基于图像法的稀相气／固两相流混合比及空隙率分析

通过使用高速摄影系统获得稀相气／固两相流流动图像,并利用图像处理技术对获得的图像进行均匀光照、二值化及粘连颗粒分割等预处理,统计出图像中颗粒尺寸参数。利用数学公式,计算出稀相气／固两相流流混合比与空隙率的纵向分布和横向分布,以及不同截面积的混合比与空隙率分布,并对混合比与空隙率的分布进行比较分析。最终得出在稀相气／固两相流中,混合比比空隙率能更好地描述气／固两相流流动特性的结论。     

基于电容层析成像技术的流化床内固相体积分数分布特性研究

针对煤清洁转化过程流化床内复杂气固两相流动特性,采用电容层析成像(简称ECT)技术,考察了流化床内玻璃珠和树脂颗粒瞬时和时均的固相体积分数分布特性。结果表明,利用不同时刻的瞬时固相体积分数等值图,可实现对截面颗粒分布的量化检测;局部时均固相体积分数沿径向呈"中心低、边壁高"的对称分布,截面时均固相体积分数沿轴向呈"下浓上稀"分布,测量结果与经典理论和实验观察相一致,表明ECT方法可以定性与定量测定流化床内气固两相流动过程固相体积分数。     

图像处理技术在稀相气固两相流粒度测量中的应用

利用高速摄影仪对冷态流化床内气固两相流动进行了图像采集.通过MATLAB软件对某时刻二维平面上的固体颗粒图像进行了预处理、二值化、粘连颗粒分割及颗粒标号等处理,较准确地得到了固体颗粒的粒度分布,并且研究了不同高度、不同截面颗粒的粒度分布与浓度分布状况,为今后进一步研究流化床内气固两相流动特性与粒度分布之间的关系奠定基础...     

基于图像动态纹理特征的气固流化床流型识别

准确识别流型是气固流化床二相流参数检测的重要内容,文中提出一种基于图像光流法和动态纹理特征相 结合的气固流化床流型识别的新方法.实验是在气固流化床二相流实验系统上利用高速摄影系统获取流型图像.流型图像分别为鼓泡床,节涌床,湍动床,快速流化床,稀相输送等5种典型流型.首先对获取的不同流型图像分别进行去噪和对比度拉伸...     

鼓泡流化床离散模拟中的一个局部空隙率模型

气固流化床离散颗粒模拟中通常采用面积加权平均法计算局部空隙率,不能较好地反映流化床中显著的非均匀结构特性.为了考虑非均匀结构对局部空隙率的影响,文中提出一个适用鼓泡流化床的局部空隙率模型.将流场划分为稀区(气泡区)和密区(乳相区);非均匀结构对密区局部空隙率的影响通过引入局部空隙率下限和非均匀影响系数描述;将提升管流动...     

提升管内气固流动的小波分析

对由光纤探头获得的提升管循环流化床内颗粒体积分数的瞬态信号,采用Dauchveies小波(db4)进行15层的小波分解,并计算各尺度能量分率,以研究提升管底部浓相段与顶部稀相段气固流动结构。结果表明:颗粒速度、体积分数、能量分率在径向分布都呈典型的环核结构;底部浓相段和顶部稀相段的高、中、低频能量分率基本相同,分别在10%,60%,30%左右,说明提升管内大多数的颗粒以聚团形式或密度较大的颗粒群的形式在流化床内流动。操作条件的改变对稀密段气固流动结构的影响不同:颗粒循环流率的改变对密相段的流动影响较大,而气体速度的变化对稀相段的流动影响较大。     

基于图像法喷动床内空隙率研究

利用图像二值化方法处理图片,并采用Matlab编程实现空隙率的测量,从微观层次分析空隙率对喷动流化床内流动状态的影响。研究了颗粒粒径、喷口数量和表观气速对空隙率分布的影响。结果表明,增大表观气速使床层底部的稀相区增大,床层膨胀高度增加,空隙率也随之增加。增大颗粒粒径会增大最小临界流化速率,所以在其达到流化状态后流化床内颗粒粒径增大,床内喷动区空隙率减小比较明显。在相同条件下,与单喷口相比双喷口在床层底部附近存在合并射流,同时颗粒能到达的高度显著增加,底部两侧停滞区面积减小。结合对空隙率的分析,提出一种新的表征流化床内流化状态的参数(流化指数),可以直观地表示流化床内颗粒的流化状态。     

循环流态化：（Ⅲ）气,固流动模型

根据气、固两相流动的基本特征,循环流态化气、固两相流动模型可分为局部流动结构模型及整体流动结构模型两类。局部流动结构模型主要描述床内稀相及絮状物相的局部分布及变化,而整体流动结构模型主要描述床中空隙率。颗粒速度以及气体速度轴、径向分布及变化,其中根据实用层次不同,整体流动结构模型可分为一维、一维两区及两维模型。本文对循环流态化气、固流动模型进行了分类评述,供循环流化床反应器设计时参考。     

快速流化床一维轴向稳态流动模型

本文对稳态操作的快速流化床气固两相流动进行了分析,表明颗粒在床内的加速运动对床层各项参数有显著影响。考虑了颗粒加速作用以及由于颗粒聚集使气固两相相互作用力减小的事实后,可采用一维轴向稳态流动模型获得截面平均颗粒速度、空隙率以及曳力系数等参数及其轴向分布规律。模型预测与实验直接测定结果吻合很好。     

循环流化床稀相流动局部空隙率的测量

本文采用激光相让多普勒颗粒分析仪（PDPA）测量流化床气固两相流局部瞬时流动结构．通过测量瞬时颗粒直径、速度及颗粒通过测量体的渡越时间，分析导出了一种计算局部瞬时空隙率的方法实验证明即使在很稀的稀相流动中仍存在着不均匀的流动结构．在同一流动条件下，还用光纤探针测量了瞬时空隙率．结果表明PDPA测量方法能够测量出光纤探针无法测量到的稀相流动中微观瞬时流动结构的变化．     

EFFECTS OF PARTICLE CHARACTERISTICS ON THE PERFORMANCE OF A FAST FLUIDIZED BED REACTOR

A heterogeneous model for the fast fluidized bed reactor which carries out a gas-solid non catalytic reaction is presented. The hydrodynamics of the fast fluidized bed is characterized by the model of Kwauk et al. (1985) which assumes the existence of two phases; a dense phase and a dilute pneumatic transport phase. For a given solid flowrate, the length of the reactor occupied by each phase depends on gas velocity, particle diameter and density and average voidage within the reactor. The gas-solid reaction is assumed to follow the shrinking core model. The solids are assumed to be completely backmixed in the dense phase and move in plug How in the dilute pneumatic transport phase. The gas phase is assumed to be in plug flow in both phases

For given gas and solid flowrates, the transition from the dense phase flow to the fast fluidized bed (containing two regions) as functions of particle size and density is determined using the model of Kwauk et al. (1985). The numerical solution of the governing mass balance equations show that for given solid and gas flowrates, (and average voidage) the gas phase conversion shows an unusual behavior with respect to particle diameter and density. Such behavior is resulted from the effects of particle diameter and density on the reactor volume occupied by each phase and the effect of particle diameter on the apparent reaction rate. The numerical results show that a fast fluidized bed gives the best conversion at large particle density and for the particle diameter which results the fast fluidized bed to be operated near the pure dense phase flow.     

电容层析成像技术在线测量气固流化床空隙率的研究

基于电容层析成像技术，提出了一种在线测量气固流化床空隙率的新方法。建立了相应的12电极电容层析成像气固流化床空隙率测量系统，可同时实现气固 流化床空隙率分布的在线显示和整体空隙率测量。选择加权反投影算法进行图像重建以保证空隙率分布显示的实时性和有效性。采用Tikhonov正则化原理和ART算法相结合的组合型新图像重建算法来实现整体空隙率的测量。Tikhonov正则化原理用于克服图像重建过程中的不适定问题，ART算法用于提高最终重建图像的质量。研究表明以上提出的空隙率测量新方法是有效的。空隙率分布在线测量的速度可达25幅／秒以上，整体空隙率测量的最大误差可小于5％。     

基于图像处理的气固流化床中气泡行为的分析

以数字图像处理为基础,实现对流化床中气泡的成长、聚合和分裂行为的分析.利用高速摄像机拍摄气固两相流的气泡运动图像,从中选取气泡上升、聚舍和分裂三种典型图像序列.经过图像处理后,分别对其进行气泡识别和参数的获取.然后根据获取的数据,首先分析了气泡上升过程中面积、形心、等效直径等参数的变化趋势和变化规律,接着对聚合中的聚合...     

基于特征相似度匹配PTV法的稀相气固两相流流场的测量

提出一种基于几何特征和归一化转动惯量特征相似度相结合的粒子跟踪测速算法。该方法采用高速摄像机拍摄流化床中气固两相流的稀相颗粒运动图像,经图像处理后,提取特征参数,进而应用面积和周长相似度对颗粒进行初步筛选匹配。然后对经过初步筛选后的颗粒进行归一化转动惯量最佳相似度的匹配,从而准确快速地实现颗粒匹配,进而计算出气固两相流颗粒的流速。实验结果表明,该方法能准确地跟踪稀相颗粒,是一种行之有效的稀相流场速度测量方法。     

用于两相流流型显示和空隙率测量的电容层析成像技术

引　言两相流流型的实时显示和空隙率的在线测量对两相流系统的控制、运行乃至机理研究等均具有重要意义 ,一直是两相流领域中重要的研究方向 .现已提出多种实现流型显示和空隙率测量的方法 ,例如用于流型显示的核辐射线法和光学法 ,用于空隙率 (或浓度 )测量的机理估算法、核辐射线法、电学法、光学法、微波法、热学法和核磁共振法等 ,但是总的来讲还未能满足应用要求 ,实际应用的例子也较少[1] .电容层析成像 (ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｃａｐａｃｉｔａｎｃｅｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ ,简记ＥＣＴ)技术由于可在不干扰流场的情况下获取反映两相流…     

基于两相两区模型的气固流化床DEM模拟

气固流化床DEM模拟中,通常采用面积加权平均法计算局部空隙率,为了考虑网格中显著非均匀结构对局部空隙率的影响,提出一个计算局部空隙率的两相两区模型。该模型将网格中的非均匀结构虚拟划分为稀相和密相,将实际网格区域划分为稀区和密区,并采用时空关联性原理识别稀区和密区;模型还采用自适应方法计算网格中颗粒分布的非均匀度;将非均匀度作为非均匀结构的影响权重计算密区颗粒的局部空隙率。模拟了鼓泡流化床,模拟结果表明:与传统的DEM相比,基于两相两区模型的DEM能更好地模拟气泡形态,且能捕捉气泡冒出床层和气泡破裂的复杂现象。     

非均匀气固两相系统中多尺度传质模型

建立了适用于气固循环流化床的多尺度传质模型 .从过程与尺度的角度出发 ,将非均匀气固两相流中的传质过程分解为静态与动态的过程 ,并将前者分解为稀相内、密相内以及稀密相间 3个尺度下的传质 ;在用多尺度能量最小 (EMMS)模型求解已知物系性质和操作条件的非均匀气固两相流体动力学参数的基础上 ,借助于前人的研究结果 ,利用相对滑移速度、空隙率等参数求解传质系数 ,求得轴向的浓度场分布 ,并讨论非均匀两相流动结构对传质效率的影响