氣固流態(tài)反應(yīng)器測(cè)量和控制系統(tǒng)研制獲新突破

　　5月6日，中國(guó)科學(xué)院透露，工程熱物理所氣固流化床反應(yīng)器測(cè)量和控制系統(tǒng)研制獲得新進(jìn)展。氣固流態(tài)化是一個(gè)復(fù)雜多相流動(dòng)體系，廣泛應(yīng)用于能源、化工、醫(yī)藥、食品等領(lǐng)域，其流動(dòng)特性在線監(jiān)測(cè)是提高過(guò)程效率、保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。

　　氣固流態(tài)化在時(shí)間和空間上呈現(xiàn)非穩(wěn)態(tài)、多尺度效應(yīng)，并且涉及多參數(shù)信息融合，因此其關(guān)鍵參數(shù)在線監(jiān)測(cè)是參數(shù)檢測(cè)領(lǐng)域國(guó)際性研究熱點(diǎn)和難點(diǎn)。傳統(tǒng)的單點(diǎn)測(cè)量模式由于檢測(cè)手段在原理和方法上的局限和不足，難以體現(xiàn)復(fù)雜區(qū)域內(nèi)部流體動(dòng)力學(xué)特征，無(wú)法獲取流動(dòng)體系內(nèi)部參數(shù)分布規(guī)律。

　　針對(duì)上述問(wèn)題，中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所循環(huán)流化床實(shí)驗(yàn)室以復(fù)雜氣固流態(tài)化為主線，開展了電容和微波過(guò)程層析成像、復(fù)雜氣固流動(dòng)過(guò)程數(shù)值仿真優(yōu)化、流動(dòng)參數(shù)在線識(shí)別和信號(hào)處理三個(gè)方面的理論研究與關(guān)鍵技術(shù)集成，形成了可應(yīng)用于復(fù)雜氣固流動(dòng)體系的多相流在線監(jiān)測(cè)理論和方法，為氣固流動(dòng)相關(guān)工業(yè)過(guò)程提供了測(cè)試平臺(tái)和手段。

　　通過(guò)項(xiàng)目實(shí)施，研究人員在國(guó)際上較早開展了電容和微波雙模態(tài)層析成像研究，通過(guò)結(jié)合電容和微波對(duì)介電常數(shù)和導(dǎo)電率響應(yīng)特點(diǎn)的差別，將二者信息融合，為復(fù)雜氣固流動(dòng)過(guò)程，特別是介質(zhì)導(dǎo)電率變化范圍大、介電常數(shù)有顯著差別的物質(zhì)進(jìn)行成像分析，為固體顆粒濕度在線測(cè)量提供了一種新的模式。

　　基于電容層析成像能夠測(cè)量固體顆粒濃度分布和微波多普勒能夠測(cè)量速度的原理，項(xiàng)目研究人員在國(guó)際上首次將電容和微波多普勒測(cè)量方法結(jié)合，為氣固流動(dòng)在線測(cè)量提供了一種新模式，該測(cè)量方法具有無(wú)干擾、測(cè)量速度快的特點(diǎn)。通過(guò)上述理論研究和關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)，形成了層析成像在復(fù)雜氣固流動(dòng)條件下的非線性成像算法，并應(yīng)用于大尺度氣固流動(dòng)過(guò)程優(yōu)化控制；開發(fā)了一種組合電容傳感器，構(gòu)建了相應(yīng)的成像算法和評(píng)價(jià)體系，為氣固流動(dòng)相關(guān)的過(guò)程控制提供了一種在線、無(wú)損的監(jiān)測(cè)方法。

　　目前，該儀器研制項(xiàng)目部分成果已在清華大學(xué)深圳研究生院海洋多相流實(shí)驗(yàn)平臺(tái)以及航天長(zhǎng)征化工有限公司煤粉多相流實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)上進(jìn)行了測(cè)試，取得了良好的效果。

　　項(xiàng)目得到了中國(guó)科學(xué)院重大科研裝備研制項(xiàng)目的支持?；谏喜糠謱?shí)驗(yàn)平臺(tái)和測(cè)試系統(tǒng)，研究人員進(jìn)行了流化床含濕顆粒干燥過(guò)程測(cè)量，研究成果近期被國(guó)際期刊Powder Technol.和Meas.Sci.Technol.接收發(fā)表，并榮獲2015年中國(guó)工程熱物理多相流年會(huì)“青年學(xué)者陳學(xué)俊優(yōu)秀論文獎(jiǎng)”，申請(qǐng)發(fā)明專利2項(xiàng)。

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