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3D-ECT Velocimetry for Flow Structure Quantification of Gas-Liquid-Solid Fluidized Beds

Authors


Abstract

The electrical capacitance tomography (ECT) velocimetry techniques, namely tomography tracking velocimetry (TTV) and tomography image velocimetry (TIV) are proposed in this study to quantify the flow structure of gas-liquid-solid fluidized beds based on the ECT images. The tomography images of the bubbles in the three-phase system are obtained from image reconstruction using the neural network multi-criteria optimization image reconstruction technique (NN-MOIRT), developed earlier by the authors. The TTV is based on an auto-correlation of tomography images in a single plane sensor to track the three-dimensional position of a bubble swarm. The TIV is based on a cross-correlation of tomography images in two plane sensors to calculate the three-dimensional velocity components of the bubble swarm. The bubble spiral motions, the fluctuations of the three-dimensional bubble swarm velocity components and fluxes in three-dimensional space are discussed along with the effect of gas superficial velocity, the presence of solid particles and the column height.

Abstract

Des techniques de vélocimétrie par tomographie à capacitance électrique (ECT), à savoir la vélocimétrie par traçage tomographique (TTV) et la vélocimétrie par image tomographique (TIV), sont proposées dans cette étude pour quantifier la structure des écoulements dans les lits fluidisés gaz-liquide-solide. Les images de tomographie des bulles dans le système triphasique sont obtenues par reconstruction d'images à l'aide d'une technique de reconstruction d'images par optimisation à critères multiples à base de réseaux neuronaux (NN-MOIRT), antérieurement mise au point par les auteurs. La TTV repose sur une auto-corrélation des images de tomographie dans un capteur plan simple pour retracer la position tridimensionnelle d'un essaim de bulles. La TIV repose sur une corrélation croisée des images de tomographie dans deux senseurs plans pour calculer les composantes de vitesse tridimensionnelles de l'essaim de bulles. Les déplacements des spirales de bulles, la fluctuation des composantes de vitesse de l'essaim de bulles tridimensionnelles et les flux dans l'espace tridimensionnel sont analysés ainsi que l'effet de la vitesse de gaz superficielle, la présence de particules solides et la hauteur de colonne.

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