气固两相流动参数静电与ECT检测方法研究

发布时间：2022-07-16 20:02

　　气固两相流广泛存在于电力、化工、制药、冶金等工业生产中,实现其流动参数（固相速度、浓度和质量流量等）的在线准确测量,对工业生产过程的安全、经济、高效运行具有重要意义。本文在电容层析成像（ECT）技术和静电检测技术的研究基础上,发挥ECT和静电传感技术的各自特点,将这两种测量方法和技术融合,研究基于静电与ECT技术相结合的复杂气固两相流多参数测量的新方法,实现气固两相流颗粒流动的流型、浓度、速度及质量流量等多参数的同时测量。本文首先对静电传感器进行了研究。利用有限元法建立静电传感器的三维仿真模型,分析了静电传感器的空间灵敏度分布特性。在此基础上,开发了一套基于阵列式静电传感器的气固两相流颗粒局部平均速度测量系统,并通过传送带和重力输送实验对采样频率、采样点数等参数进行了优化,之后在高压密相煤粉气力输送系统上进行了管内煤粉局部速度测量实验,其测量结果的相对标准偏差小于5.49%。其次,对ECT成像机理进行深入研究,通过有限元仿真建立ECT传感器模型,分析了传感器灵敏场分布特性,并对LBP和Landweber两种图像重建算法进行比较。重建结果表明:LBP算法重建图像的相关性高于0.785,而... 

【文章页数】：128 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
主要符号表
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 气固两相流动参数检测方法
        1.2.1 流型识别方法
        1.2.2 速度测量方法
        1.2.3 浓度测量方法
        1.2.4 结语
    1.3 静电法在气固两相流参数检测中的应用
        1.3.1 静电传感器的原理
        1.3.2 静电法气固两相流参数检测的应用现状
        1.3.3 静电法气固两相流参数检测技术存在的问题
    1.4 电容层析成像(ECT)技术在气固两相流参数检测中的应用
        1.4.1 ECT测量原理
        1.4.2 ECT技术的应用现状
        1.4.3 ECT技术存在的问题
    1.5 本文的主要研究内容及组织结构
    参考文献
第二章 阵列式静电传感器颗粒流动局部速度测量方法研究
    2.1 引言
    2.2 静电传感器及测量原理
        2.2.1 环状和阵列式静电传感器结构
        2.2.2 数学模型
        2.2.3 静电传感器灵敏度分布
        2.2.4 静电传感器测量电路分析
        2.2.5 阵列式静电传感器局部速度测量基本原理
    2.3 颗粒局部速度测量系统及标定
        2.3.1 颗粒局部速度测量系统
        2.3.2 系统参数设置
    2.4 高压密相煤粉气力输送速度实验研究
        2.4.1 高压密相气力输送系统
        2.4.2 实验结果与讨论
    2.5 本章小结
    参考文献
第三章 基于DSP的电容层析成像(ECT)系统研制
    3.1 引言
    3.2 ECT系统的数学模型
    3.3 ECT传感器有限元仿真
        3.3.1 ECT有限元仿真模型
        3.3.2 ECT传感器灵敏场分析
        3.3.3 ECT仿真结果验证
    3.4 ECT图像重建
        3.4.1 LBP算法
        3.4.2 Landweber迭代算法
        3.4.3 图像重建结果
    3.5 ECT系统设计与开发
        3.5.1 交流法电容检测电路设计
        3.5.2 电极开关阵列设计
        3.5.3 数据采集与控制系统设计
        3.5.4 上位机界面设计
    3.6 ECT成像实验
        3.6.1 静态成像实验
        3.6.2 动态成像实验
    3.7 本章小结
    参考文献
第四章 颗粒静电对ECT的影响及消除
    4.1 引言
    4.2 理论分析
    4.3 实验系统
    4.4 实验结果比较与讨论
    4.5 本章小结
    参考文献
第五章 基于阵列式电容-静电传感器的颗粒参数测量(CES)系统
    5.1 引言
    5.2 测量系统
    5.3 模拟及静态实验
        5.3.1 模拟实验
        5.3.2 静态实验
    5.4 传送带实验
        5.4.1 实验系统
        5.4.2 实验结果及分析
    5.5 本章小结
    参考文献
第六章 ECT与CES系统在循环湍动流化床的应用研究
    6.1 引言
    6.2 C-TFB实验系统
    6.3 颗粒分布测量
    6.4 颗粒浓度、速度及循环量测量
    6.5 本章小结
    参考文献
第七章 结论与展望
    7.1 全文总结
    7.2 展望
研究成果
致谢



本文编号：3663196