多相流无干扰测量仪器研发
研究背景:

    多相流广泛存在于工业过程中,研发先进的测量手段和仪器,对反应器内部流动结构进行无干扰原位测量,一方面可以发现新现象,另一方面可以给计算及模型验证提供第一手的实验数据,对推动深入理解多相流场内在机理,有着重要作用。

研发仪器:

1.便携式工业CT:

    CT具有非插入、无干扰、原位测量且空间分辨率高的优点,但传统的射线CT测量装置,体积庞大,装调过程耗时较长,应用局限性大,无法对工业管道、反应器装置等不便移动的检测对象进行现场测量。为解决这一难题,我们研发了一套基于X射线的便携式CT测量仪(Portable Computed Tomography,PCT),该PCT测量仪采用24V Li-Po电池组供电,通过专用芯片实现射线源、探测器、转台子系统的负载平衡,控制信号以及测量数据通过蓝牙、WIFI等方式实现无线传输,可在野外复杂环境中进行测量作业。此测量仪总重量约为50公斤,各部件之间采用快拆机械锁紧结构,可快速拆装放置于标准防护行李箱中,方便运输及移动作业。该PCT测量仪的空间分辨率为0.3mm,时间分辨率在DR与CT工作模式下分别为1ms和10s;射线源工作电压范围为20-160kVp,工作电流0.1-2mA,焦斑尺寸为0.8mm;探测器像素点尺寸为0.4mm,采用硫氧化钆为闪烁体材质,A/D分辨率为16位。该PCT测量仪的相关技术已申请7项中国发明专利(取得3项授权)和2项PCT国际专利。目前,我们已研发出PCT测量仪原型机,并使用该原型机先后为北京化工大学、长城汽车、中国矿业大学、Total等大型研究机构提供测量服务,取得良好的效果,该PCT测量仪有望在考古、工业现场测量、野战医疗、珍稀植物活体研究、高压线塔或桥梁基座的探伤、安全排爆等领域推广应用。相关的商业机研发工作,正在进行中。


便携式工业CT工程样机

2.CFB固体通量在线测量系统:

    固体通量是反映循环流化床运行状态的一个重要参数,目前尚无在线无干扰测量的方法及仪器。我们研制开发一套基于双层电离辐射的固体通量测量系统,该系统采用两套X射线源-探测器子系统,通过同步控制,同时采集轴向不同位置的射线衰减信号,通过互相关分析,得到固体的速度以及截面密度分布信息,从而能够原位、无干扰的对气固两相流反应器的固体通量进行在线测量,实时的反映气固两相流反应器的运行状态。目前,该测量系统已装备于中瑞联合实验平台和虚拟过程工程平台上。

联系人:孟凡勇(fymeng@ipe.ac.cn)、吴珊、李忠传