مطالعه تجربي اختلاط ذرات جامد در يك بستر سيال با استفاده از روش پردازش تصاوير

An Experimental Study of Solid Particles Mixing in a Fluidized Bed, Using Image Processing Technique

در اين مقاله، اثرات اندازه و چگالي در اختلاط ذرات جامد در يك بستر سيال، به‌صورت تجربي بررسي شده اند. براي اين منظور، از يك بستر متشكل از ذرات شن سيليكا استفاده شده است. روش به‌كار برده شده در اين آزمايش ها، اختلاط ذرات در بسترهاي دولايه مي باشد. لايه زيرين اين بسترها را ذرات شن سيليكا و لايه فوقاني از ردياب ها كه ذراتي با شكل، اندازه، چگالي و با رنگي متفاوت نسبت به ذرات شن بودند، استفاده شده است. اتفاقات سطح بستر توسط يك دوربين از بالاي بستر ثبت شده و با ردگيري ذرات ردياب و با استفاده از روش پردازش تصاوير، اختلاط ذرات با معرفي شاخص غلظت ذرات ردياب در سطح بستر و در طول زمان مطالعه شده است. در اين تحقيق، ابتدا مكانيزم اختلاط ذرات در يك بستر دو لايه بررسي و سپس تاثير مشخصات ذرات مخلوط شونده بر اختلاط آن ها مطالعه شده است. نتايج اين بررسي ها نشان مي دهند كه براي همه اندازه هاي ذرات شن، افزايش چگالي ذرات ردياب و نزديكي آن به چگالي ذرات شن بستر باعث مي شود تا ذرات ردياب بيشتر در بستر نفوذ كنند. همچنين، مشخص شد كه اندازه ذرات شن بستر تاثير زيادي در كيفيت اختلاط دارند، به طوري كه مي توان براي اختلاط ذرات ردياب با چگالي هاي مختلف، اندازه مناسبي از ذرات بستر را انتخاب كرد.

In this paper, the effects of size and density on mixing of solid particles in a fluidized bed have been studied experimentally. For this purpose, a bed consisting of silica sands has been used. The mixing of particles in a two-layer bed has been studied. The lower layer consists of silica sands, while in the upper layer tracer sand particles with different shape, size, density, and color have been used. All events occurring on the bed surface are recorded by a camera above the bed and tracer particles are being tracked, using image processing technique. Particles being mixed in the bed are studied by studying the variation of the tracer particles concentration index with time. First, the mechanism of particle mixing in a two-layer fluidized bed was investigated. Then, the effect of the characteristics of mixing particles on mixing process was studied. The results show that increasing the tracer particle density (approaching the bed sands density), enhances the penetration of tracer in the bed and reduces the tracer presence on the bed surface. Also, the size of sand particles has significant effect on mixing quality; it makes it possible to find a proper sand size to mix the particles with different densities.