[發(fā)明專利]氣固流化床中運(yùn)動(dòng)顆粒動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)測(cè)量裝置、系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810317252.5
• 申請(qǐng)日: 2018-04-10
• 公開（公告）號(hào): CN108776089B
• 公開（公告）日: 2020-02-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 賀靖峰;趙躍民;劉成果;駱振福;段晨龍;江海深;周恩會(huì)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國礦業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N15/04
• 分類號(hào): G01N15/04
• 代理公司: 11386 北京天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)
• 代理人: 胡時(shí)冶;龐許倩

本發(fā)明公開了一種氣固流化床中運(yùn)動(dòng)顆粒動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)的測(cè)量裝置、系統(tǒng)及方法，屬于顆粒沉降的測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，解決了現(xiàn)有技術(shù)中無法測(cè)量顆粒上下波動(dòng)以及上浮過程中的動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)的問題。其包括壓縮空氣單元、加重質(zhì)、氣固流化床、密度球、剛性聯(lián)接桿以及用于測(cè)量剛性聯(lián)接桿位移的位移傳感器；壓縮空氣單元的氣流出口與氣固流化床的進(jìn)氣口連通；加重質(zhì)位于氣固流化床內(nèi)；密度球固定設(shè)置于剛性聯(lián)接桿的底端。上述氣固流化床中運(yùn)動(dòng)顆粒動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)的測(cè)量裝置、系統(tǒng)及方法可用于濃相氣固流場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)顆粒動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)的測(cè)量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種顆粒沉降的測(cè)量技術(shù)，尤其涉及一種濃相流場(chǎng)的氣固流化床中運(yùn)動(dòng)顆粒動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)的測(cè)量裝置、測(cè)量系統(tǒng)以及測(cè)量方法。

背景技術(shù)

濃相高密度氣固流化床主要通過氣固兩相的充分接觸和穩(wěn)態(tài)流動(dòng)形成床層內(nèi)各點(diǎn)密度均勻穩(wěn)定的準(zhǔn)散式鼓泡流化床，為入選物料按密度分層分離提供良好的環(huán)境。入選物料在氣固流化床中的沉降行為差異是實(shí)現(xiàn)其分選/分離的先決條件。

現(xiàn)有技術(shù)中，針對(duì)濃相氣固多相流中運(yùn)動(dòng)顆粒動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)測(cè)量的研究很少，僅有少量文獻(xiàn)報(bào)道了使用高速動(dòng)態(tài)攝影或者借助于外力場(chǎng)對(duì)顆粒沉降行為進(jìn)行估測(cè)的方法，如借助于外加磁場(chǎng)或電場(chǎng)對(duì)顆粒運(yùn)動(dòng)進(jìn)行間接測(cè)量等，但測(cè)量精度與可靠性都較低。

中國發(fā)明專利申請(qǐng)CN102778322A公開了一種濃相氣固流化床中煤炭顆粒的受力測(cè)量裝置，煤炭顆粒通過柔性繩索與高精度觸點(diǎn)拉力器連接，當(dāng)煤炭顆粒在氣固流化床中呈不規(guī)則運(yùn)動(dòng)，高精度觸點(diǎn)拉力器可以實(shí)時(shí)測(cè)量煤炭顆粒的受力信息。但是，由于上述受力測(cè)量裝置使用柔性繩索和高精度觸點(diǎn)拉力器，因此，其只能測(cè)量煤炭顆粒受到的拉力，而無法測(cè)量受到的推力，導(dǎo)致上述受力裝置無法測(cè)量入選物料上下波動(dòng)以及上浮過程中的動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于上述的分析，本發(fā)明旨在提供一種氣固流化床中運(yùn)動(dòng)顆粒動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)的測(cè)量裝置、測(cè)量系統(tǒng)以及測(cè)量方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中無法測(cè)量顆粒上下波動(dòng)以及上浮過程中的動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)的問題。

本發(fā)明的目的主要是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一方面，本發(fā)明提供了一種氣固流化床中運(yùn)動(dòng)顆粒動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)的測(cè)量裝置，包括壓縮空氣單元、加重質(zhì)、氣固流化床、密度球、剛性聯(lián)接桿以及用于測(cè)量剛性聯(lián)接桿位移的位移傳感器；壓縮空氣單元的氣流出口與氣固流化床的進(jìn)氣口連通；加重質(zhì)位于氣固流化床中；密度球固定設(shè)置于剛性聯(lián)接桿的底端。

進(jìn)一步地，上述氣固流化床中運(yùn)動(dòng)顆粒動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)的測(cè)量裝置還包括導(dǎo)向組件，導(dǎo)向組件包括導(dǎo)向環(huán)和支撐架；導(dǎo)向環(huán)通過支撐架設(shè)置于氣固流化床的頂部；導(dǎo)向環(huán)套設(shè)置于剛性聯(lián)接桿13的外側(cè)。

進(jìn)一步地，導(dǎo)向環(huán)內(nèi)壁與剛性聯(lián)接桿外壁之間的間隙為0.2mm～0.3mm。

進(jìn)一步地，支撐架包括多個(gè)同軸設(shè)置的支撐環(huán)以及連接多個(gè)支撐環(huán)的多條連接筋；多條連接筋相交于支撐環(huán)的中心點(diǎn)處，多個(gè)支撐環(huán)與多條連接筋構(gòu)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；導(dǎo)向環(huán)設(shè)置于支撐環(huán)與連接筋的連接處以及多條連接筋的相交處。

進(jìn)一步地，導(dǎo)向組件的數(shù)量為多個(gè)，多個(gè)導(dǎo)向組件同軸設(shè)置。

進(jìn)一步地，剛性聯(lián)接桿為空心塑料桿。

進(jìn)一步地，還可以包括至少兩個(gè)壓力傳感器，壓力傳感器設(shè)置于氣固流化床的內(nèi)側(cè)壁，且沿氣固流化床的軸向布置。

另一方面，本發(fā)明還提供了一種氣固流化床中運(yùn)動(dòng)顆粒動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)的測(cè)量系統(tǒng)，包括上述氣固流化床中運(yùn)動(dòng)顆粒動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)的測(cè)量裝置。

進(jìn)一步地，上述氣固流化床中運(yùn)動(dòng)顆粒動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)的測(cè)量系統(tǒng)還包括數(shù)據(jù)處理器和數(shù)據(jù)顯示器；數(shù)據(jù)處理器獲取位移傳感器采集的位移數(shù)據(jù)，將位移數(shù)據(jù)對(duì)時(shí)間做一階微分，得到密度球的瞬時(shí)沉降速度，瞬時(shí)沉降速度的最大值為密度球的沉降末速，將瞬時(shí)沉降速度對(duì)時(shí)間做一階微分，得到密度球的瞬時(shí)沉降加速度；數(shù)據(jù)處理器將瞬時(shí)沉降速度、沉降末速和瞬時(shí)沉降加速度傳送至數(shù)據(jù)顯示器進(jìn)行顯示。