气/固两相流颗粒粒径与浓度声学检测方法研究

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气固两相流中固相颗粒的流型、粒度以及浓度为较重要的技术参数。文中以声学法为基础,包括声发射法和超声法对相关参数进行测量,通过设置多组实验以验证声学法在气固两相流相关参数检测的可行性。  利用声发射检测技术对气固流化床进行数据采样,结合数理统计、小波算法以及信息熵等现代信息分析方法提取气固流化床中不同流型的特征参数。将小波能量、数理统计结果以及小波包分解后的信息熵导入支持向量机(SVM)中,进行气固流型识别,可以得到流型的较高识别率。采用声发射技术对旋风分离器内颗粒粒度进行分析,获得了声发射信号结构与分离器内气固两相运动行为的对应关系。在此基础上,结合小波能量分析,建立旋风分离器中固相颗粒粒度的声发射预测模型。利用该模型中声发射信号能量与气相速度的二次方、固相颗粒粒度的线性关系,以实现对未知固相颗粒粒度进行预测。  基于声发射信号的产生机理,设计一套空气-活性炭的声发射信号检测装置,结合经典声发射理论、现代信息处理技术以及功率谱估计算法,对气固两相流过程中固相的质量流率、粒度以及碰撞速度等因素做细致分析。实验发现功率谱估计的频率、面积与固相颗粒的粒径、质量流率有很好相关性,拟合出二者的相关方程并通过试验验证,得到各参数的相对误差小于5.5%。以简化的ECAH理论模型为基础,计算出超声波衰减参数,通过反演算法得出固相颗粒的浓度信息。此外,开发了一套超声波发射、采集装置,文中给出了超声波发射、接收电路设计以及工作过程的详细研究和论述,并生成了PCB板,经过调试,可应用实验采样分析。在超声衰减试验中,可得出超声衰减与两相流介质中固相颗粒的质量流率之间的关系,即超声衰减值随着质量流率的增加而增大。
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