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基于图像分析的底吹搅拌反应器混合特性
  • ISSN号:1000-6613
  • 期刊名称:《化工进展》
  • 时间:0
  • 分类:TF811[冶金工程—有色金属冶金]
  • 作者机构:[1]昆明理工大学省部共建复杂有色金属资源清洁利用国家重点实验室,云南昆明650093
  • 相关基金:国家自然科学基金(51666006,51406071,U150220046)、张文海院士工作站(2015IC005)及云南省科技领军人才项目(2015HA019).
中文摘要:

以富氧底吹熔池熔炼过程为研究对象,基于气泡扰动形成流场图像测算灰度级强度,测算与比较底吹搅拌反应器内的局部混合特性。参照某企业底吹炼铜炉实际尺寸,搭建气体喷吹水模型试验平台;利用高速摄像机拍摄不同设计参数下的试验过程,捕获并存储水模型中喷口上方流场的彩色图像;截取未受装置干扰的研究区域,测算其绿色成分的灰度级强度均值与标准差。研究发现:气泡扰动流场RGB图像的绿色成分在本试验条件下对于真实图像气泡轮廓特征提取更为准确;绿色成分图像的水平剖线针对单排喷口与双排喷口分别呈现单峰与双峰,验证了以灰度级强度表征混合特性的准确性;测算研究区域的灰度级强度均值时间序列和标准差时间序列,最终发现:在熔池动态平衡阶段,大部分时间序列在统计学意义上服从正态分布。本研究为推进图像分析技术在底吹搅拌反应器流动与混合特性研究方面提供了参考依据。

英文摘要:

The oxygen-enriched bottom-blowing smelting process is taken as research object.In order to measure and compare the local mixing characteristics in the bottom-blowing stirred reactor,the grayscale intensity was obtained based on field images of bubble perturbation.According to the actual size of bottom-blowing copper melting furnace,the test platform for water model of gas blowing was built.By watching high-speed videos of experimental process at different design parameters,the field RGB images of water model above the nozzles were captured and saved.Only the area undisturbed by apparatus was extracted as the study area.Finally,the grayscale intensity average and standard deviation of green component can be obtained.It was found that the green component of bubble RGB images extracted the contour features of actual bubble images more than other grayed images at our experimental conditions.The horizontal profiles of green component present obvious single apex and double peak,corresponding to the operating conditions of single-line nozzle and double-line nozzles,respectively.These results proved the validity of grayscale intensity for characterizing the mixing process.The mean and standard deviation time series of grayscale intensity in study area were calculated.Results showed that most times series follow Gaussian distributions statistically at the dynamic equilibrium stage of the bath.This work provides some academic bases and references on pushing the research about adopting image analysis techniques to investigate flow and mixing in the bottom-blowing stirred reactors.

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期刊信息
  • 《化工进展》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国化工学会 化学工业出版社
  • 主编:曹湘洪
  • 地址:北京市东城区青年湖南街13号
  • 邮编:100011
  • 邮箱:hgjz@263.net
  • 电话:010-64519500/9501/9502
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-6613
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1954/TQ
  • 邮发代号:82-311
  • 获奖情况:
  • 全国中文核心期刊,中国精品科技期刊,中国百种中国杰出学术期刊,第七届全国石油和化工行业优秀期刊一等奖,吕国化工学会会刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),美国工程索引,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:37234