[发明专利]气固流化床中运动颗粒动力学数据测量装置、系统及方法

说明书

本发明公开了一种气固流化床中运动颗粒动力学数据的测量装置、系统及方法，属于颗粒沉降的测量技术领域，解决了现有技术中无法测量颗粒上下波动以及上浮过程中的动力学数据的问题。其包括压缩空气单元、加重质、气固流化床、密度球、刚性联接杆以及用于测量刚性联接杆位移的位移传感器；压缩空气单元的气流出口与气固流化床的进气口连通；加重质位于气固流化床内；密度球固定设置于刚性联接杆的底端。上述气固流化床中运动颗粒动力学数据的测量装置、系统及方法可用于浓相气固流场中运动颗粒动力学数据的测量。

技术领域

本发明涉及一种颗粒沉降的测量技术，尤其涉及一种浓相流场的气固流化床中运动颗粒动力学数据的测量装置、测量系统以及测量方法。

背景技术

浓相高密度气固流化床主要通过气固两相的充分接触和稳态流动形成床层内各点密度均匀稳定的准散式鼓泡流化床，为入选物料按密度分层分离提供良好的环境。入选物料在气固流化床中的沉降行为差异是实现其分选/分离的先决条件。

现有技术中，针对浓相气固多相流中运动颗粒动力学数据测量的研究很少，仅有少量文献报道了使用高速动态摄影或者借助于外力场对颗粒沉降行为进行估测的方法，如借助于外加磁场或电场对颗粒运动进行间接测量等，但测量精度与可靠性都较低。

中国发明专利申请CN102778322A公开了一种浓相气固流化床中煤炭颗粒的受力测量装置，煤炭颗粒通过柔性绳索与高精度触点拉力器连接，当煤炭颗粒在气固流化床中呈不规则运动，高精度触点拉力器可以实时测量煤炭颗粒的受力信息。但是，由于上述受力测量装置使用柔性绳索和高精度触点拉力器，因此，其只能测量煤炭颗粒受到的拉力，而无法测量受到的推力，导致上述受力装置无法测量入选物料上下波动以及上浮过程中的动力学数据。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种气固流化床中运动颗粒动力学数据的测量装置、测量系统以及测量方法，解决了现有技术中无法测量颗粒上下波动以及上浮过程中的动力学数据的问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一方面，本发明提供了一种气固流化床中运动颗粒动力学数据的测量装置，包括压缩空气单元、加重质、气固流化床、密度球、刚性联接杆以及用于测量刚性联接杆位移的位移传感器；压缩空气单元的气流出口与气固流化床的进气口连通；加重质位于气固流化床中；密度球固定设置于刚性联接杆的底端。

进一步地，上述气固流化床中运动颗粒动力学数据的测量装置还包括导向组件，导向组件包括导向环和支撑架；导向环通过支撑架设置于气固流化床的顶部；导向环套设置于刚性联接杆13的外侧。

进一步地，导向环内壁与刚性联接杆外壁之间的间隙为0.2mm～0.3mm。

进一步地，支撑架包括多个同轴设置的支撑环以及连接多个支撑环的多条连接筋；多条连接筋相交于支撑环的中心点处，多个支撑环与多条连接筋构成网状结构；导向环设置于支撑环与连接筋的连接处以及多条连接筋的相交处。

进一步地，导向组件的数量为多个，多个导向组件同轴设置。

进一步地，刚性联接杆为空心塑料杆。

进一步地，还可以包括至少两个压力传感器，压力传感器设置于气固流化床的内侧壁，且沿气固流化床的轴向布置。

另一方面，本发明还提供了一种气固流化床中运动颗粒动力学数据的测量系统，包括上述气固流化床中运动颗粒动力学数据的测量装置。

进一步地，上述气固流化床中运动颗粒动力学数据的测量系统还包括数据处理器和数据显示器；数据处理器获取位移传感器采集的位移数据，将位移数据对时间做一阶微分，得到密度球的瞬时沉降速度，瞬时沉降速度的最大值为密度球的沉降末速，将瞬时沉降速度对时间做一阶微分，得到密度球的瞬时沉降加速度；数据处理器将瞬时沉降速度、沉降末速和瞬时沉降加速度传送至数据显示器进行显示。