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基于远心照相的新型照相探头及用于多相搅拌槽测量
王冠琦
学位类型硕士
导师李向阳 ; 杨超  
2017-07
学位授予单位中国科学院研究生院
学位授予地点北京
学位专业化学工程
关键词照相探头 图像处理 颗粒粒径 局部相含率 多相反应器
摘要

多相反应器中分散相颗粒局部性质分布是反应器性能的精细反映,是多相反应器优化设计和工程放大的重要依据,也能够为多相反应器数学模型关键参数确定和数值模拟验证提供基础数据。目前多相反应器中分散相颗粒局部性质的实验测量方法都有一定的局限性,尤其是对于气液固三相这种含有多种分散相颗粒的体系,还没有成熟的测量方法。 本文开发了一种基于远心照相的新型照相探头,并发展了相应的测量方法,可用于两相及三相反应器中局部特性参数(如粒度和浓度等)的测量。测量时将照相探头安装在待测多相反应器中,按照预设的频闪光和CMOS(Complementary metal oxide semiconductor)同步控制模式即可拍照获得测量点处多相流动图像,采用Image-Pro Plus图像处理软件结合相应的测量方法即可获得该点处分散相颗粒的粒度和浓度等性质信息。远心照相探头有四个优势:(1)远心镜头特有的平行光线使得拍摄的图像几乎不产生形变,与其他照相探头相比测量结果更准确;(2)探头尺寸小、远心镜头工作距离足够长,可用于测量大反应器内各个位置的局部特性参数;(3)可同时测量的局部特性参数包括颗粒(气泡、固体颗粒或液滴)的尺寸、相含率和界面接触面积;(4)克服了非侵入性照相法要求器壁透明等应用局限性问题。 通过与游标卡尺测量的100个尺寸约1 mm的颗粒粒径结果对比表明,该实验照相探头的平均测量误差约是0.92%。在一种模拟的均匀膨胀床中测量颗粒浓度的结果表明,在不同膨胀高度条件下,该照相探头的测量误差最大是13.1%,平均测量误差为7.1%。这表明本文研制的远心照相探头在颗粒粒度和浓度测量中具有较高的准确性。 利用远心照相探头拍摄了不同反光性的颗粒、具有不规则形貌的颗粒和含多个分散相的体系,表明在频闪光和CMOS同步控制模式下,或在特殊条件下辅以反光板(低亮度颗粒情况下),探头均能够清晰地捕捉到多相流动图像。在液-固搅拌槽内测量了局部相含率分布,测量结果与现有的认识定性相符;在气-液搅拌槽内测量了气泡尺寸分布,表明该探头能够测得100 μm以下的气泡,相对探针类方法具有明显优势;在气-液-固搅拌槽内同时测量了气泡和固体颗粒尺寸分布,表明该方法能应用于含有多个分散相体系的测量。

语种中文
文献类型学位论文
条目标识符http://ir.ipe.ac.cn/handle/122111/24284
专题研究所(批量导入)
推荐引用方式
GB/T 7714
王冠琦. 基于远心照相的新型照相探头及用于多相搅拌槽测量[D]. 北京. 中国科学院研究生院,2017.
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