[实用新型]气液两相泡状流中气泡的识别及测量装置

说明书

技术领域

本实用新型属于多相流领域，具体涉及一种气液两相泡状流中气泡的识别及测量装置。

背景技术

气液两相泡状流广泛存在于能源、动力和化工等工程领域。这些系统中，气体通常以气泡的形式分散在液体中，在上升过程与周围气泡以及液流发生作用，从而影响系统的传质、传热或反应特性。气泡现象是气液两相泡状流的典型代表。在许多工程和实验中，气液两相泡状流中气泡的物性参数(如气泡尺寸及数量分布等)是重要的工艺参数，气泡识别效果好坏直接影响气泡运动规律研究的精度。如在水处理方面，曝气、气浮及气选等工艺的处理能耗和处理效率与气泡物性和运动特性密切相关。因此，对气泡尺寸及数量的定量测量，不仅是认识各种涉及气泡的气液两相流动特性的重要前提，也为解决实际工程问题提供理论指导。

随着气液两相泡状流流动的深入研究，对气泡测量手段提出了更高的要求。早期受测量技术的限制，对两相流动主要采用接触式测量方法，如快速关闭阀门法、电导法、射线衰减法、压差法、微波法、光纤探针、电导探针法、多孔法以及漂移量分析法等。但这些方法测量的数据多为单点、时均量，不能测量整个流动断面上的瞬时量，存在侵入干扰和测量气泡尺寸受限等缺点，而且测量结果往往存在较大误差。近年来，图像处理作为现代信息处理技术，已被广泛地应用到各种参数检测中，其中高速摄像法是一种非接触式瞬态、整场测量方法，可以直观显示气泡的大小及其分布，以及气泡的运动过程；而且，对流场内的气泡运动没有干扰。然而，目前的技术多局限于气泡的离线测量，不能快速准确地对气泡尺寸和分布进行测量，无法满足自动控制系统的实时性要求。气泡图像处理的在线识别与测量技术不容乐观。

发明内容

针对上述现有技术存在的缺陷或不足，本实用新型的目的在于，提供一种气液两相泡状流中气泡的识别和测量装置，该装置利用摄像机采集图像，并利用计算机在线、快速准确地识别图像中气液两相流中的气泡，并得到气泡物性参数。

为了达到上述目的，本实用新型采用如下的技术解决方案：

一种气液两相泡状流中的气泡识别及测量装置，其特征在于，包括气泡生成部分与图像采集及处理部分；其中：

气泡生成部分包括气泵、转子流量计、曝气头和测试容器，其中，气泵通过胶管连接到曝气头的下端，胶管上安装有转子流量计；测试容器底部中心处开有圆孔，在该圆孔中塞入中空的胶皮塞，曝气头的上端从胶皮塞中的空腔穿过而进入测试容器内部。

图像采集及处理部分包括计算机、图像采集控制卡、摄影机、光源和漫反射板，其中，图像采集控制卡安装在计算机中，光源和摄影机位于测试容器的同一侧面且两者均正对测试容器，漫反射板置于测试容器的另一侧且与测试容器的该侧面平行；摄影机与计算机内的图像采集控制卡相连接。

本实用新型还包括如下其他技术特征：

所述摄影机通过千兆以太网线与计算机内的图像采集控制卡相连接。

所述气泵采用蠕动气泵。

所述曝气头采用有机玻璃管。

所述测试容器侧壁上带有刻度。

所述测试容器底部留有排水阀门。

所述测试容器采用透明容器，如有机玻璃容器。

所述摄影机采用CMOS高速摄影仪。

所述光源采用金卤灯。

本实用新型的有益效果：可实现对两相流中气泡物性参数的准确测量，这对深入认识这种流动现象的物理本质，解决实际工程问题均有重要意义，而且可为工程设计人员研发高效机器视觉工业设备提供设计指导。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型的工作流程图。

图3是气泡大小等效图。

图4是应用本实用新型采集的气泡图像及图像处理结果。其中，(a)采集的气泡图像；为(b)为图像处理结果。

图5为应用本实用新型的实施例中的气泡团尺寸大小分布统计结果。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步解释说明。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型的气液两相泡状流中的气泡识别及测量装置，包括气泡生成部分与图像采集及处理部分；其中：