فناوری اندازه گیری رادار در خدمت صنایع انرژی

تخت های سیال مورد استفاده در بسیاری از صنایع است و نقش مهمی در گذار به انرژی سبز (Green Energy) و تولید غذا و دارو ایفا می‌کند.

با این حال، فرآیندی که در یک بستر سیال رخ می دهد بسیار پیچیده است و - به دلیل فقدان تکنیک های اندازه گیری موثر - تا حد زیادی ناشناخته مانده است.

به تازگی محققان دانشگاه فناوری چالمرز در سوئد، یک تکنیک راداری با فرکانس بالا را توسعه داده‌اند که می‌تواند دقیقاً آنچه را که درون یک بستر سیال اتفاق می‌افتد، با دقتی بی‌رقیب اندازه‌گیری کند.

این پیشرفت می تواند منجر به فرآیندهای کاملا جدید و کارآمدتر در چندین صنعت از جمله تبدیل انرژی شود.

احتراق بستر سیال یکی از فناوری های پیشرو در نیروگاه های حرارتی جهان است، این فناوری سوخت های جامد مانند زیست توده و زباله ها را به گرمایش منطقه ای و برق تبدیل می کند.

فناوری سیال‌سازی همچنین برای بسیاری از فرآیندهای دیگر که انتظار می‌رود نقش مهمی در سراسر جهان در انتقال سیستم‌های انرژی، و در جریان‌های منابع دایره‌ای ایفا کنند، مانند جذب کربن، ذخیره‌سازی انرژی و تولید هیدروژن و سایر سوخت‌های بدون فسیل، اساسی است.

محققان دانشگاه فناوری چالمرز اکنون یک تکنیک راداری توسعه داده‌اند که می‌تواند توصیف دقیقی از جریان جامدات در بسترهای سیال ارائه کند، که فقدان آن مانع از توسعه این فرآیندها شده است.

بسترهای سیال در حال حاضر موثرترین فناوری برای تبدیل سوخت های زیستی جامد به انرژی است، این فناوری منجر به نرخ کارآمد و ثابت احتراق می شود زیرا ذرات جامد حالتی مایع مانند به خود می گیرند که به توزیع همگن گرما در محفظه احتراق کمک می کند.

به طور خلاصه، فناوری سیال سازی مبتنی بر دمیدن گاز در بستری از ذرات کوچک شن مانند در یک راکتور است، به طوری که این ذرات جامد، سوخت و گاز کاملاً مخلوط می شوند.

طوفان شن و آتش سوزی جنگل

برای دستیابی به راندمان بیشتر در این فرآیند، باید بتوانید نحوه رفتار ذرات جامد در مخلوط را درک و کنترل کنید. اما محیط راکتور اغلب داغ، کثیف و خورنده است - مانند طوفان شن و آتش سوزی در یک جنگل - به طور موثری از هر نوع اندازه گیری جلوگیری می کند و بنابراین درک ما را از آنچه واقعاً در راکتور اتفاق می افتد محدود می کند.

راه حل جدید محققان چالمرز برای این مشکل، یک تکنیک راداری با فرکانس بسیار بالا است که می تواند جریان ذرات جامد را در بستر سیال با دقتی بی نظیر اندازه گیری کند، با الهام از رادار پالس داپلر که برای ردیابی پدیده های آب و هوایی مانند باران یا برف استفاده می شود، این اولین باری است که این تکنیک در زمینه بستر سیال نشان داده می شود.

اکنون انتظار می رود که این پیشرفت راه را برای فرآیندهای جدید و کارآمدتر در تعدادی از صنایع هموار کند.

استفاده از ابزار رادار تراهرتز با فرکانس بالا که در مطالعه ما نشان داده شد، پتانسیل ایجاد انقلابی در نحوه طراحی و استفاده از فناوری بستر سیال در بسیاری از بخش‌های صنعتی مختلف را دارد - از تبدیل انرژی گرفته تا صنایع غذایی و تولید دارو.

دایانا کارولینا گویو پرز، محقق در این زمینه می‌گوید: این یکی از معدود نمایش‌های استفاده از تکنیک رادار پالس داپلر در فرکانس‌های موج زیر میلی‌متری است و اولین بار است که از آن برای انجام اندازه‌گیری در بستر سیال استفاده می‌شود.

دقت اندازه گیری بی نظیر

در حالی که تکنیک‌های اندازه‌گیری مورد استفاده در بسترهای سیال معمولاً وضوح پایینی دارند، نتایجی را ایجاد می‌کنند که تفسیر آنها دشوار است یا باعث ایجاد اختلال در جریان می‌شوند، تکنیک رادار فرکانس بالای تراهرتز محققان چالمرز می‌تواند از بیرون به راکتور نفوذ کند و رفتار را اندازه‌گیری کند.

از ذرات داخل آن بدون ایجاد اختلال در جریان. تکنیک رادار همچنین می تواند سرعت و غلظت ذرات جامد را به طور همزمان با دقت زیاد و وضوح بالا در زمان و مکان اندازه گیری کند.

این بدان معنی است که حتی حداقل تغییرات در جریان را می توان در زمان واقعی تشخیص داد، که هنگام نظارت و کنترل فرآیندهای صنعتی مهم است.

در مطالعه محققان، این تکنیک برای اولین بار در یک دیگ بخار بستر سیال در گردش سه متری در عمل نشان داده شد، یافته‌های آنها کیفیت اندازه‌گیری را نشان داد که با اختلاف زیادی از کیفیت به‌دست‌آمده با روش‌هایی که قبلاً در این زمینه استفاده می‌شد، فراتر رفت.

ما توانسته‌ایم نشان دهیم که تکنیک رادار پالس داپلر در فرکانس‌های تا 340 گیگاهرتز می‌تواند هم توزیع ذرات و هم سرعت آنها را در یک راکتور فرآیندی با وضوح بسیار بالاتری نسبت به سایر فناوری‌ها اندازه‌گیری کند.

مارلن بونمان، کارشناس ارشد تراهرتز می‌گوید: این اطلاعاتی است که در این زمینه وجود نداشت و بهبود و افزایش راکتورهای فرآیندی و - در مورد تبدیل انرژی - کاهش انتشار محصولات باقی‌مانده ناخواسته را ممکن می‌سازد.

برای مثال، می‌تواند منجر به بهبود عملکرد و طراحی راکتورهای مورد نیاز در فرآیندهای تبدیل بستر سیال موجود و کاملاً جدید، مانند جذب و ذخیره‌سازی کربن، ذخیره انرژی و چرخه حرارتی شود.

مالکیت معنوی مجله انرژی (energymag.ir) علامت تجاری ناشر است... سایر علائم تجاری مورد استفاده در این مقاله متعلق به دارندگان علامت تجاری مربوطه می باشد، ناشر وابسته یا مرتبط با دارندگان علامت تجاری نیست و توسط دارندگان علامت تجاری حمایت، تایید یا ایجاد نشده است، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد و هیچ ادعایی از سوی ناشر نسبت به حقوق مربوط به علائم تجاری شخص ثالث وجود ندارد.