[發(fā)明專利]非接觸式測量不相容氣-液兩相混合氣含率的裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110439179.0
• 申請日: 2021-04-23
• 公開（公告）號: CN113177951B
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 肖清泰;楊凱;王華
• 申請（專利權(quán)）人: 昆明理工大學(xué)
• 主分類號: G06T7/11
• 分類號: G06T7/11;G01N21/84
• 代理公司: 北京盛詢知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11901
• 代理人: 陳巍

本發(fā)明公開非接觸式測量不相容氣?液兩相混合氣含率的裝置及方法，所述方法包括：采集不相容氣?液兩相混合過程中的視頻數(shù)據(jù)，并對所述視頻數(shù)據(jù)進行圖像分割，得到不相容氣?液兩相混合過程的二值圖樣，并基于二值圖樣計算近壁處氣?液混合物的氣含率；關(guān)閉所述進氣閥，同時，通過所述氣體流量測量計獲取所述氣?液混合攪拌器中液體工質(zhì)內(nèi)部氣體的溢出量，基于所述溢出量計算所述氣?液混合攪拌器中的氣含率系數(shù)；基于氣含率系數(shù)及近壁處氣?液混合物的氣含率，對所述氣?液混合攪拌器中氣?液兩相混合的真實氣含率進行求解。本發(fā)明實用性強，能夠直觀準確地求取不相容?氣液兩相混合過程中氣含率，能夠應(yīng)用于化工和濕法冶金等諸多領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及生物、化工和濕法冶金工程技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種非接觸式測量不相容氣-液兩相混合氣含率的裝置及方法。

背景技術(shù)

氣相占氣液混合物體積的百分率稱之為氣含率。氣含率為多相流攪拌混合效果的評價方法的一種。目前氣含率的測量方法主要有：壓差法、體積膨脹法、雙電導(dǎo)探針法，γ射線投射法。壓差法主要用于測量局部氣含率；體積膨脹法在實際試驗過程中操作不便；雙電導(dǎo)探針法可測量氣泡尺寸，但因探針的侵入，擾亂了氣液混合流場；γ射線投射法根據(jù)氣液混合實驗裝置空場和滿場射線衰減強度，以及氣液混合態(tài)的射線衰減強度可計算出場內(nèi)局部氣含率。

幾年來隨著圖像處理技術(shù)的日趨完善以及非侵入式測量的需要，通過高速攝像機對氣液混合過程進行拍攝，進而通過圖像分析處理得到氣含率的方法逐漸進入人們視野。但這種方法所獲得的氣含率，僅僅是近壁面的氣含率，也即局部氣含率。因此，如何提供一種非接觸式測量不相容氣-液兩相混合氣含率的裝置及方法顯得尤為必要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種非接觸式測量不相容氣-液兩相混合氣含率的裝置及方法，實用性強，能夠直觀準確地求取不相容-氣液兩相混合過程中氣含率，能夠應(yīng)用于化工和濕法冶金等諸多領(lǐng)域。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：本發(fā)明提供一種非接觸式測量不相容氣-液兩相混合氣含率的裝置，包括：氣泵、進氣管、氣-液混合攪拌器；其中，所述氣泵通過所述進氣管與所述氣-液混合攪拌器的底部連接，所述進氣管上設(shè)有進氣閥，所述進氣管與所述氣-液混合攪拌器連接的一端設(shè)有噴嘴，所述噴嘴設(shè)于所述氣-液混合攪拌器內(nèi)部；所述氣-液混合攪拌器上端設(shè)有出氣口；所述出氣口處設(shè)有氣體流量測量計；所述氣-液混合攪拌器的一側(cè)設(shè)有圖像采集裝置。

所述氣-液混合攪拌器內(nèi)設(shè)有液體，所述氣泵通過所述進氣管向所述氣-液混合攪拌器通入氣體，所述氣體與所述液體不相容；所述氣-液混合攪拌器用于對所述液體、氣體進行混合；所述圖像采集裝置用于采集不相容氣-液兩相混合過程中的視頻數(shù)據(jù)；所述出氣口用于所述氣-液混合攪拌器中氣體的溢出；所述氣體流量測量計用于測量所述氣-液混合攪拌器中液體工質(zhì)內(nèi)部氣體的溢出量。

優(yōu)選地，所述氣-液混合攪拌器的一側(cè)還設(shè)有白板，所述白板、所述圖像采集裝置設(shè)于所述氣-液混合攪拌器相對的兩側(cè)，且對應(yīng)設(shè)置。

優(yōu)選地，所述圖像采集裝置包括但不限于高速攝像機。

本發(fā)明還提供一種非接觸式測量不相容氣-液兩相混合氣含率的方法，包括如下步驟：

S1、通過所述圖像采集裝置采集不相容氣-液兩相混合過程中的視頻數(shù)據(jù)，并對所述視頻數(shù)據(jù)進行圖像分割，得到不相容氣-液兩相混合過程的二值圖樣；

S2、基于不相容氣-液兩相混合過程的二值圖樣，計算近壁處氣-液混合物的氣含率；

S3、關(guān)閉所述進氣閥，同時，通過所述氣體流量測量計獲取所述氣-液混合攪拌器中液體工質(zhì)內(nèi)部氣體的溢出量，基于所述溢出量計算所述氣-液混合攪拌器中的氣含率系數(shù)；

S4、基于氣含率系數(shù)及近壁處氣-液混合物的氣含率，對所述氣-液混合攪拌器中氣-液兩相混合的真實氣含率進行求解。