追踪颗粒与喷雾运动的流化床综合监测系统及方法技术方案

本发明专利技术属于流化床监测领域，具体涉及了一种追踪颗粒与喷雾运动的流化床综合监测系统及方法，其中，追踪颗粒与喷雾运动的流化床综合监测系统包括：二维运动可视的流化床、颗粒速度场分析机构、喷雾运动分析机构以及控制终端；所述二维运动可视的流化床包括长方体状的流化床；所述颗粒速度场分析机构设置于流化床的正面；所述喷雾运动分析机构设置于所述流化床的侧面。通过将流化床做成可视化，并且将三维运动状态，通过流化床的结构限定为二维运动，此时通过颗粒速度场分析机构以及喷雾运动分析机构分别对颗粒以及液滴进行监测，从而能分析确定喷雾区域对流化颗粒运动的影响。

【技术实现步骤摘要】
追踪颗粒与喷雾运动的流化床综合监测系统及方法
本专利技术涉及流化床监测领域，具体涉及一种追踪颗粒与喷雾运动的流化床综合监测系统及方法。
技术介绍
流化床是一种利用气体或液体通过颗粒状固体层而使固体颗粒处于悬浮运动状态，并进行气固相反应过程或液固相反应过程的反应器。在流化床中，颗粒运动极为复杂，难以使用非介入监测方式对流化颗粒的追踪，因而精确观察流化颗粒及喷雾的运动状态对微尺度层面的科学研究、数字化模拟尤为重要。目前，常规手段仅能测量固体流化颗粒或喷雾单相运动状态，而且流化床内三维运动更难以监测。因此，如何有效实现监测分析流化床中流化颗粒与喷雾运动，在生产和科研领域都迫切需要。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种追踪颗粒与喷雾运动的流化床综合监测系统及方法。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种追踪颗粒与喷雾运动的流化床综合监测系统，包括：二维运动可视的流化床、颗粒速度场分析机构、喷雾运动分析机构以及控制终端；所述二维运动可视的流化床包括长方体状的流化床；所述颗粒速度场分析机构设置于流化床的正面，且适于监测流化床内所有流化颗粒的速度场；所述喷雾运动分析机构设置于所述流化床的侧面，且适于监测流化床中喷雾的液滴的粒径分布；所述控制终端分别与所述颗粒速度场分析机构、喷雾运动分析机构电性连接，且适于依据颗粒的速度场以及液滴的粒径分布量化流化床中颗粒与喷雾的影响关系。进一步的，所述二维运动可视的流化床还包括：进气机构、分布板、双流相喷嘴以及多个流化颗粒；所述分布板设置于所述流化床的底部，多个所述流化颗粒设置于所述分布板的上方；所述双流相喷嘴设置于所述流化床的上部；所述进气机构与所述流化床连通且设置于所述分布板的下方，且适于为所述流化床加载流化气体。进一步的，部分所述流化颗粒由温敏材料制成。进一步的，所述颗粒速度场分析机构包括高速相机以及与高速相机电性连接的颗粒速度场控制器；所述颗粒速度场控制器适于控制所述高速相机采集流化床内的流化颗粒的运动图像并对运动图像进行分析从而获取流化颗粒的速度场。进一步的，所述喷雾运动分析机构包括相位多普勒粒子分析仪以及与所述相位多普勒粒子分析仪电性连接的喷雾分析控制器；所述相位多普勒粒子分析仪包括设置于所述流化床两侧的激光发射端以及激光接收端，所述激光发射端发射激光后穿过喷雾区后通过激光接收端进行接收；所述喷雾分析控制器适于依据接收的激光光线获取喷雾中的液滴的粒径分布。本专利技术还提供了一种追踪颗粒与喷雾运动的流化床综合监测方法，所述方法包括：控制二维运动可视的流化床开始进行流化；监测流化床内所有流化颗粒的速度场；监测流化床中喷雾的液滴的粒径分布；依据颗粒的速度场以及液滴的粒径分布量化流化床中颗粒与喷雾的影响关系。进一步的，所述控制二维运动可视的流化床开始进行流化之前，所述追踪颗粒与喷雾运动的流化床综合监测方法还包括：将流化床内的流化颗粒上涂覆示踪物质。进一步的，所述监测流化床内所有流化颗粒的速度场的方法包括：在历史数据中的流化床内的流化颗粒完全流化的中心部分选定预设面积的正方形拟合区域，并以拟合区域以正方形相邻两边为X轴及Y轴建立直角坐标系；对流化床内的流化颗粒开始颗粒流化；通过高速相机捕捉颗粒运动状态，间隔预设时间拍摄两次涂覆有示踪物质的流化颗粒的照片；在建立的直角坐标系中依据高速相机获得的两张照片通过跟踪测速法处理后获得所有流化颗粒的速度场。进一步的，所述监测流化床中喷雾的液滴的粒径分布的方法包括：在与监测流化床内所有流化颗粒的速度场的方法中的正方形拟合区域相同位置建立新的相同面积的直角坐标系；在流化床侧面架设的激光发射端发射激光穿过喷雾后，通过激光接收端接收以形成光通路，通过分析光通路的偏折以及衰减度拟合喷雾区液滴特征静态图像；通过霍夫圆监测提取拟合喷雾区液滴特征静态图像中喷雾液滴颗粒以得到喷雾区域以及液滴的粒径分布；将喷雾区域以及粒径分布代入新建立的直角坐标系中。进一步的，所述依据颗粒的速度场以及液滴的粒径分布量化流化床中颗粒与喷雾的影响关系的方法包括：将监测流化床内所有流化颗粒的速度场方法中的直角坐标系与监测流化床中喷雾的液滴的粒径分布方法中的直角坐标系合并；在每个位点上联立获取速度场以及粒径分布；多次选取不同时间的同一位点上的颗粒及液滴的粒径分布，分析喷雾对颗粒不同时间下的影响；对比不同点位的影响关系分析喷雾对床层不同位置颗粒的运动影响。本专利技术的有益效果是，本专利技术提供了一种追踪颗粒与喷雾运动的流化床综合监测系统及方法，其中，追踪颗粒与喷雾运动的流化床综合监测系统包括：二维运动可视的流化床、颗粒速度场分析机构、喷雾运动分析机构以及控制终端；所述二维运动可视的流化床包括长方体状的流化床；所述颗粒速度场分析机构设置于流化床的正面，且适于监测流化床内所有流化颗粒的速度场；所述喷雾运动分析机构设置于所述流化床的侧面，且适于监测流化床中喷雾的液滴的粒径分布；所述控制终端分别与所述颗粒速度场分析机构、喷雾运动分析机构电性连接，且适于依据颗粒的速度场以及液滴的粒径分布量化流化床中颗粒与喷雾的影响关系。通过将流化床做成可视化，并且将三维运动状态，通过流化床的结构限定为二维运动，此时通过颗粒速度场分析机构以及喷雾运动分析机构分别对颗粒以及液滴进行监测，从而能分析确定喷雾区域对流化颗粒运动的影响。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1是本专利技术所提供的追踪颗粒与喷雾运动的流化床综合监测系统的结构示意图。图2是本专利技术所提供的追踪颗粒与喷雾运动的流化床综合监测方法的流程图。图3是本专利技术所提供的电子设备的部分原理框图。图中：110-流化床；111-进气机构；112-分布板；113-双流相喷嘴；114-颗粒收集器；115-补光灯；121-高速相机；122-颗粒速度场控制器；131-相位多普勒粒子分析仪；132-喷雾分析控制器。具体实施方式现在结合附图对本专利技术作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本专利技术的基本结构，因此其仅显示与本专利技术有关的构成。实施例1如图1所示，本实施例1提供了一种追踪颗粒与喷雾运动的流化床综合监测系统。追踪颗粒与喷雾运动的流化床综合监测系统包括：二维运动可视的流化床110、颗粒速度场分析机构、喷雾运动分析机构以及控制终端；所述二维运动可视的流化床110包括长方体状的流化床110；所述颗粒速度场分析机构设置于流化床110的正面，且适于监测流化床110内所有流化颗粒的速度场；所述喷雾运动分析机构设置于所述流化床110的侧面，且适于监测流化床110中喷雾的液滴的粒径分布；所述控制终端分别与所述颗粒速度场分析机构、喷雾运动分析机构电性连接，且适于依据颗粒的速度场以及液滴的粒径分布量化流化床110本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种追踪颗粒与喷雾运动的流化床综合监测系统，其特征在于，包括：二维运动可视的流化床、颗粒速度场分析机构、喷雾运动分析机构以及控制终端；/n所述二维运动可视的流化床包括长方体状的流化床；/n所述颗粒速度场分析机构设置于流化床的正面，且适于监测流化床内所有流化颗粒的速度场；/n所述喷雾运动分析机构设置于所述流化床的侧面，且适于监测流化床中喷雾的液滴的粒径分布；/n所述控制终端分别与所述颗粒速度场分析机构、喷雾运动分析机构电性连接，且适于依据颗粒的速度场以及液滴的粒径分布量化流化床中颗粒与喷雾的影响关系。/n

【技术特征摘要】
1.一种追踪颗粒与喷雾运动的流化床综合监测系统，其特征在于，包括：二维运动可视的流化床、颗粒速度场分析机构、喷雾运动分析机构以及控制终端；
所述二维运动可视的流化床包括长方体状的流化床；
所述颗粒速度场分析机构设置于流化床的正面，且适于监测流化床内所有流化颗粒的速度场；
所述喷雾运动分析机构设置于所述流化床的侧面，且适于监测流化床中喷雾的液滴的粒径分布；
所述控制终端分别与所述颗粒速度场分析机构、喷雾运动分析机构电性连接，且适于依据颗粒的速度场以及液滴的粒径分布量化流化床中颗粒与喷雾的影响关系。


2.如权利要求1所述的追踪颗粒与喷雾运动的流化床综合监测系统，其特征在于，所述二维运动可视的流化床还包括：
进气机构、分布板、双流相喷嘴以及多个流化颗粒；
所述分布板设置于所述流化床的底部，多个所述流化颗粒设置于所述分布板的上方；
所述双流相喷嘴设置于所述流化床的上部；
所述进气机构与所述流化床连通且设置于所述分布板的下方，且适于为所述流化床加载流化气体。


3.如权利要求2所述的追踪颗粒与喷雾运动的流化床综合监测系统，其特征在于，部分所述流化颗粒由温敏材料制成。


4.如权利要求2所述的追踪颗粒与喷雾运动的流化床综合监测系统，其特征在于，所述颗粒速度场分析机构包括高速相机以及与高速相机电性连接的颗粒速度场控制器；所述颗粒速度场控制器适于控制所述高速相机采集流化床内的流化颗粒的运动图像并对运动图像进行分析从而获取流化颗粒的速度场。


5.如权利要求2所述的追踪颗粒与喷雾运动的流化床综合监测系统，其特征在于，所述喷雾运动分析机构包括相位多普勒粒子分析仪以及与所述相位多普勒粒子分析仪电性连接的喷雾分析控制器；
所述相位多普勒粒子分析仪包括设置于所述流化床两侧的激光发射端以及激光接收端，所述激光发射端发射激光后穿过喷雾区后通过激光接收端进行接收；
所述喷雾分析控制器适于依据接收的激光光线获取喷雾中的液滴的粒径分布。


6.一种追踪颗粒与喷雾运动的流化床综合监测方法，其特征在于，所述方法包括：
控制二维运动可视的流化床开始进行流化；
监测...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺辰阳，张容祎，
申请(专利权)人：创志科技江苏股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32