实验研究

考察了利用激光粒度仪测定乳液的粒度分布和平均粒径(D4,3)的实验方法和实验条件。采用单因素实验方法重点考察了实验条件(分散剂的浓度和进样量)和仪器参数(超声、搅拌转速和循环流速)对乳液液滴粒径分布的影响,得出测定煤油/水乳液粒度分布的最佳条件为:搅拌转速为750rpm、循环流速为8mL/s、分散剂SDS浓度为0.50×10-2 g/L和进样量为0.50mL,且不超声。     

颗粒定量测量的计算机图象处理技术研究

采用计算机图象处理、人工智能技术实现了对颗粒的定量分析,阐述了颗粒定量分析技术及原理、系统组成和软件设计。测试结果表明,该法操作简便、测试速度快、重复性好。     

有限截面通道内喷雾顺流掺混动力学特征的实验研究

设计搭建了有限截面通道顺流喷雾掺混实验台,在横截面为70 mm×70 mm的透明方形掺混段内,将室温水经喷嘴雾化后顺流掺入不同流速的室温空气。实验中,喷水压力为0.1～1.5 MPa,风速为14.6～46.2 m?s^-1。分别采用高速摄影和马尔文粒度仪对该雾羽的速度场和初始粒径等动力学特征开展了实验研究。结果指出：掺混雾羽的径向速度及喷射轴线附近的轴向速度主要受制于喷水压力;而雾羽两翼处的轴向速度主要受风速影响。定义轴向平均速度为雾羽轴向特征速度,该平均速度随喷水压力或喷射距离的增大而增大;在喷水压力小时,风速的增大可使轴向平均速度随喷射距离增大的速率提高;在喷水压力高时则反之。掺混雾羽的初始粒径随喷水压力的减小或喷嘴出口处气液相对速度的增大而减小。最后,根据实验结果拟合了轴向平均速度和初始粒径的实验关联式,其计算值与实验值吻合良好。     

Relationship between the size of mist droplets and ethanol condensation efficiency at ultrasonic atomization on ethanol–water mixtures

High‐frequency (2.4 MHz) ultrasonic irradiation to an ethanol–water mixture can induce the generation of ethanol‐rich mist droplets at lower temperatures. Two groups of droplets in micrometer‐ and nanometer‐sized were observed in the mist generated by the ultrasonic atomization. Nanosized droplets were considered to be ethanol‐rich droplets which cause ethanol condensation. © 2009 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 2010     

Unsteady stirring method staged used in suspension polymerization of styrene

The results of an unsteady stirring method staged, used in the suspension polymerization of styrene in a lab‐scale batch reactor, are presented. Variation of droplet size during the whole polymerization process under the unsteady stirring condition, compared with that under a steady stirring condition, was found to be small. According to the variable droplet size character, two methods were used to divide the polymerization process into four stages and the unsteady stirring method was used in only one stage of each experimental run. By these operations, the optimum operation of obtaining large particle product with uniform particle size distribution was achieved. The results suggest that controlling the droplet coalescence process is more important than controlling the initial droplet size distribution to obtain uniform final particle products. © 2001 John Wiley & Sons, Inc. J Appl Polym Sci 82: 1873–1881, 2001     

Spray drying with a two-fluid nozzle to produce fine particles: Atomization,scale-up,and modeling

This article presents experimental and modeling work to complete previously reported work on spray drying. Back-calculated droplet sizes have been verified by measurements with a laser imaging rig. Flow patterns in a cylindrical spray chamber have been simulated by computational fluid dynamics and demonstrated that droplet residence times are much shorter than expected. A droplet tracking population balance model has been implemented in gSOLIDS and shows how drying times vary with droplet diameter. Particle collection by cyclone and bag filter have also been compared experimentally.