CN112844850A - 一种适用于湍流场中微细颗粒运动过程观测的装置 - Google Patents
一种适用于湍流场中微细颗粒运动过程观测的装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112844850A CN112844850A CN202011625463.9A CN202011625463A CN112844850A CN 112844850 A CN112844850 A CN 112844850A CN 202011625463 A CN202011625463 A CN 202011625463A CN 112844850 A CN112844850 A CN 112844850A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- ccd camera
- wavelength filter
- flow section
- pipe flow
- spectroscope
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 title claims abstract description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 12
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 6
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract description 20
- 238000011160 research Methods 0.000 abstract description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract 3
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 11
- 238000005188 flotation Methods 0.000 description 10
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 5
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 5
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000013500 data storage Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
- B03D—FLOTATION; DIFFERENTIAL SEDIMENTATION
- B03D1/00—Flotation
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
本发明公开了一种适用于湍流场中微细颗粒运动过程观测的装置，包括竖向布置的管流段，管流段的上下端分别连通混合桶入料口和出料口，混合桶出料口与管流段之间设循环泵，管流段内设有格栅，混合桶的流体从管流段底部流经格栅后形成湍流，管流段两侧分别设有分光镜与双脉冲激光器，分光镜的两端分别安装有第一波长滤镜、第二波长滤镜、第一CCD相机和第二CCD相机，双脉冲激光器、第一CCD相机以及第二CCD相机的输入端分别与同步器的输出端电连，同步器输入端与数据处理系统的输出端电连，第一CCD相机和第二CCD相机的输出端与数据处理系统的输入端电连，本装置结构简单、操作方便、易于控制，能够为颗粒在湍流场中运动的机理研究提供条件。
Description
技术领域
本发明涉及颗粒运动观测领域，具体涉及一种适用于湍流场中微细颗粒运动过程观测的装置。
背景技术
浮选法是选矿生产中最广泛应用的一种分选方法，是利用矿物表面物理化学性质差异来分选矿石的一种方法。随着富矿和易选别矿石资源日趋减少，矿产资源呈现品位低、嵌布细、赋存复杂的特点。为了更好地实现这类矿物的回收，选矿生产中常常需要通过细磨使矿物充分解离，由此产生了大量微细粒矿物。因此，有效浮选回收有用微细粒矿物对提高资源综合利用具有重要意义。
矿物浮选大多在湍流环境中进行。微细粒矿物质量小、动能低，难以突破气泡表面的液膜而实现粘附，浮选回收率较低。通过强化湍流环境，提高微细颗粒动能，可有效提高颗粒与气泡的碰撞效率。在浮选机内，通过强化搅拌，矿浆反复通过叶轮，颗粒和气泡在高湍流环境下发生碰撞。在浮选柱中，通过集成强湍流管路单元，也可有效提高对微细粒矿物的回收。因此，强化湍流环境可提高微细颗粒的动能，有利于微细颗粒的浮选回收。
对湍流场中颗粒运动的研究，不仅可以更深层次理解颗粒在湍流环境中的运动过程，同时对改进浮选过程、优化浮选工艺也具有重要意义。由于湍流的复杂性和随机性，现有的研究多采用数值计算的方法，实验数据较少。因此，开发一种观测湍流场中颗粒运动的装置对微细粒浮选过程研究具有重要意义。
发明内容
针对上述存在的技术不足，本发明的目的是提供一种适用于湍流场中微细颗粒运动过程观测的装置，其结构简单、操作方便、易于控制，能够为颗粒在湍流场中运动的机理研究提供条件。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明提供一种适用于湍流场中微细颗粒运动过程观测的装置，包括竖向布置的管流段，所述管流段的上下两端分别通过管路连通混合桶的入料口和出料口，所述混合桶出料口与管流段之间的管路上设有循环泵，所述管流段内设有横向布置的格栅，混合桶的流体从管流段底部流经格栅后进入其上方的观测区形成湍流，所述管流段观测区的两侧分别设有分光镜与双脉冲激光器，所述双脉冲激光器与分光镜的连线水平布置，分光镜的两端分别安装有第一波长滤镜和第二波长滤镜，第一波长滤镜和第二波长滤镜的后方分别设有对应的第一CCD相机和第二CCD相机，所述双脉冲激光器的输入端、第一CCD相机的输入端以及第二CCD相机的输入端分别与同步器的输出端电性连接，所述同步器输入端与数据处理系统的输出端电性连接，第一CCD相机和第二CCD相机的输出端与数据处理系统的输入端电性连接。
优选地，所述第一波长滤镜选用532nm波长滤镜，第二波长滤镜选用570nm波长滤镜。
优选地，所述双脉冲激光器频率为0-15Hz。
优选地，所述分光镜与双脉冲激光器垂直布置，分光镜能够将接收的光线分成两束光线。
优选地，所述循环泵具有调节转速的功能。
本发明的有益效果在于：本装置结构简单、操作方便、通过调节循环泵转速改变管流段内部湍流场的速度和矿物颗粒的运动速度，数据处理系统能够计算颗粒的运动速度和湍流场的速度分布，本装置能够对易于控制的微细颗粒运动过程进行观测，为实现颗粒在湍流场中运动的机理研究提供了条件，实现了对湍流场和颗粒的同时测量，具有无接触、精度高、易于控制的优点，可实现对湍流场中颗粒速度的精确测量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种适用于湍流场中微细颗粒运动过程观测的装置的结构示意图。
附图标记说明：
1-混合桶；2-循环泵；3-格栅；4-管流段；5-双脉冲激光器；6-分光镜；7-第一波长滤镜；8-第二波长滤镜；9-第一CCD相机；10-第二CCD相机；11-同步器；12-数据处理系统。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，一种适用于湍流场中微细颗粒运动过程观测的装置，包括竖向布置的管流段4，所述管流段4的上下两端分别通过管路连通混合桶1的入料口和出料口，所述混合桶1出料口与管流段4之间的管路上设有循环泵2，所述循环泵2具有调节转速的功能，所述管流段4内设有横向布置的格栅3，混合桶1的流体从管流段4底部流经格栅3后进入其上方的观测区形成湍流，所述管流段4观测区的两侧分别设有分光镜6与双脉冲激光器5；
所述双脉冲激光器5频率为0-15Hz，所述双脉冲激光器5与分光镜6的连线水平布置，所述分光镜6与双脉冲激光器5垂直布置，分光镜6能够将接收的光线分成两束光线，分光镜6的两端分别安装有第一波长滤镜7和第二波长滤镜8，所述第一波长滤镜7选用532nm波长滤镜，第二波长滤镜8选用570nm波长滤镜，第一波长滤镜7和第二波长滤镜8的后方分别设有对应的第一CCD相机9和第二CCD相机10；
所述双脉冲激光器5的输入端、第一CCD相机9的输入端以及第二CCD相机10的输入端分别与同步器11的输出端电性连接，所述同步器11输入端与数据处理系统12的输出端电性连接，第一CCD相机9和第二CCD相机10的输出端与数据处理系统12的输入端电性连接；第一CCD相机9和第二CCD相机10分别记录颗粒和流场信息，将采集到的图像数据能够实时传递给数据处理系统12，实现数据的存储及处理。
工作原理：将荧光粒子(0-20μm，作为流场示踪粒子)、玻璃珠(代表颗粒)和去离子水在混合桶1混合，混合桶1底部出流，混合桶1出料口通过循环泵2和管路连接到管流段4底部，流体流经格栅3在其上方观测区形成湍流，然后回流至混合桶1。双脉冲激光器5激发出一道面激光，照射管流段4湍流区域的中心面。分光镜6垂直于被照射区域，激光照射下，荧光粒子的荧光(波长570nm)和玻璃珠反射的绿光(波长532nm)通过分光镜6后被分成两束，532nm波长滤镜可使波长532nm的绿光通过，颗粒运动信息被第一CCD相机9记录；570nm波长滤镜8可使波长570nm的红光通过，流场信息被第二CCD相机10记录。同步器11实现对双脉冲激光器5、第一CCD相机9和第二CCD相机10的同步控制，双脉冲激光器5每照射一次激光，第一CCD相机9和第二CCD相机10同时记录。数据处理系统12能够计算颗粒的运动速度和湍流场的速度分布。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (5)
1.一种适用于湍流场中微细颗粒运动过程观测的装置，其特征在于，包括竖向布置的管流段(4)，所述管流段(4)的上下两端分别通过管路连通混合桶(1)的入料口和出料口，所述混合桶(1)出料口与管流段(4)之间的管路上设有循环泵(2)，所述管流段(4)内设有横向布置的格栅(3)，混合桶(1)的流体从管流段(4)底部流经格栅(3)后进入其上方的观测区形成湍流，所述管流段(4)观测区的两侧分别设有分光镜(6)与双脉冲激光器(5)，所述双脉冲激光器(5)与分光镜(6)的连线水平布置，分光镜(6)的两端分别安装有第一波长滤镜(7)和第二波长滤镜(8)，第一波长滤镜(7)和第二波长滤镜(8)的后方分别设有对应的第一CCD相机(9)和第二CCD相机(10)，所述双脉冲激光器(5)的输入端、第一CCD相机(9)的输入端以及第二CCD相机(10)的输入端分别与同步器(11)的输出端电性连接，所述同步器(11)输入端与数据处理系统(12)的输出端电性连接，第一CCD相机(9)和第二CCD相机(10)的输出端与数据处理系统(12)的输入端电性连接。
2.如权利要求1所述的一种适用于湍流场中微细颗粒运动过程观测的装置，其特征在于，所述第一波长滤镜(7)选用532nm波长滤镜，第二波长滤镜(8)选用570nm波长滤镜。
3.如权利要求1所述的一种适用于湍流场中微细颗粒运动过程观测的装置，其特征在于，所述双脉冲激光器(5)频率为0-15Hz。
4.如权利要求1所述的一种适用于湍流场中微细颗粒运动过程观测的装置，其特征在于，所述分光镜(6)与双脉冲激光器(5)垂直布置，分光镜(6)能够将接收的光线分成两束光线。
5.如权利要求1所述的一种适用于湍流场中微细颗粒运动过程观测的装置，其特征在于，所述循环泵(2)具有调节转速的功能。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011625463.9A CN112844850A (zh) | 2020-12-31 | 2020-12-31 | 一种适用于湍流场中微细颗粒运动过程观测的装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011625463.9A CN112844850A (zh) | 2020-12-31 | 2020-12-31 | 一种适用于湍流场中微细颗粒运动过程观测的装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112844850A true CN112844850A (zh) | 2021-05-28 |
Family
ID=75999426
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202011625463.9A Pending CN112844850A (zh) | 2020-12-31 | 2020-12-31 | 一种适用于湍流场中微细颗粒运动过程观测的装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112844850A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116124781A (zh) * | 2023-04-20 | 2023-05-16 | 矿冶科技集团有限公司 | 矿浆检测装置 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2535723A1 (en) * | 2010-02-12 | 2012-12-19 | NGK Insulators, Ltd. | Method of fluid observation and fluid for observing flow |
| CN103528789A (zh) * | 2013-10-09 | 2014-01-22 | 哈尔滨工程大学 | 二维平面射流减阻测试装置 |
| CN104236847A (zh) * | 2013-06-07 | 2014-12-24 | 长沙理工大学 | 一种使用粒子图像测速技术测量水沙两相流流场的方法 |
| CN105424558A (zh) * | 2015-11-03 | 2016-03-23 | 上海理工大学 | 一种采用蓝光背光照明的燃烧颗粒多参数测量装置及方法 |
| CN205317446U (zh) * | 2016-01-25 | 2016-06-15 | 武汉大学 | 一种观测泥沙起动运动和测量起动流速的模型试验装置 |
| CN105841921A (zh) * | 2016-03-24 | 2016-08-10 | 江苏理工学院 | 一种湍流流场多尺度的测量系统及其测量方法 |
| CN112113743A (zh) * | 2020-09-29 | 2020-12-22 | 华北水利水电大学 | 植被群内水沙两相流场物理模拟装置及同时监测方法 |
-
2020
- 2020-12-31 CN CN202011625463.9A patent/CN112844850A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2535723A1 (en) * | 2010-02-12 | 2012-12-19 | NGK Insulators, Ltd. | Method of fluid observation and fluid for observing flow |
| CN104236847A (zh) * | 2013-06-07 | 2014-12-24 | 长沙理工大学 | 一种使用粒子图像测速技术测量水沙两相流流场的方法 |
| CN103528789A (zh) * | 2013-10-09 | 2014-01-22 | 哈尔滨工程大学 | 二维平面射流减阻测试装置 |
| CN105424558A (zh) * | 2015-11-03 | 2016-03-23 | 上海理工大学 | 一种采用蓝光背光照明的燃烧颗粒多参数测量装置及方法 |
| CN205317446U (zh) * | 2016-01-25 | 2016-06-15 | 武汉大学 | 一种观测泥沙起动运动和测量起动流速的模型试验装置 |
| CN105841921A (zh) * | 2016-03-24 | 2016-08-10 | 江苏理工学院 | 一种湍流流场多尺度的测量系统及其测量方法 |
| CN112113743A (zh) * | 2020-09-29 | 2020-12-22 | 华北水利水电大学 | 植被群内水沙两相流场物理模拟装置及同时监测方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| R.SHOKRI等: "Investigation of particle-laden turbulent pipe flow at high-Reynolds-number using particle image/tracking velocimetry(PIV/ PTV)", 《INTERNATIONAL JOURNAL OF MULTIPHASE FLOW》 * |
| 樊洪明等: "《高等流体力学》", 31 August 2020, 机械工业出版社 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116124781A (zh) * | 2023-04-20 | 2023-05-16 | 矿冶科技集团有限公司 | 矿浆检测装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109342492B (zh) | 一种用于含气溶胶的液池表面气泡破裂行为特性研究的实验装置及其实验方法 | |
| CN112844850A (zh) | 一种适用于湍流场中微细颗粒运动过程观测的装置 | |
| CN105149024B (zh) | 一种热泳耦合的亚微粒子分选器 | |
| Yang et al. | Effects of rotor and stator geometry on dissolution process and power consumption in jet-flow high shear mixers | |
| CN109212027A (zh) | 基于声表面波的润滑油中磨粒分离装置及方法 | |
| CN112098411B (zh) | 流动环境下微观浮选气泡与颗粒矿化过程观测方法 | |
| Qiu et al. | Empirical and numerical advancements in gas-liquid separation technology: A review | |
| Yan et al. | Experimental measuring techniques for industrial-scale multiphase flow problems | |
| CN108097471B (zh) | 强化三相矿浆湍流强度的浮选方法和浮选设备 | |
| CN113551873A (zh) | 基于流场测试的压裂液缝内减阻性能测试装置及方法 | |
| CN206089096U (zh) | 气浮沉淀一体设备 | |
| Shen | Principles and Technologies of Flotation Machines | |
| CN219163022U (zh) | 碎片迁移模拟装置 | |
| CN112520825A (zh) | 一种用于海底集矿的循环式矿泥泥水分离系统 | |
| CN116106471B (zh) | 考虑粒径分布影响的泥沙静水沉降速度测试方法 | |
| Liao et al. | Flow field characteristics of an agitator system of a large diameter slurry-water shield machine | |
| CN209460204U (zh) | 基于声表面波的润滑油中磨粒分离装置及分离系统 | |
| CN110441548A (zh) | 一种螺旋溜槽中流膜厚度及流态分布测试系统与方法 | |
| CN216132663U (zh) | 基于流场测试的压裂液缝内减阻性能测试装置 | |
| CN115015052A (zh) | 一种水载微颗粒运移过程可视化仿真实验系统及实验方法 | |
| CN109308385A (zh) | 一种确定网式过滤器的堵塞位点的方法 | |
| CN116481978A (zh) | 一种适用于湍流场中颗粒运动过程稳定观测的装置 | |
| Quarini et al. | Hydrodynamic modelling of sedimentation tanks | |
| CN208420619U (zh) | 一种用于纳米载体制备的激光粒径分析仪 | |
| Shen et al. | Mathematical and physical modeling studies of molten aluminum flow in a tundish |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210528 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |