發(fā)布時間：2020-12-06 04:23

　　針對評價頂吹宏觀混勻時間的方法進(jìn)行了氣體頂吹攪拌水動力學(xué)實驗研究,利用基于混合過程中示蹤粒子的分布隨時間演化規(guī)律的RGB顏色模型來確定攪拌容器內(nèi)的宏觀混勻時間。通過定義像素閾值分離每一像素,構(gòu)建混勻像素比M值作為確定混勻時間的指標(biāo),觀察M值的變化規(guī)律,利用3σ方法確定混勻時間。針對噴槍插入深度及流量,用量綱為1強(qiáng)度單位表述為0.5和1的實驗工況一,當(dāng)閾值分?jǐn)?shù)X=90%時,測定混勻時間為13.30s。分析結(jié)果發(fā)現(xiàn),RGB顏色模型能夠基于混合過程中示蹤粒子的分布情況確定混勻時間,且與貝蒂數(shù)法和電導(dǎo)率法測定的混勻時間偏差不超過10%。為解決在視覺上評價多相流混合效果等工程問題提供了一種新的思路,為提高ISA爐使用壽命、強(qiáng)化ISA爐冶煉生產(chǎn)以及優(yōu)化ISA爐工藝過程提供了一定的實驗依據(jù)。 

【文章來源】：化工進(jìn)展. 2016年09期 第2728-2734頁 北大核心

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

ISA爐水模型動力學(xué)模擬實驗1—氮氣；2—玻璃轉(zhuǎn)子流量計；3—光源；4—白板；5—鐵架子；6—噴槍起升開關(guān)；7—噴槍；8—透明圓柱形有機(jī)玻璃容器；9—探頭；10—DDSJ-308A型電導(dǎo)率儀；11—攝像機(jī)；12—計算機(jī)

Ｄ饈笛?1—氮氣；2—玻璃轉(zhuǎn)子流量計；3—光源；4—白板；5—鐵架子；6—噴槍起升開關(guān)；7—噴槍；8—透明圓柱形有機(jī)玻璃容器；9—探頭；10—DDSJ-308A型電導(dǎo)率儀；11—攝像機(jī)；12—計算機(jī)iLLL(2)式中，L為攪拌容器內(nèi)液面的高度，cm；Li分別為不同實驗工況的噴槍插入深度，cm；i=1，2，3，4。1.2圖樣獲取與處理利用攝像機(jī)拍攝并記錄ISA爐水模型實驗的全部過程，利用視頻處理軟件KMPlayer從視頻中捕獲并存儲體現(xiàn)聚苯乙烯顆粒分布形態(tài)變化的流動圖樣（圖樣格式為bmp，分辨率為320×240像素）。如圖2所示，在實驗的起始時刻t=0s，聚苯乙烯顆粒平鋪在化學(xué)反應(yīng)器的底部。在實驗的結(jié)束時刻t=∞s，聚苯乙烯顆�；�本上全部脫離攪拌容器的底部，均勻分布在攪拌容器內(nèi)。由于在有表1不同實驗工況流量及深度的量綱歸一強(qiáng)度流量、深度工況流量/L·h–1深度/cm工況一10.5工況二0.930.5工況三0.830.5工況四0.670.55圖2處理后的實驗圖樣機(jī)玻璃反應(yīng)器的器壁安放了電導(dǎo)率儀的探頭，為了防止圖樣中的探頭對基于圖像處理技術(shù)確定混勻時間產(chǎn)生影響，實驗獲取的所有圖樣均切去了探頭的圖像。同時，為了防止圓柱形容器對獲取的實驗圖樣造成幾何失真，所有圖樣均采用圖像處理技術(shù)的幾何變換和線性補(bǔ)償?shù)男Ｕ�方法進(jìn)行圖像復(fù)原[13]。1.3RGB顏色模型在紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)三基色模型（簡稱RGB顏色模型）中，每一種顏色都能夠被表示為純紅、純綠和純藍(lán)的0～255之間不同水平的混合，基于笛卡爾坐標(biāo)系，對任一像素顏色的R、G、B三基色進(jìn)行歸一化處理，使所有的值都在區(qū)間[0,1]中。對于任一像素顏色C都可以通過改變?nèi)�基色的�?shù)量混合得出，其表達(dá)式為式(3)。CrRgGbB(3)式中，r、g、b均為參數(shù)�；�于RGB顏色模型確?

。對于每張從視頻中捕獲的圖樣，首先計算混勻像素的數(shù)目NMixedPixels，其次計算混勻像素比值M=NMixedPixels/NTotalPixels，NTotalPixels為目標(biāo)區(qū)域像素數(shù)目總合，最終繪制混勻像素比M值隨時間t變化的混合曲線圖。（5）確定混勻時間。在混合曲線圖中，觀察曲線的變化規(guī)律，發(fā)現(xiàn)曲線由起始波動上升的狀態(tài)逐漸過渡到最終的穩(wěn)定波動狀態(tài)，與貝蒂數(shù)法測定混勻時間的曲線類似，因此利用文獻(xiàn)[14]中的3σ方法確定本實驗的混勻時間。即分別對各組分曲線應(yīng)用3σ方法確定混勻時間，最終選取各組分首次均達(dá)到圖3R組分的像素分離混合均勻的時刻為本實驗的混勻時刻，從而確定混勻時間。理論上當(dāng)t=0s時，M=0；當(dāng)t=∞s時，M=100%。通常情況下，首次實現(xiàn)M=100%的時刻被確定為完全混勻時刻。但在實際應(yīng)用中，基于二維平面進(jìn)行混合效果分析時，都存在信息丟失的局限性。因此，如果M值穩(wěn)定于一個未足100%的穩(wěn)定水平，那么即認(rèn)為目標(biāo)區(qū)域是混合均勻的。2結(jié)果與分析2.1確定適宜確定實驗工況一混勻時間的組分在混合過程中，分別選取目標(biāo)區(qū)域中的兩個不同像素位置，如圖4中A、B兩點，A點位置最終達(dá)到混合均勻，B點位置始終未達(dá)到混合均勻。觀察這兩個像素的RGB組分像素值隨時間變化情況，A點位置的紅、綠、藍(lán)三組分的像素值隨時間的變化逐漸增加，且三組分的像素值隨時間變化趨勢相同，如圖5(a)所示；B點位置的紅、綠、藍(lán)三組分的像素值隨時間變化幾乎保持不變，且三組分的像素值隨時間變化趨勢也相同，如圖5(b)所示。因此選取紅、綠、藍(lán)三組分來確定最終混勻時間[12]。2.2確定適宜確定實驗工況一混勻時間的閾值分?jǐn)?shù)X值為了確定不同閾值分?jǐn)?shù)X對混勻時間的影響，以取值間隔為5%設(shè)定不同閾值分?jǐn)?shù)X值，分別作出三組分?

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：2900716