توسعه روش عكس برداري پرسرعت و پردازش تصوير در تعيين ويژگي هاي جريان حباب در ستون حبابي

Development of High-Speed Photography and Image Processing Method for the Characterization of Bubbles in a Bubble Column

در اين پژوهش از يك ستون حبابي مكعبي در اندازه هاي آزمايشگاهي استفاده شد و با استفاده از روش عكس-برداري پرسرعت و ارايه روش هاي جديد پردازش تصوير، مهم ترين ويژگي هاي هيدروديناميكي جريان حباب ها مانند قطر، سرعت، خطوط جريان فاز گاز و بسامد نوسان توده حباب ها اندازه گيري شد. ستون ساخته شده داراي سطح مقطع cm 20 ? 5 و ارتفاع cm 120 است. سرعت ظاهري گاز بين cm/s 7/0-1/0 در تغيير است. از سه دوربين گوناگون با سرعت هاي 20، 500 و 600 تصوير در ثانيه براي اندازه گيري ويژگي هاي حباب ها استفاده شد و براي پردازش تصويرها، تحليل داده ها و محاسبه ويژگي هاي حباب از نرم افزار Matlab استفاده شد. بسامد نوسان توده حباب با روشي نو و با دقت 95 % به دست آمد. اندازه قطر ساتر حباب ها، در شرايط همپوشاني حباب ها از 5/6 تا 5/8 ميليمتر و با دقت 8/99% محاسبه شد. سرعت حباب ها با استفاده از روش " كمترين فاصله با يك حد بالا " براي اولين بار در ستوني با اين ابعاد به دست آمد و با استفاده از برآيند مومنتم، روشي براي به دست آوردن خطوط جريان فاز گاز ارايه شد.

In the present research, a square bubble column has experimentally been utilized in order to quantify the important hydrodynamic properties of bubbly liquid/gas two phase flows, such as bubble velocity and diameter, flow pattern as well as oscillation frequency of the gas phase via the high-speed video recorder. Results were then processed using new techniques of image processing. The column was fabricated from plexy-glass which was dimensionally 20 5 120cm (cross section height). Results indicated that gas superficial velocity varied from 0.1 to 0.7 cm/s. Three cameras with different speeds were employed (20, 500 and 600 frames per second) to evaluate the bubble characteristics and MATLAB 7.4 (2007a) was used for image analysis. Oscillation frequency of gas phase was obtained using a new method with accuracy close to 95%. At coalescence condition, Mean Sauter Diameter (MSD) of bubbles was calculated with accuracy of about 99.8%. For the first time, bubble velocity was computed by "minimum distance with upper limit" method in the bubble column.