水平管气力输送流型特性及其影响因素的研究进展

水平管气力输送是能源化工领域的核心技术之一,水平管气力输送流型特性的研究是设计气力输送装置的重要基础.首先对水平管粉体单颗粒运动特性及其影响因素的研究进展进行了述评,介绍了电容层析成像技术(ECT)在水平管气力输送流型特性研究方面的进展,分析了拾起速度、系统背压、粉体物性和发送罐形式等对水平管气力输送流型特性的影响,在此基础上对水平管气力输送装置设计与优化提出了建议.     

工业级竖直上升管内煤粉密相气力输送研究

在自主搭建的工业级管径(内径50 mm)的气力输送实验平台上,开展煤粉密相气力输送实验,同时借助计算颗粒流体动力学(CPFD)的数值模拟方法,研究不同表观气速下竖直上升管道内煤粉的输送特性和流型特征.随着表观气速的增加,电容层析成像技术(ECT)和CPFD数值模拟都表明,竖直上升管内的煤粉气固两相流依次呈现满管流、环状...     

电容层析成像技术研究进展

在介绍了电容层析成像技术原理及组成部分的基础上,详细阐述了电容层析成像技术的研究现状,包括微小电容检测与数据采集系统、图像重建算法和应用研究,总结了电容层析成像技术在多模态成像、图像重建算法及成像质量评价等方面面临的挑战,并指出了未来努力的方向。     

粉煤密相气力输送流型

基于电容层析成像技术对粉煤密相气力输送系统的流型进行了研究,获得了水平管和竖直上升管粉煤密相气力输送系统的典型流动形态。研究结果表明,水平管输送时的流型随时间复杂多变,典型流型有满管流、沉积层流、悬浮流等;统计分析发现,随表观气速不同,存在明显的主导流型;结合固相速度及管道压力信号分析,展示出其与流型之间存在一定的对应关系,进一步证实了密相气力输送系统的不稳定性特征。对竖直上升管的ECT测试结果表明,输送流型为环核结构。     

过程层析成像技术的发展及应用

阐述过程层析成像技术的研究背景及研究意义,就国内外研究动态及该技术的发展做了详细的论述。介绍和分析了不同的过程层析成像技术,并得出超声波流动层析成像系统和电容流动层析成像系统将是未来流动成像技术发展的两大主流,多机理、多模态层析成像技术将是过程层析成像技术的发展趋势。     

气力输送系统中弯管的易磨损位置及其机理分析

气力输送技术应用广泛,但管件磨损问题影响安全性和经济性,其中弯管磨损问题是关键的磨损问题,因此确定弯管易磨损位置具有重要意义.本研究通过实验方法采用涂层模型并结合电容层析成像(ECT)测量,考察了表观气速、固体流率和颗粒粒径对不同弯径比(R/D)弯管的易磨损位置的影响.研究结果表明:在低气速时(约11 m/s),磨损位...     

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。     

基于前项补偿的12电极的ECT数据采集系统的设计

以12电极油水两相流电容层析成像系统为研究对象,在分析电容层析成像系统的测量原理的基础上,设计了电容层析成像数据采集系统,系统采用前项补偿方法完成了微小电容的测量,并根据实际测量过程所涉及的关键性问题进行了分析和讨论,通过实验验证了此方法是实用可行的,较好地解决了微小电容精确测量问题.     

层析成像技术在多相流检测中的应用

介绍了流动层析成像技术的一般概念。综述了Ｘ射线、γ射线、中子射线、超声波和电容等５大类流动层析成像技术的发展现状，最后论述了该项技术的发展趋势和工业应用前景。     

ECT系统微弱电容检测

针对电容层析成像系统电容检测信号微弱的特点,使用交流法电容测量电路,依据直接数字合成技术原理,以AD9953为核心,设计双路正弦信号发生器电路。根据相敏解调原理,通过四象限模拟乘法器AD734和滤波电路,对信号进行解调,获得直流信号。为了简化数据采集系统,使用多通道切换开关电路,实现了单通道电容检测。最后应用该系统测量管道空管和满管的电容值,较好地解决了电容层析成像系统微弱电容检测问题。     

一种新的电容层析成像电极组合激励测量模式

电容层析成像图像重建为非线性不适定反问题,其敏感场分布不均匀,可获得的测量数据有限,中心处物体的成像效果不佳。增加电极数目,可获得更多的电容测量数据,减小其不定性,同时改善敏感场分布。但同时导致电容测量值变小,测量精度下降。在保证电容测量精度的前提下,提出了24电极组合式电容层析成像传感器结构,研究了两种激励测量方案,并与传统12电极电容层析成像传感器进行了对比分析,包括电容测量值的大小及其动态测量范围、灵敏场分布的均匀性以及不同流型下的重建图像。仿真结果表明,与12电极电容层析成像传感器相比,采用24电极组合式电容层析成像传感器,其电容测量值大,可较好地保证测量精度,其灵敏度分布更加均匀,对中心处物体的成像质量明显提高。     

工业级水平管粉煤气力输送的最小压降速度和稳定性

采用压缩空气作为输送介质,在工业级水平管(内径50 mm)上开展了粉煤密相气力输送实验研究。在实验获得最小压降速度基础上,通过电容层析成像系统观察到,随着表观气速降低而存在分层流、沙丘流、移动床流以及栓塞流4种流型。不同流型压力信号的概率密度分布和功率谱密度分析表明,压力信号的波动特征与流型紧密联系;由于流动形态的变化,存在由稳定输送过渡到不稳定输送的临界气速,且该速度小于最小压降速度。     

基于数据驱动的卷积神经网络电容层析成像图像重建

针对电容层析成像技术的图像重建问题,提出了基于数据驱动的卷积神经网络图像重建方法。根据气固两相流的流型特点,通过数值模拟的方法随机生成了60000组介质分布图像,并利用有限元法计算了与之对应的电容向量,从而建立了一个“电容向量-介质分布”数据集;然后根据电容层析成像图像重建特点建立了卷积神经网络模型,对数据集中的训练集进行学习和训练,并利用测试集对训练结果进行了验证与评价。在此基础上,对获得的ECT图像重建卷积神经网络模型进行了静态实验和流化床测试实验研究。模拟和实验结果表明：所建立的卷积神经网络能较好地实现ECT图像重建,可直接用于流化床内的颗粒浓度分布测量。     

电容层析成像技术及其在水泥基材料领域的应用

水泥基材料的耐久性直接取决于水分和有害介质的侵入速度,因此基于可视化技术对水分传输过程进行动态监测、量化分析具有重要意义.电容层析成像技术(ECT)是一种基于电容敏感机理的层析成像技术,具有非侵入性、响应速度快、适用范围广、成本低、无辐射、便携等优点.将ECT技术应用于水泥基材料内部物质传输规律的研究中,有利于更加准确客观地评价水泥基材料的耐久性.本文系统介绍了ECT系统的组成及原理,以及国内外关于ECT技术的研究与应用进展,在此基础上分析讨论了ECT技术在水泥基材料研究领域的发展趋势和前景.     

基于ECT和蚂蚁算法的油气两相流空隙率在线测量

基于电容层析成像系统（ECT）和蚂蚁算法,提出了一种油气两相流空隙率在线测量的新方法。该方法利用电容层析成像系统12电极电容传感器所获取的66个测量电容信息,首先根据电容层析成像系统所获取的流型辨识结果确定对应流型下的实际空隙率测量模型参数f和b,然后利用蚂蚁算法的信息素信息,找到当前测量状态下对空隙率起主要作用的组合电容集合和相应的权重系数,从而实现空隙率测量。与流型相对应的空隙率测量线性模型参数f和b基于先验数据通过最小二乘方法确定。油气两相流的实验结果表明,该方法对空隙率的在线测量是有效的,避免了复杂的图像重建计算,实时性能佳,测量时间小于0.08 s。在几种典型流型下,提出的空隙率测量方法与常用的快关阀方法相比最大测量偏差小于5.5%。     

气固两相流固相浓度与流速的测量及可视化

气固两相流固相流率的测量是测试领域的难点之一,为了实现气固两相流固相浓度与流速的测量,阐述了电容层析成像的原理,搭建了气固两相流实验台,固相选用聚丙烯颗粒,气相为空气,固相依靠自身的重力流经实验装置,利用ITS公司的M3C电容层析成像装置对气固两相流的固相浓度、速度、质量流量进行了测试研究。实验中的浓度测量采用图像的介电常数分布像素,速度测量选择双层结构的电容传感器,利用相关测速原理,计算上下游传感器成像像素的相关性,最后由测得的速度及浓度分布计算出质量流量,测量结果与重力传感器测量的质量流量结果进行了对比,结果具有较好的一致性,测量误差小于10%,表明利用电容层析成像系统可对气固两相流参数的测量。     

基于改进de Leeuw关系式的两相流质量流量测量

基于电容层析成像技术和文丘里管流量计,提出改进的de Leeuw关系式来实现油气两相流质量流量测量.实际测量中应用电容层析成像技术获取两相流空隙率和流型信息,由获取的空隙率通过关联Lockhart-Martinelli参数得到质量流量含气率.该改进关系式根据不同的流型信息选择经验参数 (该参数与气相弗劳德准数有关),结合质量流量含气率及文丘里管流量计获取的差压信息实现两相流质量流量测量.油气两相流的实验结果表明所提出的改进de Leeuw关系式是有效的.     

气液固三相流化床反应器测试技术

在简述已有三相流化床测试技术的基础上,着重对近年来开发的测试新技术的基本原理及优缺点进行了分析,包括光纤探头技术、超声探头技术、放射颗粒跟踪技术、X射线颗粒跟踪测试技术、颗粒图像测速技术、电容层析成像技术、激光多普勒测速技术和相多普勒测速技术等,同时,展望了三相流化床测试技术的新方向.     

基于静电与电容集成传感器的密相气力输送煤粉流动参数在线测量研究

提出了一种静电与电容传感器集成测量系统,用于监测低压下密相气力输送煤粉颗粒的流动参数(速度、浓度和质量流量)。在该系统中,环状静电传感器用于颗粒速度测量,螺旋电容传感器用于颗粒浓度测量。在不同工况下,对煤粉颗粒的流动参数进行了测量,并系统研究了输送系统运行参数(角阀开度、流化风量、补充风量和给料罐压力)对煤粉颗粒速度、浓度和质量流量的影响。结果表明,该系统能够对密相气力输送煤粉颗粒流动参数进行可靠的在线测量。     

浅谈气力输送技术在有色冶炼中的应用

气力输送技术具有高效、节能、环保等优点,被广泛用于化工、饲料输送、钢铁、冶金等行业中的粉尘、颗粒物料的输送。本文阐述了气力输送技术的工作原理;输送方式的分类:即负压吸送式气力输送和正压压送式气力输送;输送方式的选择需要根据实际工艺要求、输送能力、物料性质、输送距离等参数来确定。重点对气力输送技术在冶金行业中的应用进行了评述,气力输送技术较早应用于锌精矿输送,通过技术改进后成功将气力输送技术应用于ISP烧结烟尘的输送,针对闪速炼铜工艺中物料的性质,提出了合适的输送方式,为铜冶炼厂粉料输送技术的设计和选择提供了参考。随着气力输送技术的研究与应用不断取得进步,在有色冶炼行业的应用也将越来越广泛,效果越来越显著。