[发明专利]追踪颗粒与喷雾运动的流化床综合监测系统及方法

说明书

本发明属于流化床监测领域，具体涉及了一种追踪颗粒与喷雾运动的流化床综合监测系统及方法，其中，追踪颗粒与喷雾运动的流化床综合监测系统包括：二维运动可视的流化床、颗粒速度场分析机构、喷雾运动分析机构以及控制终端；所述二维运动可视的流化床包括长方体状的流化床；所述颗粒速度场分析机构设置于流化床的正面；所述喷雾运动分析机构设置于所述流化床的侧面。通过将流化床做成可视化，并且将三维运动状态，通过流化床的结构限定为二维运动，此时通过颗粒速度场分析机构以及喷雾运动分析机构分别对颗粒以及液滴进行监测，从而能分析确定喷雾区域对流化颗粒运动的影响。

技术领域

本发明涉及流化床监测领域，具体涉及一种追踪颗粒与喷雾运动的流化床综合监测系统及方法。

背景技术

流化床是一种利用气体或液体通过颗粒状固体层而使固体颗粒处于悬浮运动状态，并进行气固相反应过程或液固相反应过程的反应器。在流化床中，颗粒运动极为复杂，难以使用非介入监测方式对流化颗粒的追踪，因而精确观察流化颗粒及喷雾的运动状态对微尺度层面的科学研究、数字化模拟尤为重要。目前，常规手段仅能测量固体流化颗粒或喷雾单相运动状态，而且流化床内三维运动更难以监测。因此，如何有效实现监测分析流化床中流化颗粒与喷雾运动，在生产和科研领域都迫切需要。

发明内容

本发明的目的是提供一种追踪颗粒与喷雾运动的流化床综合监测系统及方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种追踪颗粒与喷雾运动的流化床综合监测系统，包括：二维运动可视的流化床、颗粒速度场分析机构、喷雾运动分析机构以及控制终端；

所述二维运动可视的流化床包括长方体状的流化床；

所述颗粒速度场分析机构设置于流化床的正面，且适于监测流化床内所有流化颗粒的速度场；

所述喷雾运动分析机构设置于所述流化床的侧面，且适于监测流化床中喷雾的液滴的粒径分布；

所述控制终端分别与所述颗粒速度场分析机构、喷雾运动分析机构电性连接，且适于依据颗粒的速度场以及液滴的粒径分布量化流化床中颗粒与喷雾的影响关系。

进一步的，所述二维运动可视的流化床还包括：

进气机构、分布板、双流相喷嘴以及多个流化颗粒；

所述分布板设置于所述流化床的底部，多个所述流化颗粒设置于所述分布板的上方；

所述双流相喷嘴设置于所述流化床的上部；

所述进气机构与所述流化床连通且设置于所述分布板的下方，且适于为所述流化床加载流化气体。

进一步的，部分所述流化颗粒由温敏材料制成。

进一步的，所述颗粒速度场分析机构包括高速相机以及与高速相机电性连接的颗粒速度场控制器；所述颗粒速度场控制器适于控制所述高速相机采集流化床内的流化颗粒的运动图像并对运动图像进行分析从而获取流化颗粒的速度场。

进一步的，所述喷雾运动分析机构包括相位多普勒粒子分析仪以及与所述相位多普勒粒子分析仪电性连接的喷雾分析控制器；

所述相位多普勒粒子分析仪包括设置于所述流化床两侧的激光发射端以及激光接收端，所述激光发射端发射激光后穿过喷雾区后通过激光接收端进行接收；

所述喷雾分析控制器适于依据接收的激光光线获取喷雾中的液滴的粒径分布。

本发明还提供了一种追踪颗粒与喷雾运动的流化床综合监测方法，所述方法包括：

控制二维运动可视的流化床开始进行流化；

监测流化床内所有流化颗粒的速度场；

监测流化床中喷雾的液滴的粒径分布；