氣液固三相反應(yīng)器中復(fù)雜的顆粒背景給流動(dòng)參數(shù)的圖像檢測(cè)帶來(lái)巨大挑戰(zhàn)。發(fā)展了一種基于深度學(xué)習(xí)的氣液固三相反應(yīng)器圖像分析方法,包括采集圖像、制作訓(xùn)練集、建立圖像識(shí)別模型和提取流動(dòng)參數(shù)四個(gè)步驟。采用全卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),在學(xué)習(xí)率為0.005、訓(xùn)練次數(shù)為2000次、訓(xùn)練集大小超過(guò)400張圖像的條件下,圖像識(shí)別誤差小于5%。利用該方法可以獲取三相反應(yīng)器中局部相含率（氣相分?jǐn)?shù)和液相分?jǐn)?shù)）及其空間分布、時(shí)間序列等信息,再采用時(shí)域分析、頻率分析、小波分析等分析方法提取二次參數(shù),可用于流型識(shí)別、壓降預(yù)測(cè)和氣液分布的均勻性判別等。將該方法用于涓流床中流動(dòng)參數(shù)的檢測(cè),結(jié)果表明,局部液相分?jǐn)?shù)的時(shí)間序列信號(hào)及其功率譜、概率密度分布均能清晰地區(qū)分涓流、脈沖流、鼓泡流等典型流型;時(shí)間序列信號(hào)的均值、標(biāo)準(zhǔn)差、極差和概率密度分布曲線半峰寬等特征參數(shù)可用于確定流型邊界;平均液相分?jǐn)?shù)可以用于預(yù)測(cè)涓流區(qū)的壓降,計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)測(cè)量值的平均相對(duì)偏差約為15%;液相分?jǐn)?shù)空間分布的標(biāo)準(zhǔn)差可用于表征涓流床中不同流型的氣液分布均勻性。該方法為氣液固三相反應(yīng)器的研究提供了新的工具。 

【文章來(lái)源】：化工學(xué)報(bào). 2020,71(01)北大核心EICSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：9 頁(yè)

【部分圖文】：

圖像的典型處理過(guò)程

氣液固三相反應(yīng)器圖像分析方法提取的流動(dòng)參數(shù)

圖4為氣液固三相反應(yīng)器冷模實(shí)驗(yàn)裝置，由矩形床、固體料倉(cāng)、空氣和供水系統(tǒng)、測(cè)量系統(tǒng)組成。其中矩形床由兩個(gè)平行的玻璃板制成，長(zhǎng)100 mm、高600 mm，兩塊板之間的寬度為38 mm。不銹鋼制成的固體料倉(cāng)安裝在矩形床上方500 mm處，以確保顆粒的連續(xù)流動(dòng)和床層上部的氣密性。料倉(cāng)通過(guò)直徑為35 mm的固體進(jìn)料管與矩形床連接，固體進(jìn)料管伸入床層120 mm。為了保證氣液固的均勻分布，氣體分配器安裝在固體進(jìn)料管出口上方100 mm處，兩個(gè)連續(xù)液體噴嘴（BB1/8-SS，噴嘴孔徑2.0mm）安裝在氣體分配器和固體進(jìn)料管的出口之間。其中，分布器為多孔分布板，孔徑為1 mm，正三角形排布，開(kāi)孔率為2.94%。實(shí)驗(yàn)采用壓縮空氣、水和陶瓷球顆粒作為模擬介質(zhì)。陶瓷球的主要成分為SiO2，直徑6 mm，液固接觸角為42.9°。采用轉(zhuǎn)子流量計(jì)（LZB-15）測(cè)量氣相流量，用電磁流量計(jì)（LDG-SUP）測(cè)量液相流量，用電子天平（YP10K-1）測(cè)量固體質(zhì)量。氣速變化范圍為0.007～0.139 m·s-1，液速變化范圍為0.003～0.033 m·s-1。采用高速相機(jī)（Photron Fastcam Mini WX100,Japan）及Photron配套軟件，在固定拍攝窗口拍攝分辨率為2048×2048像素的圖像，拍攝區(qū)域大小為20 mm×20 mm，位于氣體分布器下方500 mm處。實(shí)驗(yàn)中使用的光源是LED背光源，光強(qiáng)度為4000 cd。使用尼康相機(jī)自動(dòng)對(duì)焦鏡頭（AF 501.8D）。采集速率設(shè)置為每秒50幀，曝光時(shí)間為11000 s，采集時(shí)間設(shè)置為30 s。


本文編號(hào)：3286864