[发明专利]非接触式测量不相容气-液两相混合气含率的装置及方法

说明书

本发明公开非接触式测量不相容气‑液两相混合气含率的装置及方法，所述方法包括：采集不相容气‑液两相混合过程中的视频数据，并对所述视频数据进行图像分割，得到不相容气‑液两相混合过程的二值图样，并基于二值图样计算近壁处气‑液混合物的气含率；关闭所述进气阀，同时，通过所述气体流量测量计获取所述气‑液混合搅拌器中液体工质内部气体的溢出量，基于所述溢出量计算所述气‑液混合搅拌器中的气含率系数；基于气含率系数及近壁处气‑液混合物的气含率，对所述气‑液混合搅拌器中气‑液两相混合的真实气含率进行求解。本发明实用性强，能够直观准确地求取不相容‑气液两相混合过程中气含率，能够应用于化工和湿法冶金等诸多领域。

技术领域

本发明涉及生物、化工和湿法冶金工程技术领域，特别是涉及一种非接触式测量不相容气-液两相混合气含率的装置及方法。

背景技术

气相占气液混合物体积的百分率称之为气含率。气含率为多相流搅拌混合效果的评价方法的一种。目前气含率的测量方法主要有：压差法、体积膨胀法、双电导探针法，γ射线投射法。压差法主要用于测量局部气含率；体积膨胀法在实际试验过程中操作不便；双电导探针法可测量气泡尺寸，但因探针的侵入，扰乱了气液混合流场；γ射线投射法根据气液混合实验装置空场和满场射线衰减强度，以及气液混合态的射线衰减强度可计算出场内局部气含率。

几年来随着图像处理技术的日趋完善以及非侵入式测量的需要，通过高速摄像机对气液混合过程进行拍摄，进而通过图像分析处理得到气含率的方法逐渐进入人们视野。但这种方法所获得的气含率，仅仅是近壁面的气含率，也即局部气含率。因此，如何提供一种非接触式测量不相容气-液两相混合气含率的装置及方法显得尤为必要。

发明内容

本发明的目的是提供一种非接触式测量不相容气-液两相混合气含率的装置及方法，实用性强，能够直观准确地求取不相容-气液两相混合过程中气含率，能够应用于化工和湿法冶金等诸多领域。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种非接触式测量不相容气-液两相混合气含率的装置，包括：气泵、进气管、气-液混合搅拌器；其中，所述气泵通过所述进气管与所述气-液混合搅拌器的底部连接，所述进气管上设有进气阀，所述进气管与所述气-液混合搅拌器连接的一端设有喷嘴，所述喷嘴设于所述气-液混合搅拌器内部；所述气-液混合搅拌器上端设有出气口；所述出气口处设有气体流量测量计；所述气-液混合搅拌器的一侧设有图像采集装置。

所述气-液混合搅拌器内设有液体，所述气泵通过所述进气管向所述气-液混合搅拌器通入气体，所述气体与所述液体不相容；所述气-液混合搅拌器用于对所述液体、气体进行混合；所述图像采集装置用于采集不相容气-液两相混合过程中的视频数据；所述出气口用于所述气-液混合搅拌器中气体的溢出；所述气体流量测量计用于测量所述气-液混合搅拌器中液体工质内部气体的溢出量。

优选地，所述气-液混合搅拌器的一侧还设有白板，所述白板、所述图像采集装置设于所述气-液混合搅拌器相对的两侧，且对应设置。

优选地，所述图像采集装置包括但不限于高速摄像机。

本发明还提供一种非接触式测量不相容气-液两相混合气含率的方法，包括如下步骤：

S1、通过所述图像采集装置采集不相容气-液两相混合过程中的视频数据，并对所述视频数据进行图像分割，得到不相容气-液两相混合过程的二值图样；

S2、基于不相容气-液两相混合过程的二值图样，计算近壁处气-液混合物的气含率；

S3、关闭所述进气阀，同时，通过所述气体流量测量计获取所述气-液混合搅拌器中液体工质内部气体的溢出量，基于所述溢出量计算所述气-液混合搅拌器中的气含率系数；

S4、基于气含率系数及近壁处气-液混合物的气含率，对所述气-液混合搅拌器中气-液两相混合的真实气含率进行求解。