[發(fā)明專利]一種評(píng)價(jià)多相流強(qiáng)化攪拌混合效果的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010517208.6
• 申請(qǐng)日: 2020-06-09
• 公開（公告）號(hào): CN111855654B
• 公開（公告）日: 2023-06-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王華;楊凱;徐建新
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 昆明理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N21/84
• 分類號(hào): G01N21/84;G06T7/00;G06F17/18
• 代理公司: 北京東方盛凡知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11562
• 代理人: 賈耀淇

本發(fā)明提供一種評(píng)價(jià)多相流強(qiáng)化攪拌混合效果的方法。該方法采用統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法，計(jì)算多相混合流體混合圖樣的第0維貝蒂數(shù)，獲得多相流混合樣本的第0維貝蒂數(shù)的時(shí)間序列，并將其進(jìn)行l(wèi)ogistic擬合。根據(jù)第0維貝蒂數(shù)時(shí)間序列l(wèi)ogistic曲線與橫坐標(biāo)中所圍成區(qū)域面積S的大小來判斷該工況下的混合效果；當(dāng)?shù)?維貝蒂數(shù)越大，混合效果越好；當(dāng)logistic擬合曲線拐點(diǎn)與縱軸越接近，混合效果越好。即，第0維貝蒂數(shù)時(shí)間序列的logistic曲線與橫坐標(biāo)中所圍成區(qū)域面積S越大，混合效果越好。本發(fā)明簡單可靠，適應(yīng)所有涉及到多相流混合效果的表征，尤其涉及冶金及化工領(lǐng)域的多相攪拌混合效果評(píng)估，具有很高的實(shí)用價(jià)值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及化學(xué)和冶金工程技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種評(píng)價(jià)多相流強(qiáng)化攪拌混合效果的方法。

背景技術(shù)

氣液固三相體系是工業(yè)生產(chǎn)過程中一種非常普遍的多相流反應(yīng)或分離體系，在石油、化工、能源和冶金等眾多工業(yè)過程中都有著廣泛的應(yīng)用。強(qiáng)化攪拌混合是許多工藝技術(shù)的關(guān)鍵步驟，在化學(xué)反應(yīng)中，強(qiáng)化攪拌混合是為了加快反應(yīng)進(jìn)程，節(jié)省反應(yīng)時(shí)間；在物理反應(yīng)中，強(qiáng)化混合是為了防止固態(tài)顆粒沉積，使其在液相中達(dá)到懸浮狀態(tài)，降低混合能耗。掌握多相混合效果的好壞，可以做到對(duì)攪拌過程進(jìn)行精準(zhǔn)的控制，節(jié)省大量的人力、物力、財(cái)力。多相流強(qiáng)化攪拌混合效果的評(píng)價(jià)一直是多相流領(lǐng)域的研究難點(diǎn)之一。

目前，國內(nèi)外關(guān)于多相流攪拌混合效果的評(píng)價(jià)，主要從宏觀和微觀兩個(gè)角度進(jìn)行研究。宏觀評(píng)價(jià)方法有測量攪拌功率等，微觀評(píng)價(jià)方法有測定混合過程速度場等。測量攪拌功率對(duì)混合效果進(jìn)行評(píng)價(jià)不夠精確，測量各相速度場又過于復(fù)雜。近年來，平面激光誘導(dǎo)熒光(PLIF)測量方法被廣泛應(yīng)用，該方法不僅可以實(shí)時(shí)顯示流場中每個(gè)平面位置的混合效果差異，還可以直觀清晰地反映混合狀態(tài)隨時(shí)間的變化規(guī)律。一些學(xué)者雖然通過PLIF測量方法研究了攪拌槽內(nèi)瞬態(tài)的示蹤劑分布、濃度變化以及宏觀混合特性，但是該方法的應(yīng)用具有很強(qiáng)的局限性。對(duì)工質(zhì)選取要求較高。

基于現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，亟需一種形象直觀且適用范圍廣的評(píng)價(jià)多相流混合效果的評(píng)價(jià)方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種評(píng)價(jià)多相流強(qiáng)化攪拌混合效果的方法，以解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，能夠直觀地評(píng)價(jià)多相流強(qiáng)化攪拌混合效果。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：本發(fā)明提供一種評(píng)價(jià)多相流強(qiáng)化攪拌混合效果的方法，內(nèi)容如下：

搭建試驗(yàn)臺(tái)：在透明容器中加入待混合物體，在所述待混合物體中插入攪拌棒，在所述透明容器底部安裝供氣裝置，在所述透明容器附近安裝圖像采集裝置；

采集圖像：開啟所述圖像采集裝置、所述攪拌棒和所述供氣裝置，所述供氣裝置噴出氣體，所述氣體在所述待混合物體中自下而上運(yùn)動(dòng)，所述攪拌棒攪拌所述待混合物體，從而形成多相流強(qiáng)化攪拌；所述圖像采集裝置采集T時(shí)間長度的攪拌過程的視頻；

圖像灰度及二值化處理：將所述攪拌過程的視頻進(jìn)行分幀處理，對(duì)所述分幀處理后的圖片進(jìn)行圖像灰度及二值化處理，得到二值化處理后的圖像；

計(jì)算第零維貝蒂數(shù)時(shí)間序列：計(jì)算所述二值化處理后的圖像的第零維貝蒂數(shù)的時(shí)間序列；

Logistics擬合：對(duì)所述第零維貝蒂數(shù)的時(shí)間序列在OXY直角坐標(biāo)系中進(jìn)行l(wèi)ogistics擬合，得到擬合后的logistics曲線，計(jì)算所述logistics曲線與所述OXY直角坐標(biāo)系的橫軸的面積S。

優(yōu)選地，所述待攪拌物體為透明或半透明液體，所述圖像采集裝置為高速攝像機(jī)或粒子測速儀。

優(yōu)選地，所述供氣裝置為氧槍，所述氧槍連接有氣泵，所述氣泵用于給所述氧槍提供帶壓力的氧氣流。

優(yōu)選地，所述氧槍與所述透明容器的底部角度為0-180°。

優(yōu)選地，所述攪拌棒底部固定連接若干葉片，所述葉片用于旋轉(zhuǎn)時(shí)攪拌所述待攪拌物體，所述攪拌棒由電機(jī)提供動(dòng)力。