一种基于堆积床结构的均匀性测试系统及方法

技术特征：
1.一种基于堆积床结构的均匀性测试系统，其特征在于：包括多孔介质堆积床结构，分别与多孔介质堆积床结构相连接的供气装置、给水系统、烟雾系统；其中：多孔介质堆积床结构包括内筒(1)，所述内筒(1)上部设有分隔开的均匀多孔介质堆积床(2)和待测多孔介质堆积床(3)，其中，供气装置分别向均匀多孔介质堆积床(2)和待测多孔介质堆积床(3)底部通入氮气，所述均匀多孔介质堆积床(2)和待测多孔介质堆积床(3)上方链接气体分析检测装置，所述气体分析检测装置分别对通过多孔介质堆积床(2)和待测多孔介质堆积床(3)不同位点处的氮气浓度差进行检测；所述给水系统分别向均匀多孔介质堆积床(2)和待测多孔介质堆积床(3)中通入流水并记录通过两个多孔介质堆积床的时间，计算两者时间差值；所述烟雾系统在相同压力下使得红色烟雾与绿色烟雾同时进入均匀多孔介质堆积床(2)和待测多孔介质堆积床(3)，待混合烟雾排出时，使用照相机分别对均匀多孔介质和待测多孔介质红色烟雾瓶与绿色烟雾瓶对应的出口位置进行拍照。2.根据权利要求1所述的基于堆积床结构的均匀性测试系统，其特征在于：所述气体分析检测装置包括设置在均匀多孔介质堆积床(2)和待测多孔介质堆积床(3)中心位置水平面内间距相同的多组气体采集管(10)，气体采集管的上管口与抽气泵(9)连接，抽气泵(9)左端与采气袋(16)相连接，采气袋左端设有数据分析系统，数据分析系统包括气体分析仪(17)，气体分析仪左端与电脑(18)相连接。3.根据权利要求1所述的基于堆积床结构的均匀性测试系统，其特征在于：所述供气装置包括与多孔介质堆积床结构连通的进气管(15)，气体质量流量仪(14)，所述气体质量流量仪(14)上、下端口均连接进气管(15)，且其左端口与减压阀(13)相连接，减压阀(13)左端设有氮气瓶(12)，氮气瓶(12)与氮气增压机(11)通过进气管(15)相连接。4.根据权利要求1所述的基于堆积床结构的均匀性测试系统，其特征在于：所述给水系统包括水处理器(19)，水处理器(19)经由水泵(20)通过排水管(23)与储水箱(21)相连接，储水箱(21)左端设有给水泵、给水泵经水压力传感器(22)与排水管(23)相接，给水系统还包括螺杆鼓风机(26)以及发电机(25)。5.根据权利要求1所述的基于堆积床结构的均匀性测试系统，其特征在于：所述烟雾系统包括红色烟雾瓶(7)和绿色烟雾瓶(8)，红色烟雾瓶(7)与绿色烟雾瓶(8)上端口分别接有进烟管(6)，进烟管(6)上分别设有压力阀(4)以及压力表(5)以确保红绿烟气流量相同，且烟雾系统还包括照相机(28)。6.根据权利要求1所述的基于堆积床结构的均匀性测试系统，其特征在于：所述的多孔介质堆积床结构为鸟巢支撑剂或其他柱体多孔介质。7.根据权利要求1所述的基于堆积床结构的均匀性测试系统，其特征在于：所述的采气袋为多个型号相同的采气袋，分别连接多个不同的采气管，依次通过气体分析仪检测其气体浓度。8.根据权利要求1所述的基于堆积床结构的均匀性测试系统，其特征在于：所述的水压力传感器为0-1.5mpa供水压力传感器。9.根据权利要求1所述的基于堆积床结构的均匀性测试系统，其特征在于：所述的螺杆鼓风机为单螺杆鼓风机或双螺杆鼓风机。10.根据权利要求1-9任一项所述的一种基于堆积床结构的均匀性测试系统的方法，其
特征在于，包括如下步骤：s1：在给水泵的作用下，将在水处理器中去除杂质的水抽出，经由排水管传输到储水箱中，之后由水泵将储水箱中的水抽出通过水压力传感器，水分别喷入两个多孔介质堆积床中；s2：使用电脑记录水流分别通过两个多孔介质堆积床的时间，计算两者时间差值δt，即为时间系数；s3：关闭水泵，打开发电机和螺杆鼓风机，向两个多孔介质堆积床中通入空气，将堆积床颗粒干燥，为下一步骤做准备；s4：打开氮气增压机，调节减压阀，将氮气抽入氮气瓶中，调节质量流量仪，使得固定量的氮气分别泵入两个多孔介质堆积床；s5：打开抽气泵，分别抽取两个多孔介质堆积床中心层六个位点的氮气并通过气体分析仪检测多个位点的氮气浓度，计算两个多孔介质堆积床结构相同位点处的浓度差δc1，δc2，δc3……
δc
n
，计算其浓度差值平均值δc＝(δc1 δc2 δc3
……
δc
n
)/n，n为气体采集管组数，δc即为浓度系数；s6：关闭抽气泵及氮气增压机，打开发电机和螺杆鼓风机，向两个多孔介质堆积床中通入空气，为下一步骤做准备；s7：同时打开红色烟雾瓶和绿色烟雾瓶，调节压力阀，在相同压力下使得红色烟雾与绿色烟雾同时进入两个多孔介质堆积床，待混合烟雾排出时，使用照相机分别对均匀多孔介质和待测多孔介质红色烟雾瓶与绿色烟雾瓶对应的出口位置进行拍照，分别记为照片1、照片2、照片3、照片4；s8：关闭红色烟雾瓶和绿色烟雾瓶，打开发电机和螺杆鼓风机，向两个多孔介质堆积床中通入空气，清洗多孔介质堆积床；s9：提取照片1、3的绿色区域像素数量，分别计算其占据照片1、3总色素照片之比，记为k1、k3，同时提取照片2、4的红色区域像素数量，计算其占据照片2、4总色素照片之比，记为k2、k4，k＝[(k
3-k1) (k
4-k2)/2,k即为烟雾混合系数；s10：按照上述步骤对实验临界可接受不均匀度装置进行实验，确定其时间系数δt0、浓度系数δc0、混合系数k0，通过计算不均匀度系数u0＝δt0·
δc0·
k0；s11：整理数据，确定上述方法时间系数δt、浓度系数δc、烟雾系数k，代入不均匀度系数公式u＝δt
·
δc
·
k，与提前进行实验的可接受不均匀度u0进行比较，若u>u0，则判定该装置为不均匀。

技术总结
一种基于堆积床结构的均匀性测试系统及方法，系统主要由多孔介质堆积床装置、给水装置、供气装置、烟雾装置、数据采集系统等设备组成。本发明通过供气系统向多孔介质堆积床结构中通入氮气，确定同一水平面内不同位点的浓度差，从而确定浓度系数；采用给水系统向其中添加定量水，确定水流通过时间，确定时间系数；采用烟雾装置，向燃烧器中通入两种不同颜色的烟雾，通过照相机拍摄出口处的烟雾混合情况提取红绿像素点，确定其混合系数；综合三种方法确定的浓度系数、时间系数、混合系数来计算其不均匀性；从而满足多孔介质堆积床结构的高效燃烧，实现低碳排放。该系统及方法简单、操作方便、使用效果好。使用效果好。使用效果好。


技术研发人员：代华明 崔情缘
受保护的技术使用者：武汉理工大学
技术研发日：2022.07.26
技术公布日：2022/11/11