基于3D图像重构的水分散粒剂在线混合分析方法研究

采用图像方法进行混药器在线混合效果分析具有不干扰流场、评价方便快捷的优点。基于所构建的用于农药水分散粒剂(WDG)在线混合效果评估的试验系统,采用模拟粒子进行了WDG应用于混药器的在线混合试验,借助高速相机、全反射三棱镜采集了水平及垂直视角下混药器检测区域中颗粒的流动分布情况。采用基于形态学校正的方法对所采集图像进行预处理,利用迭代式阈值法对其进行分割,提取各视角中粒子重心坐标及归一化转动惯量(I)参数;根据对应粒子横坐标一致性及帧间粒子运动非突变性,实现基于双视角图像的粒子匹配、三维重构及进一步的帧间粒子匹配,从而提出粒子空间分布均匀度计算方法,并实现粒子速度矢量提取。采用上述方法对4种用于模拟不同物理特性WDG的粒子进行在线混合试验,结果表明:在混药器水平放置条件下,沉降速度越小,混合均匀度越高,这是因为颗粒直径越小、密度与水更为接近的粒子不具有明显向下的速度矢量,更容易被流化,使得实际WDG分散溶解后不会出现药水分布不均匀的现象,从而在混药器实际应用时解决了WDG混合效果不佳的问题。

固液两相混合方法及其均匀性检测技术

固液混合技术是广泛应用于工农业生产中固体分散、溶解和浸出、结晶和沉淀、固体催化反应以及粉剂农药混合等领域的一种重要操作技术。固液两相混合的均匀性对产品的生产或应用有着重要的影响。因此本文综述了固液两相混合技术的研究现状。首先介绍了固体颗粒在液相中的分散机理,讨论了常见的两大类固液两相混合方法,即化学分散法与物理分散法。其中化学分散法包括添加表面活性剂与偶联剂以及进行电化学改性;物理分散法包括使用搅拌釜、撞击流混合器、射流混合器、静态混合器、动态混合器进行的机械混合以及超声分散和通过静电分散进行的预分散。同时介绍了部分具有代表性的固液两相分散混合均匀性的检测方法,如探针、图像分析处理、超声衰减、动态光散射、电阻层析成像等。最后在分析现有问题的基础上对固液两相混合技术未来在多元化、智能化方向上的发展进行了展望。