微位移法在鼓泡塔內(nèi)氣含率測(cè)量及流型判別中的應(yīng)用研究的開(kāi)題報(bào)告

微位移法在鼓泡塔內(nèi)氣含率測(cè)量及流型判別中的應(yīng)用研究的開(kāi)題報(bào)告一、研究背景在化工、食品、制藥等工業(yè)過(guò)程中，鼓泡塔經(jīng)常被用作氣液反應(yīng)、傳質(zhì)、分離等工藝的重要設(shè)備。鼓泡塔中氣液兩相的流動(dòng)以及氣含量的變化對(duì)反應(yīng)、傳質(zhì)、分離等過(guò)程的效果、能耗、安全等方面都有很大的影響，因此準(zhǔn)確地測(cè)量鼓泡塔內(nèi)氣含量和流型信息變得十分重要。目前在鼓泡塔中氣含率測(cè)量及流型判別中，主要采用壓降法、阻抗法、光學(xué)法等方法。這些方法各有優(yōu)劣之處，其中壓降法是應(yīng)用最為廣泛的一種方法，但是具有一定的局限性：首先，壓降值與液相密度、粘度等參數(shù)有很大的相關(guān)性，所以液相參數(shù)的變化會(huì)影響氣含率測(cè)量精度；其次，壓降法無(wú)法實(shí)時(shí)獲得氣泡的形態(tài)和流動(dòng)狀態(tài)，導(dǎo)致難以判斷氣液分布狀態(tài)。鑒于此，本研究擬采用微位移法實(shí)時(shí)測(cè)量鼓泡塔內(nèi)氣含量，并結(jié)合圖像處理算法對(duì)氣液兩相的流動(dòng)狀態(tài)和分布情況進(jìn)行分析，從而提高氣含量測(cè)量的精度并實(shí)現(xiàn)對(duì)流型的判別。二、研究目的本研究旨在開(kāi)展微位移法在鼓泡塔內(nèi)氣含率測(cè)量及流型判別中的應(yīng)用研究，具體目標(biāo)包括：1.研究鼓泡塔內(nèi)氣液兩相流動(dòng)狀態(tài)對(duì)微位移信號(hào)的影響，確定微位移信號(hào)的物理意義和數(shù)學(xué)模型；2.建立鼓泡塔內(nèi)氣含率和位移信號(hào)之間的定量關(guān)系，實(shí)現(xiàn)氣含量測(cè)量精度的提高；3.利用圖像處理算法對(duì)鼓泡塔內(nèi)氣液兩相的流動(dòng)狀態(tài)和分布情況進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)流型判別。三、研究?jī)?nèi)容1.研究鼓泡塔內(nèi)氣液兩相流動(dòng)狀態(tài)對(duì)微位移信號(hào)的影響詳細(xì)探究氣液兩相流動(dòng)狀態(tài)與微位移信號(hào)之間的物理關(guān)系，建立微位移信號(hào)的數(shù)學(xué)模型和物理模型。2.建立氣含率和位移信號(hào)之間的關(guān)系模型利用微位移法對(duì)鼓泡塔內(nèi)氣含量進(jìn)行測(cè)量，同時(shí)采用已有的傳感器或者成熟的方法對(duì)氣含量進(jìn)行校正，建立鼓泡塔內(nèi)氣含率和微位移信號(hào)的定量關(guān)系模型，實(shí)現(xiàn)氣含量測(cè)量精度的提高。3.利用圖像處理算法進(jìn)行流型判別運(yùn)用圖像處理算法對(duì)鼓泡塔內(nèi)氣液兩相的流動(dòng)狀態(tài)和分布情況進(jìn)行分析，進(jìn)一步加深對(duì)鼓泡塔內(nèi)流型的理解，實(shí)現(xiàn)流型判別。四、研究方法本研究主要采用實(shí)驗(yàn)與數(shù)值模擬相結(jié)合的方式進(jìn)行。1.實(shí)驗(yàn)部分通過(guò)自主設(shè)計(jì)和制造實(shí)驗(yàn)裝置，在鼓泡塔內(nèi)進(jìn)行微位移信號(hào)和氣含量的測(cè)量實(shí)驗(yàn)，獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。同時(shí)利用CCD相機(jī)對(duì)鼓泡塔內(nèi)氣泡的形態(tài)和流動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行拍攝。2.數(shù)值模擬部分采用計(jì)算流體力學(xué)（CFD）方法構(gòu)建三維數(shù)值模型，模擬鼓泡塔內(nèi)氣液兩相的流動(dòng)狀態(tài)，并預(yù)測(cè)微位移信號(hào)。根據(jù)計(jì)算結(jié)果分析氣液兩相的流動(dòng)狀態(tài)和分布情況。3.圖像處理算法部分對(duì)拍攝得到的氣泡圖像進(jìn)行數(shù)字處理和分析，利用圖像處理算法對(duì)氣液兩相的流動(dòng)狀態(tài)和分布情況進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)流型判別。五、研究意義本研究將應(yīng)用微位移法實(shí)現(xiàn)鼓泡塔內(nèi)氣含量測(cè)量和流型判別的自動(dòng)化和實(shí)時(shí)化，為鼓泡塔的反應(yīng)、傳質(zhì)、分離等工藝過(guò)程的