کد مقاله کد نشریه سال انتشار مقاله انگلیسی نسخه تمام متن
5001896 1461086 2016 18 صفحه PDF دانلود رایگان
عنوان انگلیسی مقاله ISI
Estimation of bubble size distributions and shapes in two-phase bubble column using image analysis and optical probes
ترجمه فارسی عنوان
تخمین توزیع و شکل اشکال حباب در ستون حباب دو فاز با استفاده از تجزیه و تحلیل تصویر و پروب نوری
کلمات کلیدی
ستون حباب، رژیم جریان همگن، تجزیه و تحلیل تصویر، وتر حباب، توزیع اندازه حباب، پروب نوری،
ترجمه چکیده
برآورد دقیق توزیع ها و اشکال اندازه حباب برای مشخص کردن دینامیک سیالات ستون حباب در مقیاس حباب و تعیین میزان انتقال حرارت و جرم در راکتورهای ستون حباب مورد نیاز است. روش های تجزیه و تحلیل تصویر برای اندازه گیری توزیع ها و شکل های حباب اندازه گیری می شود. متاسفانه این تکنیک های تجربی محدود به حل و فصل خوشه های حباب و فاکتورهای بزرگ فاضلاب نیستند و نمی توانند تحت شرایط عملیاتی مربوطه (مانند دمای بالا و فشار) اعمال شوند. از سوی دیگر، پروب های سوزن (به عنوان مثال، پروب های نوری و رسانایی) می توانند برای اندازه گیری اندازه حباب در جریان های حبابی متراکم و در شرایط عملیاتی مناسب استفاده شوند. با این حال، پروب های سوزن اندازه گیری توزیع طول وتر است، که باید با استفاده از الگوریتم های آماری به توزیع اندازه حباب تبدیل شود. این الگوریتم ها به همبستگی هایی که معمولا برای قطرات قطره / حباب ها به دست می آیند، تکیه می کنند، که شکل های حباب را پیش بینی می کنند، با مرتبط کردن قطر معادل حباب با نسبت ابعاد حباب. در این مقاله، ما از طریق یک مطالعه تجربی در رابطه با اندازه و نسبت مساحت حباب در یک ستون حباب بزرگ هوا کمک می کنیم. تحلیلی تجربی در اندازه گیری گاز نگهدارنده، تجزیه و تحلیل تصویر و اندازه گیری های پروب نوری بوده است. اول، اندازه گیری های نگهدارنده گاز برای شناسایی انتقال رژیم جریان بین رگ جریان جریان همگن و رژیم جریان انتقال استفاده شده است. ثانیا، رژیم جریان همگن در مقیاس "اندازه حباب" توصیف شده است: توزیع طول وتری و توزیع اندازه حباب با استفاده از یک پروب نوری و تحلیل تصویر بدست آمده است. بر اساس داده های تجربی از تحلیل تصویر، رابطه ای بین قطر معادل حباب و نسبت ابعاد حباب پیشنهاد شده است و با همبستگی های موجود مقایسه شده است. در نهایت توزیع طول وتر به توزیع اندازه حباب تبدیل شده و با استفاده از روش آماری، با نسبت تصویر حاصل از تحلیل تصویر، پشتیبانی می شود. رویکرد پیشنهادی توانسته است توزیع اندازه حباب را در مرکز ستون و در نزدیکی دیوار به درستی برآورد کند. ما همچنین نشان داده ایم که همبستگی هایی که برای پیش بینی شکل های حباب استفاده می شود، نقطه اصلی بهبود روش است.
موضوعات مرتبط
مهندسی و علوم پایه سایر رشته های مهندسی کنترل و سیستم های مهندسی
پیش نمایش مقاله
تخمین توزیع و شکل اشکال حباب در ستون حباب دو فاز با استفاده از تجزیه و تحلیل تصویر و پروب نوری
چکیده انگلیسی
A precise estimation of bubble size distributions and shapes is required to characterize the bubble column fluid dynamics at the “bubble-scale”, and to evaluate the heat and mass transfer rate in bubble column reactors. Image analysis methods can be used to measure the bubble size distributions and shapes; unfortunately, these experimental techniques are limited to resolve bubble clusters and large void fractions, and can not be applied under relevant operating conditions (e.g., high temperature and pressure). On the other hand, needle probes (i.e, optical and conductive probes) can be used to measure bubble sizes in dense bubbly flows and under relevant operating conditions; however, needle probes measure chord length distributions, which should be converted into bubble size distributions by using statistical algorithms. These algorithms rely on correlations-generally obtained for single droplets/bubbles-that predicts the bubble shapes, by relating the bubble equivalent diameter to the bubble aspect ratio. In this paper, we contribute to the existing discussion through an experimental study regarding the bubble sizes and aspect ratio in a large air-water bubble column. The experimental investigation has consisted in gas holdup, image analysis and optical probe measurements. First, the gas holdup measurements have been used to identify the flow regime transition between the homogeneous flow regime and the transition flow regime. Secondly, the homogeneous flow regime has been described at the “bubble-scale”: chord length distributions and bubble size distributions have been obtained by using an optical probe and image analysis, respectively. Based on the experimental data from the image analysis, a correlation between the bubble equivalent diameter and the bubble aspect ratio has been proposed and has been compared with existing correlations. Finally, the chord length distributions have been converted into bubble size distributions using a statistical method, supported by the aspect ratio obtained through image analysis. The proposed approach has been able to estimate correctly the bubble size distributions at the center of the column then near the wall. We have also demonstrated that the correlations used to predicts the bubble shapes are the main point of improvement in the method.
ناشر
Database: Elsevier - ScienceDirect (ساینس دایرکت)
Journal: Flow Measurement and Instrumentation - Volume 52, December 2016, Pages 190-207
نویسندگان
, , , ,