針對(duì)評(píng)價(jià)頂吹宏觀混勻時(shí)間的方法進(jìn)行了氣體頂吹攪拌水動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)研究,利用基于混合過程中示蹤粒子的分布隨時(shí)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(shí)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(shí)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(shí)間。針對(duì)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(shí)驗(yàn)工況一,當(dāng)閾值分?jǐn)?shù)X=90%時(shí),測(cè)定混勻時(shí)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(shí)間,且與貝蒂數(shù)法和電導(dǎo)率法測(cè)定的混勻時(shí)間偏差不超過10%。為解決在視覺上評(píng)價(jià)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(shí)驗(yàn)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(dòng)力學(xué)模擬實(shí)驗(yàn)1—氮?dú)猓?—玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)；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(jì)算機(jī)

Ｄ饈笛?1—氮?dú)猓?—玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)；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(jì)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)的全部過程，利用視頻處理軟件KMPlayer從視頻中捕獲并存儲(chǔ)體現(xiàn)聚苯乙烯顆粒分布形態(tài)變化的流動(dòng)圖樣（圖樣格式為bmp，分辨率為320×240像素）。如圖2所示，在實(shí)驗(yàn)的起始時(shí)刻t=0s，聚苯乙烯顆粒平鋪在化學(xué)反應(yīng)器的底部。在實(shí)驗(yàn)的結(jié)束時(shí)刻t=∞s，聚苯乙烯顆�；旧先棵撾x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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(duì)基于圖像處理技術(shù)確定混勻時(shí)間產(chǎn)生影響，實(shí)驗(yàn)獲取的所有圖樣均切去了探頭的圖像。同時(shí)，為了防止圓柱形容器對(duì)獲取的實(shí)驗(yàn)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椒ㄟM(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(jiǎn)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(duì)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(duì)于任一像素顏色C都可以通過改變?nèi)臄?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)。基于RGB顏色模型確?

。對(duì)于每張從視頻中捕獲的圖樣，首先計(jì)算混勻像素的數(shù)目NMixedPixels，其次計(jì)算混勻像素比值M=NMixedPixels/NTotalPixels，NTotalPixels為目標(biāo)區(qū)域像素?cái)?shù)目總合，最終繪制混勻像素比M值隨時(shí)間t變化的混合曲線圖。（5）確定混勻時(shí)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(dòng)上升的狀態(tài)逐漸過渡到最終的穩(wěn)定波動(dòng)狀態(tài)，與貝蒂數(shù)法測(cè)定混勻時(shí)間的曲線類似，因此利用文獻(xiàn)[14]中的3σ方法確定本實(shí)驗(yàn)的混勻時(shí)間。即分別對(duì)各組分曲線應(yīng)用3σ方法確定混勻時(shí)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(shí)刻為本實(shí)驗(yàn)的混勻時(shí)刻，從而確定混勻時(shí)間。理論上當(dāng)t=0s時(shí)，M=0；當(dāng)t=∞s時(shí)，M=100%。通常情況下，首次實(shí)現(xiàn)M=100%的時(shí)刻被確定為完全混勻時(shí)刻。但在實(shí)際應(yīng)用中，基于二維平面進(jìn)行混合效果分析時(shí)，都存在信息丟失的局限性。因此，如果M值穩(wěn)定于一個(gè)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(shí)驗(yàn)工況一混勻時(shí)間的組分在混合過程中，分別選取目標(biāo)區(qū)域中的兩個(gè)不同像素位置，如圖4中A、B兩點(diǎn)，A點(diǎn)位置最終達(dá)到混合均勻，B點(diǎn)位置始終未達(dá)到混合均勻。觀察這兩個(gè)像素的RGB組分像素值隨時(shí)間變化情況，A點(diǎn)位置的紅、綠、藍(lán)三組分的像素值隨時(shí)間的變化逐漸增加，且三組分的像素值隨時(shí)間變化趨勢(shì)相同，如圖5(a)所示；B點(diǎn)位置的紅、綠、藍(lán)三組分的像素值隨時(shí)間變化幾乎保持不變，且三組分的像素值隨時(shí)間變化趨勢(shì)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(shí)間[12]。2.2確定適宜確定實(shí)驗(yàn)工況一混勻時(shí)間的閾值分?jǐn)?shù)X值為了確定不同閾值分?jǐn)?shù)X對(duì)混勻時(shí)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)】：
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碩士論文
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本文編號(hào)：2900716