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1、中 国 矿 业 大 学本科生毕业论文姓 名： 学 号： 学 院： 理 学 院 专 业： 应用物理学 论文题目： 潮湿细颗粒煤团聚现象研究 专 题： 指导教师： 2012 年 6 月 徐州中国矿业大学毕业论文任务书学院 任务下达日期： 2011 年 1 月 3 日毕业论文日期： 2012年 2 月 20 日至 2012年 6 月 15 日毕业论文题目： 潮湿细颗粒煤团聚现象研究毕业论文专题题目：毕业论文主要内容和要求：院长签字： 指导教师签字：中国矿业大学毕业论文指导教师评阅书指导教师评语（基础理论及基本技能的掌握；独立解决实际问题的能力；研究内容的理论依据和技术方法；取得的主要成果及创新点；工
2、作态度及工作量；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）：成 绩： 指导教师签字： 年 月 日中国矿业大学毕业论文评阅教师评阅书评阅教师评语（选题的意义；基础理论及基本技能的掌握；综合运用所学知识解决实际问题的能力；工作量的大小；取得的主要成果及创新点；写作的规范程度；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）：成 绩： 评阅教师签字： 年 月 日中国矿业大学毕业论文答辩及综合成绩答 辩 情 况提 出 问 题回 答 问 题正 确基本正确有一般性错误有原则性错误没有回答答辩委员会评语及建议成绩：答辩委员会主任签字： 年 月 日学院领导小组综合评定成绩学院领导小组负责人： 年 月 日摘
3、要我国是一个一次能源主要依赖于燃煤发电的发展中国家，煤炭资源是保证我国国民经济持续发展的重要物资基础,对煤炭资源的合理开发和利用对于实现能源的可持续发展具有重要的战略意义。煤颗粒团聚问题会深刻的影响煤炭的加工效果，团聚造成颗粒粒径分布的变化，通过颗粒团聚体的粒径分布变化可研究煤颗粒团聚现象。本文利用数码相机拍摄金相显微镜下不同粒度和水分含量的煤颗粒团聚图片，用图像分析软件image pro获取颗粒及其团聚体的投影面积，形状因子，最大粒径，最小粒径，平均粒径等参数，对这些参数进行统计分析。研究表明：煤颗粒的团聚具有分形特点，其颗粒数量-粒径分布符合Turcotte分形模型，团聚体数量的对数和粒径
4、的对数满足线性关系；粒径为0.1-0.5mm的煤团聚的粒径的数量-粒径分形维数在0.4775-0.9092之间，粒径的数量-粒径分形维数随着含水量的增加而先增加后减少，在含水量为10%附近时达到最大；粒径为0.11-0.05mm的煤团聚的粒径的数量-粒径分形维数在0.9477-1.4456之间，数量-粒径分形维数都随着含水量的增加而减小；相同水分含量下，粒径越小，数量-粒径分形维数越大。关键词： 煤颗粒； 图像分析； 分形维数； 团聚ABSTRACTThe coal is a kind of porous media that have a self-similar structure whi
5、ch means it has fractal characteristics. Using the The number of particle size distribution of coal particles we can get the fractal dimension of coal particle aggregates. The structure of coal aggregates is an important factor of coal nature. The moisture content and granularity of coal particles a
6、ffect the fractal dimension of coal particle aggregates.In this study i use digital cameras and metallographic microscope photo the reunion pictures of coal particles which have different moisture content and granularity. Then i use image pro analyze the pictures i get previously and get the aspect
7、and diameter (max min and mean ) of the coal particles. And at last i count the data.Studies have shown that the reunion of the coal particles have fractal characteristics.The distribution of the number and size of the particles conform Turcottes fractal model. The logarithmic of the Aggregates numb
8、er and size have linear relationship. The fractal dimension of coal aggregates whose partical is between 0.1mm and 0.5 mm is between 0.4775 and 0.9092. The fractal dimension first increases and then decreases with the increase of moisture content and reaches the maximum when the moisture content is
9、around 10%. The fractal dimension of coal aggregates whose partical is between 0.11mm and 0.05 mm is between 0.9477 and 1.4456. The fractal dimension decreases with the increase of moisture content. In the same moisture content the smaller the particle size the greater the fractal dimension.Keywords
10、： coal particles; image analysis; fractal dimension; reunite目 录1.1 选题目的11.2 煤颗粒颗粒研究状况11.2.1 目前的颗粒研究状况11.2.2 对煤颗粒颗粒的形态研究21.2.3 分形理论在煤炭科学中的应用32.1 分形理论的发展52.2 分形几何基本原理62.2.1 分形几何与欧几里得几何的区别62.2.2 分形的概念62.2.3 分形的特性62.2.4 颗粒分形分布的基本概念72.3 颗粒的分维数72.3.1 颗粒数量粒径分布分维数72.3.2 颗粒质量粒径分布分维数72.3.3 颗粒体积粒径分布分维数82.3.4 颗
11、粒原状面积(体积)分布分维数83.1 图像处理技术93.1.1 图像处理技术发展状况93.1.2 数字图像颗粒研究状况93.1.3 图像分析113.2 Image-pro plus图像分析软件介绍113.2.1 灰度113.2.2 像素124.1 实验设备144.2 试样144.3 实验过程144.4 image pro处理图片过程164.4.1 定标164.4.2 单个图像处理流程184.4.3 宏操作244.4.4 批量处理254.5 分形维数的计算274.6 结论365.1 结论375.2 展望37第 39 页中国矿业大学2012届本科毕业生论文1 绪论1.1 研究背景我国是一个一次能源
12、主要依赖于燃煤发电的发展中国家，煤炭资源是保证我国国民经济持续发展的重要物资基础。因此长期以来，对煤炭资源的合理开发和利用对于实现能源的可持续发展具有重要的战略意义 曼德尔布罗特.分形对象:形、机遇和维数M.文志英,苏虹译.北京:世界图书出版公司,1999。煤颗粒物理结构影响煤颗粒团聚特性，因而形态研究对煤颗粒团聚现象以及制备过程的研究有着深刻意义。对于煤颗粒颗粒，可以从显微图像中获得煤颗粒的颗粒特性参数，如粒径、形状等直观参数或内部结构、孔隙及其微观结构等。因此本课题应用图像处理、分形理论及颗粒形态学等对煤颗粒的物理形态加以研究，对煤颗粒的物理形态做出详细的描述，给出煤颗粒的形态特征。基于显
13、微图像的煤颗粒分类及其特性的研究，在煤颗粒的各种类型与煤颗粒团聚之间建立一定联系，对煤颗粒的研究和合理利用将有重大的意义。要获得颗粒的信息参数，首先要获得颗粒的图像。由于颗粒的体积十分微小，用普通照相机或者是数码照相机所获得的图像大都不能显示出颗粒的外观结构，更不可能将颗粒的内部微观结构展现在我们面前，阻碍了对颗粒结构的进一步的研究与分析。显微镜的发明使得人们能对细微的粉体颗粒进行观测、研究。在对颗粒的观测中通常使用到光学显微镜及电子显微镜。在颗粒分析中对颗粒进行显微观测，通常要视观测样本自身特性来选择显微镜，如颗粒粒径、表面性质、干燥度等都影响到显微镜的选择。1.2 煤颗粒颗粒研究状况1.2.1 颗粒研究现状通过颗粒检测掌握颗粒的物理化学特性，从而掌握大量的颗粒特性的规律，并将其应用到生产、生活实践当中，有力的推动了科技的发展。如：在地质学中，通过对矿物
