[發明專利]一種氣固流化床氣泡運動行為識別統計方法

在審

• 申請號: 202110589368.6
• 申請日: 2021-05-28
• 公開（公告）號: CN113310983A
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發明（設計）人: 趙躍民;張亞東;段晨龍;董良;楊金濤;楊旭亮;周恩會
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: G01N21/84
• 分類號: G01N21/84;G01B11/08
• 代理公司: 徐州千秋知識產權代理事務所(普通合伙) 32556
• 代理人: 周敏

本發明公開了一種氣固流化床氣泡運動行為識別統計方法，包括：S1：高速動態攝像儀跟蹤氣固流化床內單個氣泡的上升過程，壓力傳感器采集單個氣泡上升過程中壓變信號，并通過壓變信號判斷氣泡行為；S2：對高速動態攝像儀采集的氣泡圖像像素尺寸進行標定，選取要研究的氣泡區域；S3：提取氣泡區域內的孤立氣泡；S4：基于孤立氣泡尺寸均值的計算，統計出合格氣泡的數量。本發明具有可靠性高、安全環保等優點，且可實現實時在線測量與統計，適用于惡劣的工業現場條件。

技術領域

本發明涉及流化床氣泡運動行為識別統計技術領域，具體涉及一種氣固流化床氣泡運動行為識別統計方法。

背景技術

流化床干燥器具有較高的傳熱和傳質速率，干燥速率高，熱效率高，結構緊湊，基本投資和維修費用低，便于操作等優點。因此流化床干燥器被廣泛用于化工、食品、陶瓷、藥物、聚合物等行業。

濃相氣固流化床由顆粒聚集的乳化相與氣體聚集的氣泡相構成，床層具有似流體特性，床層中氣泡的擾動使得床層的氣固相間運動行為具有失穩性和多態性。氣泡現象作為低速氣固流化床最基本的特征之一，它的存在引起了顆粒間快速充分的混合，同時增強了氣固間的接觸效率，提供了良好的傳質和傳熱行為。氣泡的生成、聚合與分裂是密相流化床最重要的特點，氣泡的聚并與分裂行為對顆粒混合、氣體混合、傳熱、傳質等床層的傳遞特性起著決定性的作用。因此，削弱氣泡運動行為對床層流化質量的干擾，強化床層流化的均勻性和分選密度的穩定性是提高煤炭分選精度的關鍵。通過在線識別振動分選流化床中氣泡不同行為引起的壓力信號特征，研究氣泡上升過程中的動態演變規律，對限制床內氣泡的生長，加強氣固接觸效率，促進準散式流化床的形成，提高顆粒分離效率，實現細粒煤精準分選具有重要意義。

發明內容

為了研究氣泡上升過程中的動態演變規律，本發明提出一種氣固流化床氣泡運動行為識別統計方法。

為了實現上述技術目的，本發明采用如下技術方案：

一種氣固流化床氣泡運動行為識別統計方法，包括如下步驟：

S1：高速動態攝像儀跟蹤氣固流化床內單個氣泡的上升過程，壓力傳感器采集單個氣泡上升過程中壓變信號，并通過壓變信號判斷氣泡行為；

S2：對高速動態攝像儀采集的氣泡圖像像素尺寸進行標定，選取要研究的氣泡區域；

S3：提取氣泡區域內的孤立氣泡；

S4：基于孤立氣泡尺寸均值的計算，統計出合格氣泡的數量。

優選地，步驟S1通過壓變信號判斷氣泡行為：當壓力傳感器測量的壓力信號在0.1s內從1250Pa增至2000Pa，判定氣泡頂部接觸傳感器探頭所在平面；當壓力傳感器測量的壓力信號在0.1s內從2000Pa降至750Pa，判定氣泡通過傳感器探頭所在平面；壓力傳感器測量的壓力信號在0.2s內先由1050Pa急劇減少到-250Pa，再驟然上升至1300Pa，判定氣泡發生兼并行為；當壓力傳感器測量的壓力信號在0.1s內從1250Pa減小到500Pa，判定氣泡產生破裂行為。

優選地，步驟S2中，在流化床床層流化達到穩定狀態下采集氣泡圖像。

優選地，步驟S3中提取氣泡區域內的孤立氣泡的方法如下：采用Sobel法提取氣泡邊緣，在氣泡區域內正向搜索，逐個提取每個氣泡的氣泡邊緣，提取區域內的孤立氣泡。

優選地，步驟S4中合格氣泡的判定依據為：氣泡的等效氣泡直徑不大于平均等效氣泡直徑的80％。

優選地，氣泡的等效氣泡直徑為與氣泡面積相等的圓的直徑。

優選地，平均等效氣泡直徑的計算方法如下：