颗粒物质分选过程中的速度和角度分布的测量与研究

受颗粒体系混合熵的启发,搭建了基于面阵CCD相机的测量装置,通过金字塔分层光流算法与图像法对均值粒径分别为2.6 mm和1.25 mm的球形颗粒所组成的颗粒系统的分选过程开展了一系列测量,计算得到颗粒体系表面流动层的平均速度与倾斜角,得到如下结论：颗粒体系的总体熵可以描述颗粒分选过程中的细微变化;颗粒体系表面流动层的平均速度受倾斜角的影响,两者表现出正比例关系;在混合颗粒的运动状态为连续雪崩的转速范围内,颗粒体系的总体熵、表面流动层平均速度和倾斜角的变化趋势相一致,说明可以借助平均速度和倾斜角来辅助判断颗粒体系的分选程度。     

面阵CCD空间滤波技术测量颗粒流速度场分布

为解决线阵CCD空间滤波技术无法直接测量滚筒颗粒流速度场的整体分布,并且难以准确测量颗粒流中具有复杂速度变化的单点区域的问题,提出了基于面阵CCD空间滤波技术的滚筒颗粒流测量方法。通过对采集图片进行分割,模拟子滤波器,对每个模拟子滤波器区域分别进行空间滤波测速,最终得到滚筒颗粒流速度场整体分布。对于滚筒颗粒流中具有复杂速度变化的边壁区域采用正交算法进行速度矢量和运算,避免了角度测量的误差,从而提高了对单点位置速度测量的精度。最后,搭建了实验装置,对测量方法进行了实验验证,并分析了方法时空分辨率,标定了方法精度。研究结果表明,该方法能够测量滚筒颗粒流速度场整体分布,测量误差小于2%。     

火山渣颗粒图像处理及形状定量分析

火山渣颗粒具有形状不规则、棱角较多的特点,其形状特征会影响材料工程性质.为探究火山渣颗粒形状特性,通过AIMS集料图像测量系统获得火山渣颗粒图像以及形状指标,采用分形维数和正态分布检验方法,讨论以颗粒长度作为特征粒径时粒径变化对颗粒形状和分形维数的影响规律,并对比火山渣颗粒与一般岩体颗粒的形状差异.结果表明:随着特征粒径减小,火山渣颗粒长扁度和粗糙度逐渐减小,棱角度、球度和分形维数逐渐增大,越趋近于球形和块状,且表面棱角越少.所有采用的形状指标之间均有较好的相关性,其中棱角度对特征粒径变化最为敏感,可优先选取棱角度作为描述火山渣形状的指标.此外,通过与卵石和级配碎石的对比表明,在不同粒径范围内,火山渣颗粒长扁度和圆度随粒径变化不如卵石和级配碎石显著,且火山渣粗糙度和棱角度均比卵石和级配碎石大,表明火山渣颗粒棱角更多,表面更粗糙.     

基于离散元及盒子旋转法的生物质颗粒休止角研究

休止角是反映颗粒物料内部摩擦、流动性的重要参数,由于生物质燃料压缩过程中物料的流动性与颗粒间的摩擦特性难以直接测量,因此对自然状态下颗粒休止角的研究具有重要意义。应用离散元软件EDEM创建了盒子旋转模型,对玉米秸秆与沙柳颗粒进行了不同形状、粒径、级配下休止角的研究分析;并进行了相关试验验证,得出了其变化规律与具体取值。与传统测量方式相比,该方法降低了系统误差,结果更加可靠,可为今后相关材料的参数标定、颗粒物料的堆放等工程应用提供方法借鉴和理论参考。     

颗粒粒径对流态化还原铁矿粉黏结失流的影响

采用热态可视化流化床装置，在一定表观气速条件下，研究1073 K温度时不同粒级铁矿粉的黏结失流。根据对黏结失流影响程度的不同，可将矿粉颗粒分为三个粒径区间：中性气氛升温过程中失流的小粒径颗粒；还原至较低金属化率发生失流的中间粒径颗粒；还原至高金属化率也不发生失流的大粒径颗粒。分别对他们不同的影响机理进行了分析。研究还发现在正常流化条件下，随着矿粉颗粒粒径的增大，还原失流后床层的膨胀幅度会减小。     

颗粒粒径对回转窑内散体物料休止角的影响规律

为了研究颗粒粒径与回转窑内散体物料休止角的关系,建立回转窑物料运动实验平台。以直径为2~10 mm的玻璃珠为物料样本,测试不同粒径的物料在回转窑中的运动过程。通过数字图像处理法计算物料休止角随时间的响应过程,分析不同粒径条件下散体物料休止角的变化规律。研究结果表明:在回转窑中,无论是单一粒径物料还是多粒径组合物料,休止角的最大值、最小值、均值、极差和周期都会随着颗粒粒径的增大而增大;在多粒径组合物料中,"巴西果效应"使不同粒径的颗粒出现分离,粒径偏大的颗粒运动到物料的外围区域,使得物料休止角的最大值、最小值、均值、极差和周期都增大;在平均粒径相同的多粒径组合物料中,颗粒间的粒径差值越大,休止角的最大值、最小值、均值、极差和周期越大。     

纳米MCM-41分子筛微球的制备及结构表征

以十六烷基三甲基溴化铵为模板剂,正硅酸四乙酯为硅源合成MCM-41分子筛.利用XRD、SEM、FT-IR、TEM和N2吸附-脱附等表征手段探究不同的反应温度及老化时间对MCM-41分子筛形貌、粒径及结构的影响.结果显示:当反应温度在2080℃时,合成的纳米MCM-41分子筛的颗粒形貌呈球形,随着温度的升高,球形颗粒的直径逐渐增大,当温度升高到110℃时,MCM-41分子筛呈现出不规则的颗粒形貌;当老化时间为015h时,纳米MCM-41分子筛的单分散度较好,但随着老化时间的增加,粒径也在增加,同时颗粒团聚也比较严重.通过对纳米球形MCM-41分子筛形成机理的分析,得出合成纳米MCM-41分子筛微球的最优条件.     

超声多信号融合表征颗粒两相流实验研究

从颗粒两相流超声波动理论出发,提出多信号融合概念,采用单次和多次反射法同时测量颗粒两相流中高频宽带超声波声阻抗、声速和声衰减谱,获取了颗粒两相流系统中密度、浓度、粒径信息.基于该理论研制了可用于同时测量高浓度颗粒两相流密度、浓度、粒径的装置.高浓度水煤浆颗粒两相流测量结果显示,测量密度、浓度与平均粒径与标准对比较为吻合.     

随机散粒岩土材料自然堆积2D数值仿真分析

采用散粒随机生成技术构建自然堆积仿真模型,分析散粒不同形态、粒径尺寸及表面粗糙程度对堆积休止角的影响,结果表明:在相同颗粒级配条件下,散粒形态越不规则,自然堆积休止角越大,且随散粒表面粗糙程度增加,休止角增大,孔隙率提高,散粒体流动性降低;通过分析不同特征下散粒的自然堆积休止角,得到散粒表面粗糙度对自然堆积休止角影响最大,形态次之,粒径最小;该方法可推广应用于松散岩土材料的流动、压实等动力学行为的模拟研究.     

透过率起伏频谱空间相关法颗粒测量技术

设计了一种新的透过率起伏频谱空间相关法颗粒测量装置,采用一束线光束作为入射光照射颗粒,一维线阵CCD传感器与线光束对应放置作为透射光的探测器,通过对接收的光信号作相关处理得到透过率起伏频谱.对透过率起伏频谱做了数值计算,同时也实现了TFS-SC在实验上的测量,从透过率起伏频谱中获得了颗粒粒径及浓度信息.实验结果表明:透过率起伏频谱空间相关法不受流场影响.     

破碎岩石颗粒形态特征量化描述体系

形态特征的量化描述是破碎岩石颗粒三维形态重构及其力学行为研究的基础。本研究针对岩石颗粒二维形态特征的表征开展研究,随机选取不同粒径的破碎岩石颗粒,采用数字图像处理技术和Image-Pro Plus图像测量方法,提取岩石颗粒的基础几何数据。确定以圆形度、球形度、矩形度和粒径为指标的形态特征描述体系。对测量结果进行散点拟合与多元参数拟合,通过相关性分析确定形状参数影响效果的显著性,筛选淘汰不显著因素与相关性低的参数,构建岩石颗粒CSR(Circularity, Sphericity, Rectangularity)形态特征描述体系。结果显示,以圆形度代表颗粒二维形态特征的规则程度,粒径的相关性较低,球形度与矩形度均存在相关性,经回归分析后发现球形度的影响程度最为显著。对比分析结果显示,CSR指标体系在表征颗粒宏观二维形态上具有较高的准确度。     

基于线阵CCD的石材连续磨机测量系统

目的提出一种基于机器视觉的石材连续磨机在线测量系统,提高石材磨机板材尺寸测量系统的精度和寿命.方法采用在石材磨机上架设线阵CCD相机的方式实现在线测量,根据光学成像原理,建立像素尺寸和物理尺寸的换算模型.通过测量不同石板灰度值,分析得到最佳阈值.应用最佳阈值提取石板宽度方向上扫描的边界坐标值,并通过换算模型,得到石板宽度数据.最后通过绘制机械测宽式与线阵CCD测宽式两种方法的测量的板材轮廓对比图进行误差对比分析,验证本系统的可行性与优越性.结果对多种常用石材进行灰度值检测和对比,获得最佳灰度值检测阈值为150.通过测量数据轮廓对比图可以看出采用线阵CCD获得的尺寸图形更接近石板的真实轮廓,比传统的机械式测量方法在精度上有很大的提高.测量精度达到2 mm.结论通过测量试验证明,该测量系统满足石材企业生产需求,并对不同颜色的石板都有较强的适应性可以有效地减少误差、提高工作效率.     

超声波对固体颗粒表面性质的影响

研究了在不同频率、功率、时间、温度条件下超声波对固体颗粒大小的影响;探讨了超声波对十六烷基三甲基溴化铵(HDTMA)阳离子表面活性剂在固体颗粒表面解吸性能的影响.结果表明:功率越大、时间越长,超声波作用后固体颗粒粒径均值越小.温度升高,固体颗粒的运动性能增强,超声波作用后粒径均值在55℃时最小,且在频率为40 kHz、功率为50 W、作用时间为50 min及55℃时,颗粒长轴均值从12.575μm减小到7.799μm,短轴均值从6.998μm减小到5.453μm.同时超声波发生器的功率越大、时间越长、温度越高,黏土颗粒表面吸附HDTMA的解吸率增大,且当频率为80 kHz、功率为50 W、时间为50 min、温度为65℃时,其解吸率可达64.69%.     

几种颗粒物质堆积的崩塌角

以经过筛选的颗粒物质为研究对象,采用固定漏斗法进行颗粒物质堆积.在堆积过程中录像,记录颗粒堆积过程.录像视频处理为图片后,再采用"CorelDraw"软件作数据处理,计算得出颗粒物质黄米、小米和油菜籽在堆积过程中的堆积角,得到堆积角随时间的变化关系,测得堆积崩塌角和静止极小角.结合已测得的颗粒物的物理参数,分析颗粒物的表面摩擦系数和颗粒堆积密度对颗粒物质堆积的稳定性的影响.研究发现,颗粒物质的表面摩擦系数和堆积密度越大,堆积的崩塌角越大.     

不同形状矿石单颗粒压缩破碎特性

为了从宏观-细观角度探究不同形状矿石颗粒的破碎强度、破碎模式、碎块尺寸分布及断口表面形貌等破碎特性,首先,基于三维扫描技术重构矿石颗粒图像,获取颗粒形状参数;其次,定量表征矿石颗粒外部宏观层次轮廓形态及细观层次凹凸度;最后,对扫描后的几何平均粒径范围为20～45 mm的不规则磁铁矿矿石颗粒进行单颗粒压缩破碎试验,并重构颗粒断口表面以定量探究断面粗糙度的影响因素。研究结果表明：矿石颗粒的破碎强度分布可用Weibull函数模型拟合,其中Weibull参数m为2.17,特征强度F₀为7.20 k N;矿石颗粒破碎模式分为边部磨损、中部破碎、贯通缝破坏、随机开裂4种类型;中部破碎为主要破碎模式,占比为0.433,“第一尺寸碎块”及“第二尺寸碎块”质量分数分布均符合正态分布,均值分别在0.65和0.30左右;但当颗粒3个主维度长度接近时,颗粒不容易发生中部破碎。以分形维数D定量表征颗粒破碎断口表面粗糙度,当截面面积大于36 mm²时,分形维数D更稳定。球度显著影响颗粒破碎断口表面平均分形维数■,扁平度、能量、棱角度及等效粒径4种因素影响程度次之且相近,...     

基于反相微乳液法的尺寸可控性二氧化硅纳米颗粒制备研究

通过考察水与表面活性剂的摩尔比(R),TEOS的量、氨水的量及包壳次数对基于Triton X - 100/环已烷/正已醇/水反相微乳液体系制备二氧化硅纳米颗粒尺寸的影响,开展了基于反相微乳液法的尺寸可控性二氧化硅纳米颗粒制备研究.结果表明:在其他参数都恒定的情况下,通过改变微乳液体系中上述某一组分的量,可以在一定程度上实现二氧化硅纳米颗粒的尺寸可控性合成.首先,水与表面活性剂的摩尔比(R)对二氧化硅纳米颗粒的尺寸影响最大,随着R值的增大,颗粒的粒径逐渐减小,当R值达到18时,二氧化硅纳米颗粒的形貌变得不再是很规则的球形结构,并且分散性降低,团聚现象明显;其次是氨水的量,随着氨水量的增多,颗粒的粒径先减小,之后不再发生明显变化;另外随着包壳次数的增多,颗粒的粒径随之增大,并且颗粒之间的分散性也有所提高;但是TEOS的量对颗粒粒径的影响不明显.     

基于白光干涉技术的黏性土真实接触面积细观试验研究

为了揭示黏性土受压时的真实接触面积及细观物理参数的变化规律,利用白光干涉技术测量黏性土在高压应力作用下的真实表面轮廓,对不同压应力作用下表面轮廓点云数据进行分析,并通过Logistic函数推导极限压缩状态下的极限值。结果表明:压缩后的黏性土真实表面轮廓呈偏态分布,存在黏性土颗粒的支撑中心及颗粒压缩接触域;在106～529 MPa的压应力作用下,黏性土实际接触面积占截面面积的比例为0.375～0.431,表观孔隙率为52.5%～55.4%,随着压应力增大,孔隙范围有集中趋势且存在极限值;在支撑中心上、下1倍粒径范围内,表面轮廓分布存在极限渐进值。     

激光粒度仪测定阿霉素纳米颗粒的粒径及粒径分布

以阿霉素为模型药物、N-乙烯基吡咯烷酮为单体,通过反相乳液聚合法制备了聚乙烯吡咯烷酮为载体的阿霉素抗癌纳米颗粒.用激光粒度仪测量了纳米颗粒的粒径大小和粒径分布,同时研究了乳化剂浓度、引发剂浓度、体系水量和反应温度对纳米颗粒尺寸的影响.     

高温物体成像时彩色CCD相机的自动调光方法

针对温度变化大的高温物体在CCD相机上成像时图像会发白或发黑,导致图像中物体特征被弱化这一问题,提出一种基于灰度均值的彩色CCD相机自动调光方法.文中首先阐述了CCD相机成像时物体热辐射对图像灰度的影响;然后分析了彩色CCD相机采集的850～1200℃高温物体图像的特点,建立了RGB基色图像灰度均值与积分时间的关系;最后提出一种自动调光方法,该方法通过采集一帧预测图像来计算物体所在的温度区间和最佳积分时间,根据最佳积分时间采集彩色图像,按照温度区间提取彩色图像对应的基色灰度图,并将其作为后续处理图像.实验结果表明,该调光方法对温度变化具有很好的鲁棒性,基于此方法的彩色CCD相机能采集到具有稳定灰度值的高温物体图像,有利于高温物体的几何测量和表面缺陷检测.     

CoFe2O4纳米颗粒磁性能的异常行为

采用改进的化学共沉法成功制备了CoFe2O4铁氧体纳米颗粒.X射线衍射谱表明样品具有单相的尖晶石结构,空间群为Fd3m-O7h;扫描电镜结果表明CoFe2O4纳米颗粒呈规则的球形,粒径尺寸主要分布在20-30nm之间;样品热磁曲线异常的不可逆行为被发现,并且升温测量过程中样品的居里温度稍高于重复测量的居里温度,可以解释为在磁性能测量过程中升降温改变了Co2＋在四面体位和八面体位之间的分布;CoFe2O4纳米颗粒样品的矫顽力低于理论值,这归因于我们合成的CoFe2O4纳米颗粒处于单畴结构状态和从亚铁磁到超顺磁的转变态.