第23卷第！期2003年Z月动力工程POWERENGINEERINGVol.23No.1Feb.2003文章编号.1()00-6761(2003)01-2143-03内循环流化床气泡运动特性的可视化研究尹斌，章明川.唐春捷，吴江，宋玉宝，王贻恺(上海交通大学能源系•上海200240)摘要：城市固体废弃物焚烧过程中釆用非均匀石风的内狷环流化床，这种内彼环滅化床有其独冇的特点，便用非均匀布风实现床料颗粒的大尺度回璇流动「内凭环流化床中气泡的运动特性直接彩响着床划■的回就液动氐床料的泯合.因此，有必要研究内循环流化床中气泡的运劝'该文策用可视化的方法研究气泡的运动紈琲及谴动速度。图6多5关置词：内循环流化床;气泡；可视化中图分类号:TK229.6文献标识码:A0引言内循环流化床与传统的鼓泡床一样属于聚式流化态•其低风速侧为临界流化状态•高风速侧的流化速度较高•会产生大就气泡。气泡从布风板产生，在向上运动的过程中不断长大，气泡尾涡中的颗粒也随气泡一起向上运动，并且与乳化相中的颗粒不断地置换，当气泡到达床层界面时破裂，将尾涡中的颗粒抛向自由空间。由于非均匀布风的内循环流化床只在高风速侧产生气泡，只有髙风速侧的床料颗粒被气泡携带到床层界面。因此，高风速侧上端的颗粒浓度高于低风速侧对应位置的颗粒浓度，顆粒就会向低风速侧扩散，从而实现床料的内循环。鉴于图像处理方法的广泛应用•本文采用该方法可视化研究内循环流化床的气泡运动特性。1试验系统试验系统如图］所示•该系统由内循坏流化床冷态试验台、CCD摄像头、图像采集卡、计算机、照明光源等构成。冷态试验台釆用倾斜布风板•设计了2个独立供风的风室，髙风速区为流化床，低风速区为移动床。试验台本体用有机玻璃做成。使用的图像采集卡为VidecKINGKCE-1971,每帧时间间隔为0.04s。收稿日JW：2UO205-08作審筒介：尹斌(1975—八男.博士。主宴从审内循环说化床、猶环流化床及气-固多相流力面的研究.在试验时,CCD摄像头拍摄到的图像经图像采集卡传人计算机。由于拍摄到的是数字图像，因此可以应用一些图像处理的方法来进行气泡运动特性的研究。2气泡运动特性的可视化研究在进行气泡运动特性的可视化研究时，我们跟踪一个上升的气泡•既在0.04s间隔内，连续拍摄同一个气泡•从而得到这个气泡的图像序列。根据图像序列确定气泡在每一时刻的位置，进而计算岀气泡在这个时间间隔内的平均速度。2.1图像增强由于亮度不均，所拍摄的数字图像显得模糊,使用图像增强可以改变图像的可视化效果。基于点运算的图像增强方法，对图像的灰度级进行变换，使图像对比度得到调整、从而达到增强图像的目的。本文采用灰度级线性变换对图像进行增强。假定原图像的灰度级范围是［a,刃,变换后图像的.s：•»Av・试脸系统灰度级范围变为那么町用F述变换实现g（y,y）=［（«—〃】）/（,・a）］Xv）一u］+a<f（x,y）<bm♦/（.r,〉，）Vaw*/（*,«y）>b上式中，/〈』・），）为图像的原始灰度，g（D）为变换后的灰度。调热灰度值后的图像序列如图2所示。示。生成二值图像后•计算出图像中白色区域的面积，就口J■以得到气泡尺寸。具体做法如下：标定知，拍摄区域的实际面积为：宽乂高=41cmX30cm•根据CCD的分辨率可计算出每个像素所代表的实际面积是：0.1165cmX0.1041cmc由于生成的二值图像，像素值或者为1,或者为0,因此只要统计出二值图像中像素值为1的像素个数•用该值乘以每个像索所代表的实际面积•就可以得到气泡的尺寸。气泡尺寸沿床高的变化趋势如图4所示，可以看到气泡沿床高方向不断长大。图2图像增疾麻的可视化图片2.2图像分割图像分割的目的是为了研究气泡沿床髙方向尺寸的变化。灰度级门限化方法是最常用的分割方法•特别适合于对象和背景占据不同灰度级范围的一类图像。只要选取-个适当的门限,再将每个像素灰度与Jt•比较，超过门限值的重新分配以最大（或最小）灰度，低于门限值的分配以最小（或最大）灰度，这样就可以生成一幅新的二值图像,把对象从背景中分离出来。貝体做法如下也。图3图像分割后的二值图線j1,/（、r,_y）>7*上式中，T为门限,图像序列经过图像分割后的图片如图3所图4气泡沿床层高夏方向尺・J的金化2.3气泡运动轨迹及气泡运动速度前面所得...