[发明专利]一种评价不相溶两相混合效果的方法

说明书

本发明公开一种评价不相溶两相混合效果的方法，在物料混合的过程中，由高速摄像机对混合过程中的物料进行拍照；对拍摄到的图片进行二值化处理并得到最优的二值图；将最优的二值图分割成等大的N个区域；计算N个不同区域中多相混合流体混合图样的第0维贝蒂数β₀或第1维贝蒂数β₁；求得每张最优的二值图的N个区域的第0维贝蒂数β₀或第1维贝蒂数β₁的方差由公式计算得λ，其中d表示维度，在二维中，d＝2；若λ≤0表示混合效果随机，即混合状态无序性；若0＜λ＜1表示混合处于无序超均匀态，若λ≥1表示混合效果均匀；本发明简单可靠，适应所有涉及到多相流混合效果的表征，尤其涉及冶金及化工领域的多相搅拌混合效果评估，具有很高的实用价值。

技术领域

本发明涉及化学和冶金工程等技术领域，具体的说是一种评价不相溶两相混合效果的方法。

背景技术

混合，就是在外力的作用下，各种物料组分互相掺合，其在任何容积里各种组分的微粒均匀分布。它是确保配合物料质量和提高物料效果的重要环节。混合的方法有多种，如机械式混合、气动式混合、冲动式混合等。工业中经常遇到气液固三相或其中某两相混合的问题。混合效果是不同组分经过混合所达到的分散掺和的均匀程度的度量。混合程度与所考察的尺度有关。目前，流体系统的混合程度，可用以下三种表述方式：①调匀度，物系在总体上，即在设备尺寸范围内的均匀性的度量。某组分的平均调匀度I是根据同一槽中几个样品求得的某组分的调匀度的算术平均值，可用以度量物系总体上的混合效果，但必须指明所取样品的数量。②分隔尺度，混合物系中被分散微团(如液滴、气泡或固体团粒)大小的度量。在分隔尺度范围内，物质是均相的或仅有一种物质。分隔尺度愈小，说明混合愈均匀。而对于不互溶的物系，不可能达到分子级的分隔尺度。③分隔强度，互溶物系在小尺度上的均匀性的度量。液中存在的是不同大小和不同浓度的混合物微团，这些混合物微团浓度与平均浓度的差别就是分隔强度。分隔强度愈小，说明物料混合愈充分，微团间界面愈模糊。当混合物料经过分子扩散已达到理想的混合状态时，即达到所谓分子尺度的均匀时，分隔强度为零，同样对于不互溶的物系，不可能达到分子级的分隔尺度。

在混合操作过程中，混合效果的评价至关重要，上述方法虽然可用于表征流体混合程度，但使用时对工质的要求具有一定的限制性。

发明内容

本发明克服了上述方法的不足，提供了一种应用性极强、可靠性更高的评价不相溶两相混合效果的方法，具体步骤如下：

(1)在物料混合的过程中，由高速摄像机对混合过程中的物料进行拍照；

(2)对拍摄到的图片进行二值化处理并得到最优的二值图；

(3)将最优的二值图分割成等大的N个区域；

(4)计算N个不同区域中多相混合流体混合图样的第0维贝蒂数β₀或第1维贝蒂数β₁；

(5)求得每张最优的二值图的第0维贝蒂数β₀或第1维贝蒂数β₁的方差

(6)由公式计算得λ，其中d表示维度，在二维中，d＝2；λ≥0，表示混合效果随机，即混合状态无序性；0＜λ＜1，表示混合处于无序超均匀态，λ≥1，表示混合效果均匀，即超均匀，λ越接近0，无序性越强；λ越接近1，均匀性越强。

步骤(1)高速摄像机的捕捉速率为250帧/秒。

步骤(2)运用迭代法找出图像二值化的最佳阈值，得到最优的二值图。

步骤(3)N≥3，N个区域的形状为圆形或矩形。

步骤(4)第0维贝蒂数β₀或第1维贝蒂数β₁是通过CHom国际兔费软件来计算获得。