1.一种测量粗颗粒固体物自由沉降速度的装置,主要由沉降筒(1)、高速摄像机(11)和面光源(13)组成;
沉降筒(1)为透明圆柱形容器,在距筒口≥0.5m处,设有长度≥0.5m的刻度,刻度下方设有蝶阀(3),蝶阀(3)下方的筒壁一侧设有开口,开口上设有带螺纹的盲盖(4),另一侧设有上下两个开口,上开口接有“L”型侧支管(7),与空气连通,下开口接有水平侧支管(8),水平侧支管(8)通过塑料排水软管(9)与集水容器(10)连接,“L”型侧支管(7)和水平侧支管(8)上各安装一个截止阀(6);沉降筒(1)底部设有底座(5);
高速摄像机(11)与面光源(13)分别设置在沉降筒(1)的两侧,且正对沉降筒(1)设有刻度部分;面光源(13)与沉降筒(1)间设有均光纸(14)。
2.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述沉降筒(1)内径≥150mm。
3.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述沉降筒(1)为亚克力有机玻璃或PVC材质。
4.根据权利要求1至3任意一项所述的装置,其特征在于,沉降筒(1)为一个整体,或者由可拆卸的多段沉降筒组成。
5.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,刻度的分度值为1mm。
6.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,“L”型侧支管(7)出口位置高于蝶阀(3)的位置。
7.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,设有带螺纹的盲盖(4)的开口的下边缘位置高于连接水平侧支管(8)的下开口的下边缘位置。
8.一种测量粗颗粒固体物自由沉降速度的方法,包括以下步骤:
1)打开蝶阀(3)、拧紧带螺纹的盲盖(4)、关闭截止阀(6);
2)将沉降筒(1)注满水;
3)调整高速摄像机(11)使其镜头正对沉降筒(1)的刻度中部位置;打开面光源(13),调节亮度;
4)将粗颗粒固体物从沉降筒(1)筒口的中心位置自由落下,用高速摄像机(11)对粗颗粒固体物在沉降筒(1)中的运动轨迹进行高速拍照,获得粗颗粒固体物在不同时间点运动的多帧图像;
5)对粗颗粒固体物运动轨迹以间隔相等的时间△t,以及自由沉降的距离△s绘制在s-t坐标纸上,s-t坐标纸上直线段的斜率值就是粗颗粒固体物的自由沉降速度;
6)待粗颗粒固体物落到沉降筒(1)底部后,关闭蝶阀(3)、打开截止阀(6),让沉降筒(1)中蝶阀(3)以下的水从水平侧支管(8)通过塑料排水软管(9)排到集水容器(10)中,再拧开带螺纹的盲盖(4)取出该粗颗粒固体物;然后拧紧带螺纹的盲盖(4),升高集水容器(10),使集水容器(10)中的水流回沉降筒(1)中,关闭截止阀(6);
7)重复步骤4)~6)对该粗颗粒固体物进行多次测量或对其他粗颗粒固体物进行测量。