[发明专利]一种气固流态化分选密度检测方法

权利要求书

1.一种气固流态化分选密度检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)初始数据采集：收集初始电容信息，将充满空气时流化床内节点常数为气泡相电容值C_g，将均匀分布且堆密度一定的加重质电容值设置为C_S，通过气速计记录工作条件下流化床的操作气速U_g，待分选入料的平均直径d_p，和粘度值μ_g；

(2)数据采集：采用电容层析成像技术，将电容层析成像装置水平布置在分选段的床壁上，电容信息测量单元向传感器发射检测信号，并接收电极对之间的电容值，获得流化床中水平方向的电容值分布；

(3)数据处理：将步骤(2)得到的电容值进行归一化处理；

(4)图像重建：将步骤(3)处理过的数据采用Landweber迭代算法计算各单元的介电常数，根据各单元介电常数重建图像，并依据图像的灰度值计算对应的加重质空隙率；

(5)床层密度计算：通过步骤(4)获得的床层空隙率计算流化床的表观床层密度；

(6)分选密度计算：依据床层密度的结果，综合干法重介质流化床的操作气速和介质粘度以及物料粒径，计算出颗粒在流化床中的实际分选密度。

2.根据权利要求1所述的一种气固流态化分选密度检测方法，其特征在于：所述步骤(2)中电容层析成像装置包括传感器单元、测量数据采集单元和图像重建单元，所述图像重建单元与所述测量数据采集单元连接，所述测量数据采集单元与所述传感器单元连接。

3.根据权利要求2所述的一种气固流态化分选密度检测方法，其特征在于：所述传感器单元由12个阵列式检测电极、屏蔽电极和接地屏蔽罩组成，所述接地屏蔽罩的底端连接有转子流量计。

4.根据权利要求1所述的一种气固流态化分选密度检测方法，其特征在于，所述步骤(3)中电容值进行归一化处理公式为：

L＝(C_m-C_g)/(C_S-C_g)

式中L为归一化电容值，C_m为实际测得电容值，C_g为气泡相电容值，C_S为自然堆积状态下加重质的电容值。

5.根据权利要求1所述的一种气固流态化分选密度检测方法，其特征在于，所述步骤(4)中图像重建Landweber算法公式为：

L＝Sg

g_k+1＝g_k-α_kS^T(Sg_k-L)

式中，L为归一化后的电容值数据，S为归一化后的电场灵敏度数据，g为各单元介电常数对应的灰度值，α_k为迭代次数为k时的迭代步长。

6.根据权利要求1所述的一种气固流态化分选密度检测方法，其特征在于：所述步骤(4)和步骤(5)中各像素的灰度值与流化床的密度换算公式为：

式中，ρ_bed为流化床平均床层密度，ρ_s为固相加重质的堆密度，ρ_g为气体的密度，g为各单元介电常数对应的的灰度值，V为床层平均空隙率。

7.根据权利要求1所述的一种气固流态化分选密度检测方法，其特征在于：所述步骤(6)中分选密度计算公式为：

ρ_sep＝ρ_bed+18μ_gU_g(1+3d_pU_g/16μ_g)^0.5/gd_p

式中，ρ_sep为流化床分选密度，μ_g为流化床介质粘度，Ug为流化床的操作气速，g为重力加速度，d_p为入料颗粒的尺寸。