基于电容层析成像系统的气液搅拌混合特性分析

发布时间：2023-12-09 12:36

　　搅拌混合在工业生产中往往是最必不可少的环节,常用于冶金、化工、制药等领域。搅拌混合的目的是为了尽快达到物料体系的混合均匀性,进而促进反应的进行。因此,如何获得气液搅拌混合体系的均匀性有效量化,进一步提高搅拌效率,对于搅拌反应器的设计优化以及节能降耗具有重要的意义。传统的高速摄像机拍摄技术由于拍摄反光等因素仅能获取混合过程气泡重叠后的图像,亟需一种多相流可视化的方法对冶金过程内部流动混合状态进行研究并探索。电容层析成像技术由于其具有非辐射、非侵入、速度快等特点,可以实时采集混合过程内部相分布图,使得电容层析成像系统(ECT)具有冶金工业应用潜力。本文围绕搅拌反应器内气液混合效果的评价,运用计算分形维数、数字图像处理技术以及统计学理论,对搅拌反应器内气液混合效果的评价方法及应用开展了比较系统的研究。内容主要涉及气液搅拌混合实验的设计、气液混合效果的logistics评价方法及其模型研究、气液混合效果的定性分析和定量分析。本文对搅拌混合效果评价的基本理论进行了综述。搭建了基于电容层析成像系统的顶吹气液搅拌混合实验台,目的在于阐述并提出一种简单的气液混合效果的logistics模型评价新方法,...

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【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景与意义
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意义
    1.2 电学层析成像
        1.2.1 电学层析成像发展
        1.2.2 层析成像技术分类和特点
    1.3 电容层析成像技术应用研究
        1.3.1 孔隙率应用领域
        1.3.2 传感器设计方面应用研究
        1.3.3 图像重构算法方面研究
        1.3.4 工业应用方面研究
    1.4 气液搅拌混合效果评价方法研究现状
        1.4.1 可视化技术
        1.4.2 非可视化技术
        1.4.3 图像分析技术量化混合效果应用
    1.5 技术路线图
    1.6 研究内容及创新点
第二章 电容层析成像系统以及测量混合效果方法理论基础
    2.1 ECT组成及原理
        2.1.1 电容层析成像系统组成
        2.1.2 电容层析成像系统工作原理
    2.2 图像重构算法
        2.2.1 非迭代算法
        2.2.2 Landweber迭代算法
    2.3 ECT传感器制作
        2.3.1 电极数量
        2.3.2 电极长度
        2.3.3 外部或内部电极
        2.3.4 屏蔽电极
    2.4 传感器测试
    2.5 评价混合效果的理论基础
        2.5.1 分形维数
        2.5.2 欧拉示性数
        2.5.3 Logistics拟合曲线
        2.5.4 支持向量机
    2.6 本章小结
第三章 顶吹气液两相流可视化研究
    3.1 基于电容层析成像系统的顶吹实验建立
    3.2 顶吹气液混合搅拌实验
        3.2.1 实验装置
        3.2.2 实验设计
        3.2.3 实验方法
    3.3 实验图像获取与预处理
        3.3.1 重构图像
        3.3.2 图像二值化
        3.3.3 RGB彩色图像特征值提取
        3.3.4 支持向量机分割图像
    3.4 传统摄像技术与电容层析成像技术对比
    3.5 本章小结
第四章 气液两相流混合效果分析
    4.1 实验结果分析
        4.1.1 不同喷吹流量和喷枪插入深度重建图像
        4.1.2 双喷枪喷吹重建图像
    4.2 混合效果统计学表征
        4.2.1 Logistics拟合曲线表征
        4.2.2 电容值统计学分析
    4.3 气泡平均曲率分析
        4.3.1 不同图像处理技术下的欧拉示性数分析
        4.3.2 不同喷吹流量下欧拉示性数分析
        4.3.3 双喷枪气泡欧拉示性数表征
    4.4 不同方法对混合效果的分析
    4.5 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 主要结论
    5.2 研究展望
致谢
参考文献
附录



本文编号：3871587