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1、循环流化床锅炉流动特性的图像分析研究 201 0 届 毕 业 论 文 答 辩 姓名： 06 21 论文研究采用的方法 2 论文的研究成果 3 论文研究的内容与目的 1 循环流化床锅炉流动特性的图像分析研究 总结 4 一、论文研究的内容与目的 1、论文研究的内容 本课题的研究主要在前人的基础上通过自 行设计图像处理的软件并且结合传统的测压技 术对循环流化床气固两相流作出简单的分析。 本文分析的主要内容（ 1）影响底部区域气泡大 小、形状的原因，以及计算气泡的面积比 ； （ 2）炉膛中上部区域颗粒团的一些特性。 2 论文研究的目的 目的： 本文的目的是研究有哪些因素会影响底部区域气泡的 大小和形状
2、以及论证颗粒团存在于 CFB炉膛中，并且 从颗粒团的数量就能知道炉膛流化的质量。同时要论 证颗粒团会受到那些因素的影响。研究这些内容希望 能给实际生产以指导意义，并且学会图像处理与分析 问题的能力。 二、论文研究采用的方法 由于本文采用图像处理的方法分析 CFB的流动特性，因此 就需要一个针对 CFB处理图像的软件，国内外虽然有很多 优秀的图像处理软件，但分析本文的图像，需要多个软件 综合起来使用，而且有关图像计算的软件既不多，也不会 操作。于是我在老师的支持和帮助下做了基于 MATLAB的图 像处理软件。 1，自行设计图像处理软件 图 1 运行后界面 通过图 1 我们可以看出 该图像处理软件
3、包括两个部分， 一个是对图像的基本处理与计算，这些技术包括对图像 进行二值化处理、原图和增强后直方图的显示、对原图 不同区域着色、图像目标提取及边界提取、计算颗粒团 的高度，长度以及面积等内容。另一个是绘制出两张运 动图像的矢量图。 软件处理图片结果 图 2 CFB原图 图 3 对原灰度图不同像素着色 图 5 簇边界提取 图 4 簇的提取 图 6 图像计算结果（白色的簇） 图 7 目标簇的提取以及面积、周长计算 通过软件的计算可以知道颗粒团的总数为 1628个 较大的颗粒团数目为 47个 图 8 较大颗粒团的数目 图 9 CFB锅炉 PIV原照片及其二值化图片 图 10 CFB炉膛内固体颗粒运
4、行轨迹 图 11 两张连续图像的矢量图绘制 是 图像读入 灰度图像转换 灰度直方图 阀值化处理获取二值图像 滤波处理 粒子像点识别 粒子像点匹配处理 插值处理得到速度矢量图 是否 匹配 检 查 错 误 图 片 重 新 读 入 阀值化处理去除背景 调整对比度增强图像 自动获取阀值二值化 图 像 形 态 学 分 析 （ 计 算 ） 目 标 物 单 个 提 取 分 析 提 取 目 标 目 标 物 边 界 图 12 图 像 处 理 软 件 设 计 流 程 图 图 12 说明了该软件的编制流程，该软件编制经过了图 像读入（将数字图像转化为矩阵的形式）、灰度图像的转 化、去除背景光和噪音（有时一张图片目标
5、背后光线很强， 致使目标反而很暗，这样就得除去背景光，通过以后目标 物调整突出目标物）、滤波（抽出对象的特征作为图像识 别的特征模式 ;另一个是为适应图像处理的要求，消除图 像数字化时所混入的噪声。 ）、调整对比度（突出目标 物）等基本处理过程 2 实验的方法 本课题的研究要想获得图片，必须经过实验，我们的实 验是在老师搭建好的实验台上进行的。其依据为包头市 第一热电厂 470t/h的大型循环流化床锅炉为原型炉。根 据相似原理及相关经验，按照 1： 24的比例建造而成。 该模型炉膛为矩形，整体模型高 3470mm，横截面最大尺 寸 300mm 280mm,整体模型由炉膛、旋风分离器、立管 和回
6、料装置组成，其组建成的实物图如图 3所示，实验 系统图如图 4所示。 图 13 实验模型 图 14 本实验系统图 三、论文研究结果 图 15 底部密相区原流动图像及处理后图像 （ 1）从图像直观分析气泡流动特性 由图 15看出炉膛底部密相区气泡集合成蘑菇云状，单 个气泡近似圆状或椭圆状。由本实验视频得到：其形 状与尺寸是随时间不断变化的，气泡的聚集、长大、 爆裂，如此不断的反复循环使得颗粒得以流化。 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 120.0 160.0 200.0 料位高度（mm） 气泡面积比（ 2） 分析同一工况同一颗粒度不同料位高度对气泡的影响 0
7、5 10 15 20 25 30 35 40 45 20 40 60 80 100 工况变化（%） 气泡面积比（%） （ 3）同一料位高度同一颗粒度不同工况对气泡的影响 （ 4）气泡形状随料高与工况的变化 通过实验及处理结果可以看出：在低料位或地工况， 气泡成扁平或圆形，而随着料位或工况增大，气泡区 域细长型或锥形 （ 5）相同颗粒度、相同料位高度，不同工况时的颗粒团特性 0.00 50.00 100.00 150.00 200.00 250.00 300.00 350.00 400.00 450.00 20 40 60 80 工况开度（%） 大颗粒团个数 颗粒团总数 颗粒团面积比 （%） 本文采用自行构建试验台和自行编制图像处理软件的方法研究了 循环流化床锅炉的流动特性，并且得到了如下结论： 1，影响气泡大小、形状的因素有气泡形状、大小的因素有：风 速（工况大小）、料层高度、床料颗粒度及风帽和床体固有特性 等。 2，循环流化床锅炉是基于颗粒团的形成与破碎原理进行流化的， 颗粒团数量的多少以及形状、大小等特性参数就能够表明锅炉流 化的状态。例如风量很小是颗粒团数目很少，说明流化状态不好。 而颗粒团的数量、形状以及大小受到风量、床料高度、床料粒径 等因素的影响。 四、总结
循环流化床锅炉流动特性的图像分析研究毕业论文答辩
