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這一項目以新一代大型電站鍋爐、核反應堆及蒸汽發生器、流化床、石油天然氣高效開采和儲運等設備中的復雜多相流與傳熱傳質問題為具體研究對象，同時對上述具體工業應用中帶共性的基本現象進行重點研究，以便得出具有普遍意義的多相流熱物理理論，取得深入系統的成果，既為上述工業發展提供扎實的理論基礎，又為建立多相流熱物理新年的學簡直體系作出貢獻。

多相流數字全息顯示與測量儀將光學全息干涉原理與數字圖像處理技 術相結合，利用CCD或CMOS器件代替全息記錄干板，對液液或氣液擴散過 程依次記錄其一定時間間隔的多幅全息圖，再通過計算機數值計算來實現 待測液液或氣液擴散過程的數值重建，獲得折射率實時變化參數并進一 步得到擴散參數。 該技術達到國際先進水平，獲實用新型專利1項。

本發明公開了一種用于多相流沼氣池的太陽能增溫系統，由太陽能集熱器1、蓄熱水箱2、熱水換熱器3、潷水篩5、壓榨機6、沼液箱7、過濾機8、加熱盤管9、蓄熱循環泵10、換熱器熱水循環泵11、給水泵12、沼液泵13和排液泵14構成太陽能增溫支路和余熱增溫支路兩個增溫支路。本發明利用蓄熱水箱減少了天氣對太陽能集熱系統的影響，裝置結構簡單，易于維護，故障點少，故障率低，運行成本低。

電容層析成像（Electrical Capacitance Tomography, 簡稱ECT）是80年代中期開始發展起來的一種多相流參數檢測技術。當相分布發生變化時會引起多相流混合體等價介電常數的變化，而引起傳感器測量電容值的變化。通過傳感器獲得管道截面上各電極對電容，重建出截面介電常數分布，該技術具有成本低廉、響應速度快、非侵入性、適用范圍廣、安全性好等優點，在石油管道的氣/油（油/水）流、氣體輸送的氣/固流、內燃機燃燒以及流化床顆粒流動等工業過程的檢測中具有廣闊的應用前景。在管道上布置上下游兩個ECT傳感器則構成了雙截面ECT系統。流體流過ECT的兩個成像截面，會得到具有時間差（渡越時間）的兩組圖像。利用互相關算法從兩組圖像中提取成像截面不同位置的渡越時間可以得到成像截面的速度分布。進一步，可以從速度分布和圖像灰度中提取體積流量，實現多相流的流動過程在線監測和多參數測量。● 應用前景： 電容層析成像技術具有成本低廉、響應速度快、非侵入性、適用范圍廣、安全性好等優點，在石油管道的氣/油（油/水）流、氣體輸送的氣/固流、內燃機燃燒以及流化床顆粒流動等工業過程的檢測中具有廣闊的應用前景。

電容層析成像（Electrical Capacitance Tomography, 簡稱ECT）通過傳感器獲得管道截面上各電極對電容，重建出截面介電常數分布。在管道上布置上下游兩個ECT傳感器則構成了雙截面ECT系統。流體流過ECT的兩個成像截面，會得到具有時間差（渡越時間）的兩組圖像。利用互相關算法從兩組圖像中提取成像截面不同位置的渡越時間可以得到成像截面的速度分布。進一步，可以從速度分布和圖像灰度中提取體積流量，實現多相流的流動過程在線監測和多參數測量。

電容層析成像（Electrical Capacitance Tomography, 簡稱ECT）是80年代中期開始發展起來的一種多相流參數檢測技術。當相分布發生變化時會引起多相流混合體等價介電常數的變化，而引起傳感器測量電容值的變化。通過傳感器獲得管道截面上各電極對電容，重建出截面介電常數分布，該技術具有成本低廉、響應速度快、非侵入性、適用范圍廣、安全性好等優點，在石油管道的氣/油（油/水）流、氣體輸送的氣/固流、內燃機燃燒以及流化床顆粒流動等工業過程的檢測中具有廣闊的應用前景。 在

一、 項目簡介采用流態化技術處理氣體（液體）/顆粒（粉體）物料，具有氣（液）固接觸效率高，傳質傳熱性能好等優點，在石油、煤、無機/有機化工、制藥、環保、水處理等領域得到了廣泛的研究和應用。根據被處理物料的加工時間、氣（液）固比等處理條件不同，可分別采取鼓泡床、湍動床、循環流化床等操作形式。對于一種特定的物料體系，在采用流態化技術全面投入工業應用之前，需要對物料性質（包括粒度分布、骨架密度、堆積密度、休止角、介質粘度、熔點、沸點等）進行全面分析，然后根據物料加工過程工藝特點確定合適的裝置結構，再對物料的基礎流態化特性（包括起始流化速度、起始鼓泡速度、起始湍動速度、噎塞速度等）及操作工況（進料量、操作速度、物料循環量）下設備壓降、密度、溫度、停留時間、混合與分級、傳質傳熱效率、分離效率等進行綜合實驗測試，以此為依據進行工業規模的裝置設計及指導工業操作。本項目可以針對物料處理體系及加工工藝特點，研發合理的流態化裝備，并對其物料物性、流體力學特性、裝置結構性能等進行綜合實驗測試，根據測試結果為新裝備的工業設計和操控、新技術的工業應用提供基礎參數和指導，也可為原有設備改造提供可靠依據。二、 項目技術成熟程度項目組對FCC催化劑、煤粉、石油焦、半焦、石英砂、樹脂、剛玉球、含鹽廢水等不同特性物料的流態化性能及相關流態化裝備性能進行過系統的實驗測試，物料粒度范圍從30μm~5mm不等，流態化裝備涉及鼓泡床、湍動床、快速床、移動床、噴動床及各種裝備上相關的分布裝置、分離裝置等，介質涉及氣-固、氣-液、液-固、氣-液-固體系，相關實驗結果為新技術的實施推廣提供了大量基礎數據。三、 技術指標（包括鑒定、知識產權專利、獲獎等情況）在大量實驗研究并借鑒已有實施項目經驗的基礎上，本項目已形成如下成果：鑒定項目：[1] 外循環多相流化床換熱器的顆粒循環和分布研究. 河北省教育廳，鑒定時間：2011.01，證書編號：20110367，成果水平：國際先進.[2] 液固三相流化床蒸發器總體優化及應用研究. 河北省科技廳，鑒定時間：2011.01，證書編號：20110265，成果水平：國際先進.[3] 高效半干法煙氣脫硫劑制備工藝研究. 河北省科技廳，鑒定時間：2011.01，證書編號：20110266，成果水平：國際先進.[4] 鍋爐煙氣噴動床脫硫除塵工藝及設備研究. 河北省科技廳，鑒定時間：2011.06，證書編號：20111588，成果水平：國際先進.[5] 帶導流管的多噴嘴矩形噴動床煙氣脫硫設備研究. 河北省科技廳，鑒定時間：2011.06，證書編號：20111589，成果水平：國際先進.[6] 新型高效立體傳質并流塔板的研究開發. 河北省科技廳，鑒定時間：2011.10，證書編號：20112669，成果水平：國際先進.專利技術：[1] 一種克服換熱設備水平管路顆粒沉積的構件和方法，中國發明專利，專利號：ZL 200910245134.9.（已獲授權）[2] 一種多功能集成設備精制介酸的方法，中國發明專利，專利號：ZL 200910245133.4. （已獲授權）[3] 一種降低耦合反應器提升管出口返混的氣固分布器. 中國發明專利，申請號：201210405627.6. （已公開）[4] 一種降低串聯組合流化床提升管出口返混的氣固分布器. 中國發明專利，申請號：201210405649.2. （已公開）[5] 多孔球狀反應裝置及操作方法. 中國發明專利，申請號：2012101155697.4，申請日：2012.04.19. （已公開）[6] 一種煙氣同時脫硫脫硝綜合實驗裝置及其操作方法. 中國發明專利，申請號：201210115569.3. （已公開）[7] 多室雙管程蒸發器，中國實用新型專利，專利號：ZL 201020609305.X. （已獲授權）[8] 多孔球狀反應裝置. 中國實用新型專利，專利號：ZL 201220167080.6. （已獲授權）[9] 一種煙氣同時脫硫脫硝綜合實驗裝置. 中國實用新型專利，專利號：ZL 201220167161.6. （已獲授權）[10] 一種提升管與床層耦合反應器的分布器. 中國實用新型專利，申請號：201220542989.5. （待授權）[11] 一種串聯組合流化床提升管出口的分布器. 中國實用新型專利，申請號：201220543000.2. （待授權）項目獲獎：[1] 組合型顆粒分布裝置的顆粒分布性能與結構優化. 河北省科技進步獎三等獎（證書編號：2008JB3122-3），2009年3月.四、 市場前景（應用領域、市場分析等）本項目可廣泛應用于石油、煤、無機/有機化工、制藥、環保、水處理等領域，在滿足高效節能、低碳環保的前提下，可為企業新技術開發、舊有裝置改造提供實驗測試及技術支持，進而提高企業的技術裝備水平和經濟效益。五、 規模與投資需求（資金需求、場地規模、人員等需求）規模與投資需求依據企業要求而不同。（1）從裝備選型與性能測試角度，需要研究設計新型裝備，并針對具體物料進行相關性能測試，本項目組可提供場地和人員，企業投資約為5~30萬元；（2）從舊有裝置改造角度，需要對裝置現存問題進行分析，研究設計合理的裝置結構，并對其性能進行測試，再結合后續加工、安裝，本項目組可提供場地和研究設計人員，并輔助聯系加工單位，企業投資約為50~300萬元；從直接利用本項目相關技術成果角度，本項目組可提供研究設計人員，并輔助聯系加工單位，企業需提供場地和操作人員5~10人，投資約為100~500萬元。（內容字體為宋體、四號字）六、 生產設備裝備性能測試設備，項目組可進行開發設計；生產設備依據各具體物料體系及加工過程特點而定，主要以流態化操作設備為主，并輔以風機、泵、測量及控制儀表等。七、 效益分析實施本項目的效益體現在如下幾個方面：（1）可以提高企業的技術創新能力及裝備操作水平；（2）可以提升企業的裝備運行周期與生產效率，提高企業的經濟效益；（3）可以降低企業的廢氣、廢液、廢渣排放水平，具備顯著的環保效益。八、 合作方式（1）項目組獨立承擔；（2）與企業合作研發。九、 項目具體聯系人及聯系方式（包括電子郵箱）王德武：天津紅橋區河光榮道8號北工業大學化工學院300信箱，022-60204482，13752711488，[email protected]；張少峰：天津紅橋區河光榮道8號北工業大學化工學院300信箱，022-60204596，13132081566，[email protected]。

研究小組首先利用激光分子束外延技術生長了具有原子級別平整度的反鐵磁Cr2O3薄膜，是電荷的絕緣體。采用非局域自旋輸運的技術，用熱方法在鉑電極和Cr2O3薄膜界面注入自旋流、產生自旋壓，在另外一個鉑電極處利用鉑的自旋霍爾效應測量自旋流的輸運（圖A）。實驗數據顯示在低溫下自旋輸信號出現飽和現象，對應著自旋導的飽和，也就是零自旋阻效應；即自旋超流基態的最重要基本性質之一（圖B）。在此基礎上，該研究小組又系統研究了不同自旋輸運距離下自旋超流的輸運現象，證明了自旋在該自旋超流基態可以進行長距離的輸運，并且其隨輸運距離的關系與自旋超流態輸運理論預言一致（圖C）。該工作是是自旋超導態領域研究的一項重大突破，勢必推動自旋超導態的快速發展，為研究基于自旋玻色子的玻色愛因斯坦凝聚的基礎物理研究提供了實驗平臺，并為新型量子自旋器件，如自旋流約瑟夫森結等，奠定了實驗基礎。圖：自旋超流基態的重要實驗證據。（A）非局域自旋輸運測量示意圖。用熱方法在左邊鉑電極和Cr2O3薄膜界面注入自旋流，在右邊鉑電極處利用鉑的自旋霍爾效應測量自旋流的輸運。（B）自低溫下自旋輸信號出現飽和現象，反映出自旋超流基態的零自旋阻效應。（C）自旋信號隨其隨輸運距離的關系與自旋超流態輸運理論預言一致。

2016年天津大學與河北新啟元能源技術開發有限公司聯合共建多相傳質工程技術研究中心，天津大學技術團隊初步對新啟元公司環丁砜抽提裝置的改造，同時提高原有裝置生產能力，降低單位能耗。改造后流程生產能力由原產9t/h純苯提高到13t/h純苯，苯產量提高47.3%，單位產品能耗由1.74MW/t降到1.27MW/t，單位能耗降低27%，完成了企業節能降耗的目標。