流化床干燥过程中固体颗粒湿度测量及浓度分布重建

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61901025
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    23.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0114.探测与成像
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

In the drying process of fluidized bed dryer,online measurement of the key parameters of solid-gas two-phase flow in the reactor is of great significance for improving the equipment efficiency, energy saving and promoting product quality. In order to meet the increasing demand of online measurement of these two important parameters in pharmaceutical, chemical and environmental protection industry, this project aims to develop a novel non-intrusive method to measure the solid concentration distribution and moisture of granules continuously and precisely based on microwave resonant cavity technology and electrical capacitance tomography technology. This method combines the advantage of precise measurement of microwave resonant cavity technology and distributed measurement of electrical capacitance tomography technology, so that it can measure the solid concentration distribution and moisture of granules with high speed and high accuracy by applying data fusion. We will build the mathematic model between the microwave resonant frequency and solid concentration distribution, moisture of granules which will indicate the influence of these two key parameters on the microwave resonant frequency. Then, an iterative approach is proposed to reconstruct the image of solid concentration distribution. This method can improve the accuracy of reconstructed image that will decrease the error of the estimate moisture of granules. Finally, FEM simulation, static experiment and in-situ experiment are conducted to validate the performance of this method. This study paves the way for the development the instrumentation for measuring the solid concentration distribution and moisture of granules in the fluidized bed dryers.
流化床干燥过程中,反应器内部复杂气固两相流动关键参数在线监测,对提高设备运行效率、节能降耗和提升产品质量具有重要的意义。本项目针对制药、化工、环保等行业,对流化床反应器中颗粒浓度分布及湿度的非侵入在线连续准确监测手段的迫切需求,研究一种基于微波谐振腔技术和电容层析成像技术的颗粒浓度分布、湿度测量方法。该方法结合微波谐振技术的高精度测量和电容层析成像技术的分布式测量优势,通过数据融合实现颗粒浓度分布和湿度的高速、高精度测量。我们首先建立微波谐振频率与固体颗粒浓度分布和湿度之间的数学模型,明确颗粒浓度分布和湿度对谐振频率的影响;其次,提出一种基于迭代优化方法的颗粒浓度分布重建方法,有效提高固体颗粒浓度分布重建的准确性,进而降低了颗粒湿度估计的误差;最后,采用有限元仿真,静态实验,冷态流化床动态实验验证该方法。该研究内容为流化床反应器中颗粒浓度分布及湿度测量仪器系统的开发奠定了前期基础。

结项摘要

流化床干燥过程中,反应器内部复杂气固两相流动关键参数在线监测,对提高设备运行效率、节能降耗和提升产品质量具有重要的意义。本项目针对该应用需求,通过结合微波谐振技术的高精度测量和电容层析成像技术的分布式测量优势,研究基于微波谐振腔技术和电容层析成像技术的颗粒浓度分布和湿度测量方法。首先从微波谐振腔传感器设计优化出发,分析了腔体开孔对于谐振频率响应的影响。基于优化设计的谐振腔,通过实验明确了颗粒浓度分布和湿度与谐振频率之间的关系。其次,提出了基于深度学习和相变界稀疏表示的电学层析成像方法,提高了重建图像的空间分辨率,并预测了测量介质的介电常数,有效提升固体颗粒浓度分布重建的准确性;最后,设计构建了应用于小尺度流化床的电容层析成像和微波谐振腔双模态传感器,开展了初步的冷态流化床动态实验验证。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(4)
Simultaneous shape and permittivity reconstruction in ECT with sparse representation: two-phase distribution imaging
具有稀疏表示的 ECT 中的同时形状和介电常数重建:两相分布成像
  • DOI:
    10.1109/tim.2020.3007908
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    IEEE TRANSACTIONS ON INSTRUMENTATION AND MEASUREMENT
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Wenbin Tian;Peng Suo;Dong Liu;Shijie Sun;Jiangtao Sun;Lijun Xu
  • 通讯作者:
    Lijun Xu
Permittivity Reconstruction in Electrical Capacitance Tomography Based on Visual Representation of Deep Neural Network
基于深度神经网络视觉表示的电容层析成像介电常数重建
  • DOI:
    10.1109/jsen.2020.2964559
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    IEEE Sensors Journal
  • 影响因子:
    4.3
  • 作者:
    Hai Zhu;Jiangtao Sun;Lijun Xu;Wenbin Tian;Shijie Sun
  • 通讯作者:
    Shijie Sun
3-D Image Reconstruction in Planar Array ECT by Combining Depth Estimation and Sparse Representation
结合深度估计和稀疏表示的平面阵列 ECT 中的 3D 图像重建
  • DOI:
    10.1109/tim.2021.3086903
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    IEEE TRANSACTIONS ON INSTRUMENTATION AND MEASUREMENT,
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Peng Suo;Jiangtao Sun;Wenbin Tian;Shijie Sun;Lijun Xu
  • 通讯作者:
    Lijun Xu

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其他文献

浙江普陀山岛森林木本植物的种间关联格局
  • DOI:
    10.17521/cjpe.2017.0170
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    植物生态学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘翔宇;何东;田文斌;宋彦君;尹芳;许洺山;程浚洋;阎恩荣
  • 通讯作者:
    阎恩荣
考虑真空度衰减的真空预压沉降计算方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    东南大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘志中;丁建文;王刚;吉锋;田文斌
  • 通讯作者:
    田文斌
中国东部海岛森林和灌丛土壤碳氮磷养分库的纬度变化
  • DOI:
    10.13287/j.1001-9332.201908.017
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    应用生态学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    妥彬;田文斌;郭超;许洺山;郑丽婷;苏田;刘翔宇;阎恩荣
  • 通讯作者:
    阎恩荣
浙江天童木本植物水力结构与树高的关联性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    生态学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵琦琳;田文斌;郑忠;史青茹;由文辉;阎恩荣
  • 通讯作者:
    阎恩荣

其他文献

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非定常空化多尺度空泡分布特征的反演检测方法研究
  • 批准号:
    62371453
  • 批准年份:
    2023
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    50 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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