專利名稱：濃相氣固流化床中氣泡尺寸與運動速度的測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用型新涉及一種氣泡尺寸與運動速度的測量裝置，尤其一種濃相氣固流化床中氣泡尺寸與運動速度的測量裝置。
背景技術(shù)：
我國的煤炭資源主要分布在山西、陜西、內(nèi)蒙、新疆等干旱缺水地區(qū)，采用濕法選煤的技術(shù)難度很大，因此開發(fā)和推廣高效干法選煤技術(shù)迫在眉睫?；跉夤潭嘞嗔鞯臐庀喔呙芏攘骰簿哂袘?yīng)用范圍廣、分選效率高、環(huán)境污染小等優(yōu)勢，逐漸應(yīng)用于干法選煤領(lǐng)域。該流化床主要是通過氣固兩相的充分接觸和穩(wěn)態(tài)流動形成床層內(nèi)各點密度均勻穩(wěn)定的準(zhǔn)散式鼓泡流化床，為煤炭顆粒按密度分層分離提供良好的環(huán)境。氣泡尺寸與運動速度等行為是判斷流化床處于準(zhǔn)散式流化狀態(tài)和密度是否保持均勻穩(wěn)定的重要依據(jù)，從而對原煤的按密度分離行為產(chǎn)生至關(guān)重要的影響。目前針對濃相氣密多相流，特別是濃相氣固流化床中氣泡尺寸與運動速度的測量研究很少。實用型新內(nèi)容技術(shù)問題:本實用型新的目的是針對煤炭干法分選采用的濃相氣固高密度流化床，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、易控制、測量精度高、可靠性好、應(yīng)用范圍廣的濃相氣固流化床中氣泡尺寸與運動速度的測量裝置。技術(shù)方案:本實用型新的濃相氣固流化床中氣泡尺寸與運動速度的測量裝置，在氣固流化床的下部設(shè)置布風(fēng)氣室和氣流分布板，氣固流化床的底部與轉(zhuǎn)子流量計、風(fēng)壓控制裝置、風(fēng)包和風(fēng)機順序連接，在氣固流化床的側(cè)面連接有動態(tài)壓差測量裝置，實時監(jiān)測床層壓降的波動情況；氣固流化床內(nèi)放置磁鐵礦粉為主的分選介質(zhì)，流化床正面位置安裝高速動態(tài)攝像機，攝像機的鏡頭可自動調(diào)節(jié)拍攝范圍來獲取不同高度床層平面的氣泡運動狀態(tài)；高速動態(tài)攝像機與數(shù)據(jù)信號顯示器、數(shù)據(jù)采集輸出及存儲裝置順序連接，氣泡運動信息可實時采集傳遞到后續(xù) 的數(shù)據(jù)存儲及分析系統(tǒng)；采用數(shù)據(jù)處理分析軟件對采集存儲的數(shù)據(jù)進行動態(tài)分析計算，即可獲得流化床中任意床層高度處的氣泡尺寸與運動速度。所述高速動態(tài)攝像機的拍攝范圍覆蓋整個流化床模型區(qū)域。有益效果，由于采用了上述方案，采用高速動態(tài)攝像機對氣泡運動行為進行捕捉拍攝，分辨率高，拍攝幀數(shù)大，有效避免了由于氣泡尺寸變化頻率高、運動速度快造成的圖像捕捉誤差；高速動態(tài)攝像機與數(shù)據(jù)信號顯示器、數(shù)據(jù)采集輸出及存儲設(shè)備連接，即時將拍攝捕捉到的氣泡運動信息進行顯示和采集反饋，有效避免了由于信號延遲產(chǎn)生的氣泡運動信息接收誤差，提高了測量精度；捕捉拍攝到的氣泡運動信息即時顯示到數(shù)據(jù)信號顯示器上，可隨時觀測氣泡流的形狀、尺寸及運動狀態(tài)，并根據(jù)氣泡運動行為調(diào)整操作參數(shù)，使流化床保持持續(xù)產(chǎn)生微泡和小泡的準(zhǔn)散式流化狀態(tài)；數(shù)據(jù)采集輸出及存儲裝置內(nèi)的氣泡信息可采用數(shù)據(jù)處理分析軟件進行精確計算處理，獲得氣泡尺寸與運動速度的有效數(shù)據(jù)。應(yīng)用濃相氣固流化床中氣泡尺寸與運動速度的測量裝置，有效解決了流化床內(nèi)無規(guī)則運動氣泡的尺寸變化與運動速度無法直接測量的瓶頸，同時提高了測量精度，測量誤差很小，具有結(jié)構(gòu)簡單、控制方便、可靠性好的特點，可廣泛應(yīng)用于其它濃密氣固多相流中氣泡流尺寸變化規(guī)律與運動速度的準(zhǔn)確測量。優(yōu)點:本測量裝置結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、易控制、測量精度高、可靠性好，能實現(xiàn)濃密氣固多相流中氣泡尺寸與運動速度的準(zhǔn)確測量，應(yīng)用范圍廣，適用于濃相氣固流化床中氣泡運動行為的測量，也適用于其它濃密氣固多相流中氣泡運動行為的測量，對氣固流化床分選密度的準(zhǔn)確預(yù)測計算與分選操作參數(shù)的選取具有重要的價值和意義。

圖1是本實用型新的濃相氣固流化床中氣泡尺寸與運動速度測量裝置的工作結(jié)構(gòu)圖。圖中:1、風(fēng)機；2、風(fēng)包；3、風(fēng)壓控制裝置；4、轉(zhuǎn)子流量計；5、布風(fēng)氣室；6、氣流分布板；7、氣固流化床；8、動態(tài)壓差測量裝置；9、高速動態(tài)攝像機；10、數(shù)據(jù)信號顯示器；11、數(shù)據(jù)采集輸出及存儲裝置。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用型新的實施例作進一步的描述:實施例1:本實用型新的濃相氣固流化床中氣泡尺寸與運動速度測量裝置有測量裝置和測量方法。氣泡尺寸與運動速度測量裝置，在氣固流化床7的下部設(shè)置布風(fēng)氣室5和氣流分布板6，氣固流化床的底部與轉(zhuǎn)子流量計4、風(fēng)壓控制裝置3、風(fēng)包2和風(fēng)機I順序連接，在氣固流化床的側(cè)面連接有動態(tài)壓差測量裝置8 ;在氣固流化床的正面前部設(shè)置高速動態(tài)攝像機9，調(diào)整到最佳的拍攝角度與位置；高速動態(tài)攝像機9與數(shù)據(jù)信號顯示器10、數(shù)據(jù)采集輸出及存儲裝置11順序連接，拍攝捕捉到的氣泡運動信息可實時傳遞到數(shù)據(jù)信號顯示器10上。所述的高速動態(tài)攝像機9與數(shù)據(jù)信號顯示器10、數(shù)據(jù)采集輸出及存儲裝置11聯(lián)合使用，實時觀察檢測氣泡在氣固流化床7中的運動變化情況。氣泡尺寸與運動速度測量方法，首先調(diào)節(jié)氣固流化床7中的靜止床層高度，靜止床層高度的高為整體床層高度的3/5，靜止床層高度是把高密度磁鐵礦粉加入流化床以后呈現(xiàn)的表觀高度，依次選取粒度分別為-0.3+0.15mm, -0.15+0.074mm與-0.074+0.045mm的高密度磁鐵礦粉中的任一種加入氣固流化床7中，開啟風(fēng)機，通入的壓縮空氣經(jīng)氣流分布板6均勻布風(fēng)后，進入流化床體，使氣固流化床7內(nèi)的高密度磁鐵礦粉產(chǎn)生流化，待高密度磁鐵礦粉完全流化后，開啟動態(tài)壓差測量裝置8，檢測床層壓降的波動情況，所述的動態(tài)壓差測量裝置8實時監(jiān)測床層壓降的波動情況，以便隨時通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子流量計4來控制操作氣速，保證氣泡運動信息測量結(jié)果的穩(wěn)定可靠，通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子流量計控制氣速波動范圍，經(jīng)過30秒，在高密度磁鐵礦粉流化穩(wěn)定后，流化床內(nèi)產(chǎn)生均勻穩(wěn)定的氣泡流，且以微小氣泡和小泡為主；將高速動態(tài)攝像機9的鏡頭調(diào)節(jié)至流化床，床層高度為5cm的位置處，對穿過整個床層截面的氣泡運動狀態(tài)進行拍攝捕捉；連續(xù)拍攝獲取氣泡在IOs時間段內(nèi)的運動信息，即時顯示在數(shù)據(jù)信號顯示器10上，并傳遞到數(shù)據(jù)采集輸出裝置11 ;調(diào)整高速動態(tài)攝像機的拍攝位置，對流化床模型床層高度為5-28cm的區(qū)間內(nèi)的氣泡運動狀態(tài)進行拍攝捕捉，并將有效的氣泡運動信息全部傳遞至數(shù)據(jù)采集輸出裝置11;待對不同床高位置的氣泡運動狀態(tài)全部采集完成后，采用數(shù)據(jù)分析軟件對數(shù)據(jù)采集輸出及存儲裝置11內(nèi)的氣泡信息進行全面計算分析，即可獲得氣固流化床7中任意床層高度處的氣泡尺寸與運動速度。所述的數(shù)據(jù)信號顯示器10與數(shù)據(jù)采集輸出及存儲裝置11聯(lián)合使用，實時檢測氣泡在氣固流化床7中的運動變化情況。本實用型新的濃相氣固流化床中氣泡尺寸與運動速度測量裝置，主要由氣固流化床7、布風(fēng)氣室5、氣流分布板6、高速動態(tài)攝像機9、數(shù)據(jù)信號顯示器10、數(shù)據(jù)采集輸出及存儲裝置11構(gòu)成。氣固流化床7通過布風(fēng)氣室5與供風(fēng)系統(tǒng)連接，通過轉(zhuǎn)子流量計4來調(diào)節(jié)氣流通量；高速動態(tài)攝像機9與數(shù)據(jù)信號顯示器10緊密聯(lián)接，保證顯示的實時性；數(shù)據(jù)信號顯示器10與數(shù)據(jù)采集輸出及存儲裝置11緊密聯(lián)接，也保證了氣泡運動信息的實時可靠傳遞存儲；動態(tài)壓差測量裝置8安裝在氣固流化床7的側(cè)壁，實時檢測流化床的壓降波動情況，對調(diào)節(jié)穩(wěn)定氣速具有重要作用。
權(quán)利要求1.一種濃相氣固流化床中氣泡尺寸與運動速度的測量裝置，其特征在于:測量裝置主要由氣固流化床7、布風(fēng)氣室5、氣流分布板6、高速動態(tài)攝像機9、數(shù)據(jù)信號顯示器10、數(shù)據(jù)采集輸出及存儲裝置11構(gòu)成，在氣固流化床的下部設(shè)置布風(fēng)氣室和氣流分布板，氣固流化床的底部與轉(zhuǎn)子流量計、風(fēng)壓控制裝置、風(fēng)包和風(fēng)機順序連接，在氣固流化床的側(cè)面連接有動態(tài)壓差測量裝置；氣固流化床內(nèi)放置磁鐵礦粉為主的分選介質(zhì)，流化床正面位置安裝高速動態(tài)攝像機，攝像機的鏡頭可自動調(diào)節(jié)拍攝范圍來獲取不同高度床層平面的氣泡運動狀態(tài)；高速動態(tài)攝像機與數(shù)據(jù)信號顯示器、數(shù)據(jù)采集輸出及存儲裝置順序連接。
專利摘要一種濃相氣固流化床中氣泡尺寸與運動速度的測量裝置，包括氣固流化床、布風(fēng)氣室、氣流分布板、高速動態(tài)攝像機、數(shù)據(jù)信號顯示器、數(shù)據(jù)采集輸出及存儲裝置；將高密度磁鐵礦粉加重質(zhì)靜置于氣固流化床體中，壓縮空氣經(jīng)布風(fēng)，流化床內(nèi)產(chǎn)生均勻穩(wěn)定的氣泡流，調(diào)節(jié)置于流化床前部的高速動態(tài)攝像機，穿過某一床層平面的氣泡運動圖像，圖像信息即時顯示在數(shù)據(jù)信號顯示器上，并連續(xù)傳遞至數(shù)據(jù)采集輸出及存儲裝置，精確計算處理后可獲得氣泡尺寸與運動速度的有效數(shù)據(jù)。該測量裝置及方法結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、易控制、測量精度高、可靠性好，能實現(xiàn)穩(wěn)態(tài)氣固多相流中單個氣泡準(zhǔn)確測量和精確預(yù)測，應(yīng)用范圍廣。
文檔編號G01B11/00GK203069139SQ20122070128
公開日2013年7月17日 申請日期2012年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月18日
發(fā)明者賀靖峰, 趙躍民, 何亞群, 段晨龍, 駱振福 申請人:中國礦業(yè)大學(xué)