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該項目是在國家自然科學基金《肌球蛋白輕鏈激酶基因調控在腫瘤細胞轉移中作用》和《肌球蛋白輕鏈激酶在腫瘤轉移中的作用及其分子機理研究》項目的資助下完成的。目前，正在應用高轉移傾向的人乳腺癌細胞系進行腫瘤轉移分子機理的研究。/line腫瘤的侵襲與移轉是惡性腫瘤最基本的生物學特性之一，也是腫瘤患者死亡的重要原因。然而，有關轉移的確切機制目前尚不十分清楚。因此，腫瘤轉移一直是腫瘤學研究的一個熱點。建立理想的腫瘤轉移動物模型對深入進行腫瘤轉移的研究具有重要的意義。SCID鼠為嚴重聯合免疫缺陷（Severecombinedimmunodeficiency，SCID）鼠，幾乎完全喪失T和B淋巴細胞免疫功能，缺乏體液和細胞免疫功能。本方法2003年6月27日申請了國家發明專利，申請號：03130264.5，我們應用SCID鼠腫瘤轉移動物模型，從乳腺癌細胞系MCF-7篩選到了一株具有高轉移傾向的乳腺癌細胞株，命名為LM-MCF-7，為乳腺癌MCF-7細胞的轉移亞克隆。/line技術指標和成熟程度：本發明采用含有小牛血清的RPMI1640培養液培養LM-MCF-7細胞，使其能體外長期生長和穩定傳代。經實驗觀察與驗證，體外生長的LM-MCF-7具有典型的上皮樣形態，接觸生長抑制喪失。遺傳學研究證實該細胞為異倍體，染色體數目和結構畸變嚴重，符合惡性腫瘤的遺傳學特征。該細胞SCID鼠接種成瘤率為100％，與MCF-7細胞相比成瘤早，轉移快，轉移臟器范圍更廣泛。經檢測，LM-MCF-7細胞系仍保留瘤組織原有的生物學特性，它的建立可為乳腺癌轉移機制的基礎研究和臨床的干預研究提供理性的配對細胞模型。

本發明屬于鈣鈦礦結構環境協調性壓電陶瓷領域，特別涉及一種鈮酸鉀鈉-鋯鈦酸鉍鉀/鋰系無鉛壓電陶瓷，該無鉛壓電陶瓷由通式(1-x)K0.5Na0.5NbO3-xBi0.5M0.5Zr1-yTiyO3表示，式中，0＜x≤0.05，0≤y≤0.3，M為K或Li。本發明所述無鉛壓電陶瓷具有良好的壓電和介電性能，所用原料價格相對低廉，不含貴金屬或有毒金屬原料。

1 項目介紹近年來，汽車電子化程度的高低已成為衡量汽車綜合性能和現代化技術水平的重要標志。自上世紀 80 年代以來，制動系統電控水平不斷提高，出現了以 ABS、 EBD、 ESP 為代表的若干主動安全電子控制系統，廣泛裝配在各種類型的道路車輛上。這些電子系統最重要的特征是：技術附加值高性能評價標準苛刻可靠性要求嚴格以往由于開發過程具有較高的資金和技術門檻，此類產品的市場僅由少數幾家歐美大型零部件商分割占據。在中國汽車工業飛速發展的今天，已有多家本土零部件廠商涉足這一巨大市場，推出了初期產品，獲得了少量市場份額，但面臨技術門檻、性能瓶頸和資金壓力，遲遲不能取得有效突破。 目前商用車氣壓制動領域及乘用車液壓制動領域均面臨著普通 ABS 產品全面普及， ESP 等高端產品利潤豐厚的良好市場態勢，把握技術機遇、提升產品市場競爭力要從以下兩方面入手： （ 1） 降低開發成本：縮短樣機研發時間，爭取市場主動權；降低測試（ 包括室內及道路實驗） 費用，節約直接開銷。 （ 2） 提高產品品質：保證產品在復雜行車狀態下的控制性能，及實車環境條件下的電氣性能及電磁兼容性能。 清華大學追蹤汽車電子行業技術發展最新趨勢，總結形成了一整套能夠支撐 ABS、 ESP 等復雜電控單元（ ECU）開發的配套技術，涵蓋產品開發——室內測試——道路匹配的各個階段，尤其是硬件在環仿真（ Hardware-In-Loop Simulation——HIL 仿真）測試及 EMC 電磁兼容性測試兩個關鍵技術領域取得了階段性成果，有效縮短了產品開發周期并極大節省了測試費用。HIL 仿真測試技術： HIL 仿真測試是一種將全套 ECU+執行器硬件植入軟件環境，通過軟硬件協同工作實現運行工況逼真模擬的工程應用技術，被 Bosch 等著名廠商廣泛采用，是業內公認的提高開發效率，降低開發費用的有效途徑。我處開發的 HIL 測試設備可實現如下功能： （ 1） 測量制動系部件性能，指導 ECU 控制原理開發； （ 2） 構建室內車輛運行模擬環境，銜接道路測試； （ 3） 構建標準測試工況，實現同類產品同等條件橫向對比； （ 4） 安全模擬極限道路運行工況，確定道路實驗安全邊界； （ 5） 安全模擬部件故障運行模式，評估部件失效對行駛安全的風險。 實際運用中， HIL 設備實現了 ECU 控制邏輯實現——室內 HIL 測試——道路定型三階段的順利銜接，大量 ECU 控制功能的驗證及深入改進可在室內完成，不斷豐富的仿真運行工況還有效的降低了產品開發對于道路試驗的依賴，縮短了控制功能改進周期，降低了路試強度，控制了技術風險和成本膨脹。EMC 電磁兼容性測試技術： ECU 等電子部件在實車環境下的可靠性是產品品質的重要體現。制動相關電子產品在外界干擾下的故障運行將帶來極嚴重的安全隱患。我處除有能力按照 ISO16750《道路車輛電氣及電子設備的環境條件和試驗》等標準完成產品可靠性的一般性檢驗，還在汽車電子的電磁兼容性方向開展了著重以下兩方面工作： （ 1） ISO7637-2： 2004《道路車輛由傳導和耦合引起的電騷擾》標準測試環境建設引進瑞士 EM Test 公司 LD200、 UCS200、 VDS200 等測試設備，構建完成了能夠進行較全面的車輛零部件 EMC 瞬態傳導試驗的正規化電子實驗室，能夠有效的模擬通過線纜傳遞的干擾甚至破環信號，是控制器 ECU 電氣可靠性品質的有效保證手段。 （ 2） 特殊功能電路的專業化測試 針對電控制動系統的專門應用，對輪速調理、電磁閥智能驅動、電機控制單元等特定功能電路進行了針對性研究，提出了縮減成本、提升性能的若干備選技術方案。 現有大型設備： 經過多年實際使用及改進，已有能力設計制造適合多種車輛類型（客車、半掛列車、輕型乘用車等）、多種電控系統（氣制動及液壓制動 ABS、 ESP 等）的 HIL 仿真測試系統，運行中設備包括： （ 1） 商用車氣壓制動仿真測試系統 最大支持三軸商用車（可變形適合 6×6、 6×4、 6×2、 4×2 等配置）氣制動系統的 ABS、 ASR、EBS 等控制器開發。 （ 2） 乘用車液壓制動仿真測試系統 支持中小型乘用車液壓制動系統 ABS/EBD(4S/4M 或 4S/3M)、 TCS、 ESP 等控制器開發。2 應用說明經過多年校企合作，在前述各種配套技術支持下， 已經實現了多款控制器 ECU 的開發并已向市場推廣，除在研產品外，主要的產業化成果如下：商用車氣制動 4S/4M ABS 控制系統商用車氣制動 ABS/ASR 控制系統掛車/半掛車氣制動 2S/2M ABS 控制系統乘用車液壓制動 4S/4M、 4S/3M ABS 控制系統

1 項目介紹近年來，汽車電子化程度的高低已成為衡量汽車綜合性能和現代化技術水平的重要標志。自上世紀 80 年代以來，制動系統電控水平不斷提高，出現了以 ABS、 EBD、 ESP 為代表的若干主動安全電子控制系統，廣泛裝配在各種類型的道路車輛上。這些電子系統最重要的特征是：技術附加值高性能評價標準苛刻可靠性要求嚴格以往由于開發過程具有較高的資金和技術門檻，此類產品的市場僅由少數幾家歐美大型零部件商分割占據。在中國汽車工業飛速發展的今天，已有多家本土零部件廠商涉足這一巨大市場，推出了初期產品，獲得了少量市場份額，但面臨技術門檻、性能瓶頸和資金壓力，遲遲不能取得有效突破。 目前商用車氣壓制動領域及乘用車液壓制動領域均面臨著普通 ABS 產品全面普及， ESP 等高端產品利潤豐厚的良好市場態勢，把握技術機遇、提升產品市場競爭力要從以下兩方面入手： （ 1） 降低開發成本：縮短樣機研發時間，爭取市場主動權；降低測試（ 包括室內及道路實驗） 費用，節約直接開銷。 （ 2） 提高產品品質：保證產品在復雜行車狀態下的控制性能，及實車環境條件下的電氣性能及電磁兼容性能。 清華大學追蹤汽車電子行業技術發展最新趨勢，總結形成了一整套能夠支撐 ABS、 ESP 等復雜電控單元（ ECU）開發的配套技術，涵蓋產品開發——室內測試——道路匹配的各個階段，尤其是硬件在環仿真（ Hardware-In-Loop Simulation——HIL 仿真）測試及 EMC 電磁兼容性測試兩個關鍵技術領域取得了階段性成果，有效縮短了產品開發周期并極大節省了測試費用。HIL 仿真測試技術： HIL 仿真測試是一種將全套 ECU+執行器硬件植入軟件環境，通過軟硬件協同工作實現運行工況逼真模擬的工程應用技術，被 Bosch 等著名廠商廣泛采用，是業內公認的提高開發效率，降低開發費用的有效途徑。我處開發的 HIL 測試設備可實現如下功能： （ 1） 測量制動系部件性能，指導 ECU 控制原理開發； （ 2） 構建室內車輛運行模擬環境，銜接道路測試； （ 3） 構建標準測試工況，實現同類產品同等條件橫向對比； （ 4） 安全模擬極限道路運行工況，確定道路實驗安全邊界； （ 5） 安全模擬部件故障運行模式，評估部件失效對行駛安全的風險。 實際運用中， HIL 設備實現了 ECU 控制邏輯實現——室內 HIL 測試——道路定型三階段的順利銜接，大量 ECU 控制功能的驗證及深入改進可在室內完成，不斷豐富的仿真運行工況還有效的降低了產品開發對于道路試驗的依賴，縮短了控制功能改進周期，降低了路試強度，控制了技術風險和成本膨脹。EMC 電磁兼容性測試技術： ECU 等電子部件在實車環境下的可靠性是產品品質的重要體現。制動相關電子產品在外界干擾下的故障運行將帶來極嚴重的安全隱患。我處除有能力按照 ISO16750《道路車輛電氣及電子設備的環境條件和試驗》等標準完成產品可靠性的一般性檢驗，還在汽車電子的電磁兼容性方向開展了著重以下兩方面工作： （ 1） ISO7637-2： 2004《道路車輛由傳導和耦合引起的電騷擾》標準測試環境建設引進瑞士 EM Test 公司 LD200、 UCS200、 VDS200 等測試設備，構建完成了能夠進行較全面的車輛零部件 EMC 瞬態傳導試驗的正規化電子實驗室，能夠有效的模擬通過線纜傳遞的干擾甚至破環信號，是控制器 ECU 電氣可靠性品質的有效保證手段。 （ 2） 特殊功能電路的專業化測試 針對電控制動系統的專門應用，對輪速調理、電磁閥智能驅動、電機控制單元等特定功能電路進行了針對性研究，提出了縮減成本、提升性能的若干備選技術方案。 現有大型設備： 經過多年實際使用及改進，已有能力設計制造適合多種車輛類型（客車、半掛列車、輕型乘用車等）、多種電控系統（氣制動及液壓制動 ABS、 ESP 等）的 HIL 仿真測試系統，運行中設備包括： （ 1） 商用車氣壓制動仿真測試系統 最大支持三軸商用車（可變形適合 6×6、 6×4、 6×2、 4×2 等配置）氣制動系統的 ABS、 ASR、EBS 等控制器開發。 （ 2） 乘用車液壓制動仿真測試系統 支持中小型乘用車液壓制動系統 ABS/EBD(4S/4M 或 4S/3M)、 TCS、 ESP 等控制器開發。2 應用說明經過多年校企合作，在前述各種配套技術支持下， 已經實現了多款控制器 ECU 的開發并已向市場推廣，除在研產品外，主要的產業化成果如下：商用車氣制動 4S/4M ABS 控制系統商用車氣制動 ABS/ASR 控制系統掛車/半掛車氣制動 2S/2M ABS 控制系統乘用車液壓制動 4S/4M、 4S/3M ABS 控制系統

主要研究內容: 尿道狹窄發病率高，我國每年有約250萬新發病例。狹窄危害嚴重，但治療困難。即便在美國也同樣缺乏有效地治療手段，患者平均接受3.13次手術。針對這個世界性的難題，課題組歷時15年，在國家863計劃等基金的支持下：應用口腔頰粘膜重建尿道，成功解決了兩類困難類型尿道狹窄的治療；創新手術方式，建立了尿道粘膜外翻吻合技術和背腹側聯合鑲嵌技術，顯著提高治療效果；研發出兩種新型聚氨酯材料，為以后泌尿外科的臨床運用奠定基礎。 創新點： 一、國內首家開展頰粘膜尿道背側鑲嵌成形術和運用頰粘膜修復干燥性龜頭炎所致尿道狹窄。 二、建立尿道粘膜外翻吻合術和尿道背腹側聯合鑲嵌成形術。 三、國際上率先研發出同時具備水性無毒及可降解的聚氨酯材料；國際上首次合成含雙季銨鹽的抗菌性能優異的聚氨酯材料。 技術水平： 一、頰粘膜治療長段前尿道狹窄，治療效果國際領先；頰粘膜修復干燥性龜頭炎致尿道狹窄，為國內首創，治療效果國際領先。 二、粘膜外翻技術國際上未見類似報告，歐洲泌尿外科秘書長Chapple高度評價該技術；國際上第二家開展尿道背腹側聯合鑲嵌成形術，但部位不同，效果國際領先。 三、兩種新型聚氨酯材料均為國際上率先研發，填補行業空白，獲2項國家發明專利。 推廣應用情況及社會效益： 主編中華醫學會泌尿系損傷診治指南并在全國宣講，培訓600余人次。多次舉辦各類培訓班（中國泌尿外科青年醫師培訓班等）和學術會議，并進行手術演示推廣新技術，顯著提高國內尿道狹窄治療水平。發表論文104篇（SCI15篇），獲國家發明專利2項。多次參加國際高水平會議交流，提高學科國際知名度。培養碩博士43名，為學科發展培養高水平人才。

該項目以造紙制漿廢液中回收的工業木質素為原料，經氧化、催化、縮合、磺化等化學改性及表面活性劑的配伍得到混凝土、砂漿用外加劑。用本專利產品生產的混凝土和砂漿具有優異的減水增強性和抗滲、抗裂性，其減水率達18%～25%，比現有技術提高了1～1.5倍，透水壓力比達到325％，可降低混凝土早期水化熱、減少混凝土內部裂縫，提高混凝土耐久性；本發明技術在廣東、山東等地建成5個年產1萬噸、1個年產2萬噸的基地，產品成功應用于廣東省重點工程潮州水利樞紐、廣東省水利廳無縫壩示范工程－乳源壩美電站等六十多家工程，近三

本發明公開了一種快速測定鈣系包芯線中金屬鈣含量的方法。 在常溫常壓下，利用 NH4Cl 溶液為溶樣試劑、高純金屬鎂或金屬鈣為 標準，采用氣體容量法及相關裝置，測定金屬鎂或金屬鈣標樣及待測 樣品在相同實驗條件下產生氫氣的體積，根據氣體狀態方程，通過比 較法計算出鈣鐵包芯線中金屬鈣的含量。本發明方法不僅適用于不同 含鈣量的鈣鐵包芯線中金屬鈣的測定，還適用于不同含鈣量的鋁鈣包 芯線、硅鈣線等鈣系包芯線中金屬鈣的測量。本發明

成果描述：我們研發的低介低損耗LTCC微波介質材料主要參數滿足： 燒結溫度：900度 介電常數：5.8~6.5可調 Qf：≥50000市場前景分析：該材料可廣泛應用于各種LTCC天線、濾波器等微波集成器件領域和LTCC集成模塊的封裝領域，市場前景非常好。與同類成果相比的優勢分析：目前國內還沒有該類型的產品問世，相應研究所和企業主要是購買國外的Ferro公司的A6材料。由于A6材料價格昂貴，且主成分為玻璃體系，限制了其推廣和應用。本成果材料主要為陶瓷體系，與LTCC工藝的兼容性很好，且成本低廉，優勢明顯。

項目成果/簡介:摘要超音速旋流凈化技術是濕煙氣經超音速分離器絕熱膨脹至超音速，降溫50-100℃后，其中夾帶的水蒸汽、SOx與溶解性鹽、凝膠粉塵、微塵等成分發生非均質凝結后予以分離的一種新型氣體凈化技術，脫除效率最高可達90%，能夠高效地實現煙氣脫白。該技術同時借助多傳感器融合方法智能診斷和動態測量流場數據，優化煙氣“脫白”過程，必要時輔以高壓微霧增強技術，強化分離凈化效果。相較于傳統的電磁法、煙氣加熱法、煙氣噴淋法等脫白工藝，獨創的基于智能狀態檢測與診斷控制的分離效率增強技術能實現煙氣的高效率穩定脫白。團隊創新成果與技術應用展示本項目團隊，近十幾年一直從事超音速旋流分離技術和多相流流場參數檢測與電學成像技術的研究，已分別構建了超音速分離裝置和電阻成像（ERT）、電容成像（ECT）及電磁（EMT）等多套系統。現有成熟技術已為國內多家單位，如上海交通大學、北京石油化工學院、北方工業大學、太原理工大學、西門子（北京）研究院等，提供了相應的電學成像系統。本項目中所采用的技術和提出的方法均為自主設計和開發，對于已研制超音速旋流分離技術和流場參數檢測系統中的一些關鍵技術已申請了專利，具有完全的知識產權。同時開發過程中使用的所有部件和器件沒有限制級產品，可避免不必要的知識產權爭端，以及國外技術壁壘的限制。獨創的基于智能狀態檢測的超音速旋流凈化系統利用靜電（Electrical Tomography，ES）傳感器和電學層析成像（Electrical Tomography，ET）傳感器，結合多源信息融合算法，實現管道內氣體的非侵入式流場參數測量和狀態診斷。系統將檢測到的信息進行處理和融合，分析超音速分離器內的流場情況和濕氣出口的成分變化，并建立異常狀態檢測與診斷方法，診斷系統狀態。可被廣泛應用于石油、化工、電力、冶金、建材、食品等工業，如煙氣脫白；石油工業中油／氣／水混輸過程；冶金、電力工業中各種氣力物料輸送過程；以及化工、醫藥、能源等領域中的干燥過程、混合過程、流態化過程、擴散過程、反應過程等普遍涉及多相流測量問題。相較于傳統的處理工藝，超音速旋流凈化技術中的設備可靠，工藝過程簡單，投資成本和維護成本很低。核心傳感器和技術包括靜電（Electrical Tomography，ES）傳感器、電學層析成像（Electrical Tomography，ET）傳感器和超音速旋流分離技術。靜電傳感器靜電傳感器具有結構簡單、靈敏度高，可以非侵入測量等特點，近幾十年來發展迅速，英國貿工部認為在煤粉的流速、濃度或質量流量測量手段中，靜電法是最有前途的方法之一。在檢測機理方面，目前靜電法氣固兩相流檢測可分為接觸電荷轉移法與靜電感應法兩條路線，對于應用最廣泛的內壁嵌裝電極式傳感器結構，本團隊發現轉移電荷和感應電荷經電荷放大電路后，不僅體現出不同的信號波形特征，而且從頻域來看，轉移電荷形成的信號在整體信號中也占有重要比重。以此為基礎，提出了一系列的感應電荷信息和轉移電荷信息的解耦方法，提高了顆粒流動參數測量精度。本團隊建立了帶式靜電感應實驗裝置與氣固兩相流計量實驗裝置。帶式靜電感應實驗裝置用來模擬帶靜電顆粒流動情況以及相關測速方法標定。氣固兩相流計量裝置為參數可調的氣力輸送系統，用于氣固兩相流研究以及顆粒質量流量計量標定。兩套裝置計量精度均經過了天津市計量監督檢測科學研究院的測試。圖1 靜電法技術成果展示電學層析成像傳感器電學層析成像技術類似醫學的CT技術，通過外圍測量，重構截面電學參數（電導率/磁導率/介電常數）分布信息。電學層析成像技術根據測量模態的不同，主要分為電容層析成像技術（Electrical Capacitance Tomography，簡稱ECT）、電阻層析成像技術（Electrical Resistance Tomography，簡稱ERT）和電磁層析成像技術（Electromagnetic Tomography，簡稱EMT）。系統具備高速測量、多電極組合、多測量模態切換、可視化、高信噪比和可定制化等特點。本團隊針對重質劣質油的加工轉化的核心設備——三相流化床，轉化效率和產量還存在難以突破設計瓶頸的問題，在首次提出基于TMR的磁導率EMT方法的基礎上，結合ECT 和ERT 等多種模態的電學層析成像系統，設計了基于電/磁雙模層析成像的高固含率氣液固三相流態化實驗裝置，可實現高固含率條件下，氣液固三相的識別和分相分布參數的實時測量。圖2 電學層析成像技術成果展示圖3 ERT/ECT/EMT系統展示圖4 ECT對油氣潤滑系統中油膜厚度檢測 超音速旋流分離技術超音速旋流分離技術是結合旋流分離技術和冷凝分離技術的多組分氣體冷凝分離法，具有工藝流程簡單、穩定性好、效率高、能耗低等特點，成為近二十年來非常有應用價值和商業前景的新分離技術。該技術集膨脹機、氣液分離器和壓縮機于一體，主要由旋流發生器、超音速噴嘴、分離段和擴壓管組成。其工作原理如下：經過前級處理后的含濕氣體導入到超音速分離器內，經過旋流發生器，產生加速度為106m/s2的旋轉流場；旋轉的氣體通過拉伐爾噴管時，會絕熱膨脹至超音速，同時降溫降壓，溫度最大可降低50-100℃，低溫的流場環境能夠使氣體中的水蒸氣開始凝結產生相變，出現小液滴；在旋轉流場中，凝結產生的小液滴不斷碰撞、聚并，在強離心力的作用下，被甩至壁面，并在氣體的帶動下，從濕氣出口排出；經過處理的干氣在管道中心流動，經過擴壓器內降速升壓，進行排放。本團隊首次采用Young經典成核理論和C-C相平衡方程推導獲得了水蒸汽自發凝結Wilson位置解析式，在此基礎上，提出了基于液滴成核和生長模型的非均質凝結模型和跨聲速濕空氣凝結SST湍流模型，揭示了跨音速兩相凝結現象“非穩態”不同振蕩模式的流動特性，獲得了使分離效率最大化的最優外界核心半徑，深入研究了超音速分離器的流場特性、處理效率和分離特性。圖5 超音速旋流分離器流場測量系統圖6 凝結液滴參數測量圖7 中國計量測試學會科學技術進步獎圖8 超音速分離器液相分布仿真預測 針對煙氣的智能狀態檢測與診斷控制的超音速旋流凈化工藝濕法脫硫后的濕煙氣直接排放會產生“白色煙羽”，由于在脫硫過程中，脫硫漿液與高溫煙氣直接接觸，發生傳熱傳質；一方面水分蒸發，增加煙氣的含濕量；另一方面，煙氣溫度降低，煙氣攜帶水蒸汽的能力降低。煙氣達到飽和狀態后，會攜帶部分小液滴，這些攜帶小液滴的飽和濕煙氣經除霧器除去絕大部分液滴后，直接經煙囪排入大氣，由于環境溫度比煙氣溫度低，飽和濕煙氣中的水分就會凝結成小液滴形成“白色煙羽”。白煙中含有較多的溶解性鹽、SO3、凝膠粉塵和微塵等成分，會造成環境污染。針對上述問題，本團隊首創的基于智能檢測與診斷的超音速旋流凈化工藝解決了傳統煙氣脫白技術（如煙氣加熱方法、煙氣冷凝再加熱技術和電磁脫白技術等）成本高，工藝流程復雜，維護費勁的問題，具有設備可靠，工藝過程簡單，投資成本和維護成本很低的特點。該技術主要是利用超音速旋流分離器的增速降溫原理，將煙氣中的水蒸氣進行凝結并旋轉分離，通過引射器將液滴引至超音速分離器入口，輔以高壓微霧增強技術，強化脫白效果。在超音速分離器分離段和濕氣出口處安裝本團隊自主研發的多相流可視化及參數測量系統（靜電層析成像系統和電學層析成像系統），結合智能化成像算法和多元信息融合算法，對管道內煙氣的流場參數進行非侵入式智能測量。系統可根據測量結果，分析超音速旋流分離器內的流場情況和濕氣出口的成分變化，建立異常狀態檢測與診斷方法，診斷脫白系統的運行狀態，同時，指導引射器對液滴量引入的精確控制，進而實現高效穩定的煙氣脫白。圖9 針對白煙氣的智能檢測與診斷控制超音速旋流凈化工藝流程知識產權類型:發明專利知識產權編號:2018114554307，2020102445880，ZL2016106973850技術成熟度:已有樣品技術先進程度:達到國內先進水平成果獲得方式:獨立研究獲得政府支持情況:國家級計劃/專項類別:國家自然科學基金獲得經費:61.00萬元

摘要 超音速旋流凈化技術是濕煙氣經超音速分離器絕熱膨脹至超音速，降溫50-100℃后，其中夾帶的水蒸汽、SOx與溶解性鹽、凝膠粉塵、微塵等成分發生非均質凝結后予以分離的一種新型氣體凈化技術，脫除效率最高可達90%，能夠高效地實現煙氣脫白。該技術同時借助多傳感器融合方法智能診斷和動態測量流場數據，優化煙氣“脫白”過程，必要時輔以高壓微霧增強技術，強化分離凈化效果。相較于傳統的電磁法、煙氣加熱法、煙氣噴淋法等脫白工藝，獨創的基于智能狀態檢測與診斷控制的分離效率增強技術能實現煙氣的高效率穩定脫白。 團隊創新成果與技術應用展示 本項目團隊，近十幾年一直從事超音速旋流分離技術和多相流流場參數檢測與電學成像技術的研究，已分別構建了超音速分離裝置和電阻成像（ERT）、電容成像（ECT）及電磁（EMT）等多套系統?，F有成熟技術已為國內多家單位，如上海交通大學、北京石油化工學院、北方工業大學、太原理工大學、西門子（北京）研究院等，提供了相應的電學成像系統。本項目中所采用的技術和提出的方法均為自主設計和開發，對于已研制超音速旋流分離技術和流場參數檢測系統中的一些關鍵技術已申請了專利，具有完全的知識產權。同時開發過程中使用的所有部件和器件沒有限制級產品，可避免不必要的知識產權爭端，以及國外技術壁壘的限制。 獨創的基于智能狀態檢測的超音速旋流凈化系統利用靜電（Electrical Tomography，ES）傳感器和電學層析成像（Electrical Tomography，ET）傳感器，結合多源信息融合算法，實現管道內氣體的非侵入式流場參數測量和狀態診斷。系統將檢測到的信息進行處理和融合，分析超音速分離器內的流場情況和濕氣出口的成分變化，并建立異常狀態檢測與診斷方法，診斷系統狀態。可被廣泛應用于石油、化工、電力、冶金、建材、食品等工業，如煙氣脫白；石油工業中油／氣／水混輸過程；冶金、電力工業中各種氣力物料輸送過程；以及化工、醫藥、能源等領域中的干燥過程、混合過程、流態化過程、擴散過程、反應過程等普遍涉及多相流測量問題。相較于傳統的處理工藝，超音速旋流凈化技術中的設備可靠，工藝過程簡單，投資成本和維護成本很低。核心傳感器和技術包括靜電（Electrical Tomography，ES）傳感器、電學層析成像（Electrical Tomography，ET）傳感器和超音速旋流分離技術。 靜電傳感器 靜電傳感器具有結構簡單、靈敏度高，可以非侵入測量等特點，近幾十年來發展迅速，英國貿工部認為在煤粉的流速、濃度或質量流量測量手段中，靜電法是最有前途的方法之一。 在檢測機理方面，目前靜電法氣固兩相流檢測可分為接觸電荷轉移法與靜電感應法兩條路線，對于應用最廣泛的內壁嵌裝電極式傳感器結構，本團隊發現轉移電荷和感應電荷經電荷放大電路后，不僅體現出不同的信號波形特征，而且從頻域來看，轉移電荷形成的信號在整體信號中也占有重要比重。以此為基礎，提出了一系列的感應電荷信息和轉移電荷信息的解耦方法，提高了顆粒流動參數測量精度。 本團隊建立了帶式靜電感應實驗裝置與氣固兩相流計量實驗裝置。帶式靜電感應實驗裝置用來模擬帶靜電顆粒流動情況以及相關測速方法標定。氣固兩相流計量裝置為參數可調的氣力輸送系統，用于氣固兩相流研究以及顆粒質量流量計量標定。兩套裝置計量精度均經過了天津市計量監督檢測科學研究院的測試。 圖1 靜電法技術成果展示 電學層析成像傳感器 電學層析成像技術類似醫學的CT技術，通過外圍測量，重構截面電學參數（電導率/磁導率/介電常數）分布信息。電學層析成像技術根據測量模態的不同，主要分為電容層析成像技術（Electrical Capacitance Tomography，簡稱ECT）、電阻層析成像技術（Electrical Resistance Tomography，簡稱ERT）和電磁層析成像技術（Electromagnetic Tomography，簡稱EMT）。系統具備高速測量、多電極組合、多測量模態切換、可視化、高信噪比和可定制化等特點。 本團隊針對重質劣質油的加工轉化的核心設備——三相流化床，轉化效率和產量還存在難以突破設計瓶頸的問題，在首次提出基于TMR的磁導率EMT方法的基礎上，結合ECT 和ERT 等多種模態的電學層析成像系統，設計了基于電/磁雙模層析成像的高固含率氣液固三相流態化實驗裝置，可實現高固含率條件下，氣液固三相的識別和分相分布參數的實時測量。 圖2 電學層析成像技術成果展示 圖3 ERT/ECT/EMT系統展示 圖4 ECT對油氣潤滑系統中油膜厚度檢測  超音速旋流分離技術 超音速旋流分離技術是結合旋流分離技術和冷凝分離技術的多組分氣體冷凝分離法，具有工藝流程簡單、穩定性好、效率高、能耗低等特點，成為近二十年來非常有應用價值和商業前景的新分離技術。該技術集膨脹機、氣液分離器和壓縮機于一體，主要由旋流發生器、超音速噴嘴、分離段和擴壓管組成。其工作原理如下： 經過前級處理后的含濕氣體導入到超音速分離器內，經過旋流發生器，產生加速度為106m/s2的旋轉流場； 旋轉的氣體通過拉伐爾噴管時，會絕熱膨脹至超音速，同時降溫降壓，溫度最大可降低50-100℃，低溫的流場環境能夠使氣體中的水蒸氣開始凝結產生相變，出現小液滴； 在旋轉流場中，凝結產生的小液滴不斷碰撞、聚并，在強離心力的作用下，被甩至壁面，并在氣體的帶動下，從濕氣出口排出； 經過處理的干氣在管道中心流動，經過擴壓器內降速升壓，進行排放。 本團隊首次采用Young經典成核理論和C-C相平衡方程推導獲得了水蒸汽自發凝結Wilson位置解析式，在此基礎上，提出了基于液滴成核和生長模型的非均質凝結模型和跨聲速濕空氣凝結SST湍流模型，揭示了跨音速兩相凝結現象“非穩態”不同振蕩模式的流動特性，獲得了使分離效率最大化的最優外界核心半徑，深入研究了超音速分離器的流場特性、處理效率和分離特性。 圖5 超音速旋流分離器流場測量系統 圖6 凝結液滴參數測量 圖7 中國計量測試學會科學技術進步獎 圖8 超音速分離器液相分布仿真預測  針對煙氣的智能狀態檢測與診斷控制的超音速旋流凈化工藝 濕法脫硫后的濕煙氣直接排放會產生“白色煙羽”，由于在脫硫過程中，脫硫漿液與高溫煙氣直接接觸，發生傳熱傳質；一方面水分蒸發，增加煙氣的含濕量；另一方面，煙氣溫度降低，煙氣攜帶水蒸汽的能力降低。煙氣達到飽和狀態后，會攜帶部分小液滴，這些攜帶小液滴的飽和濕煙氣經除霧器除去絕大部分液滴后，直接經煙囪排入大氣，由于環境溫度比煙氣溫度低，飽和濕煙氣中的水分就會凝結成小液滴形成“白色煙羽”。白煙中含有較多的溶解性鹽、SO3、凝膠粉塵和微塵等成分，會造成環境污染。 針對上述問題，本團隊首創的基于智能檢測與診斷的超音速旋流凈化工藝解決了傳統煙氣脫白技術（如煙氣加熱方法、煙氣冷凝再加熱技術和電磁脫白技術等）成本高，工藝流程復雜，維護費勁的問題，具有設備可靠，工藝過程簡單，投資成本和維護成本很低的特點。 該技術主要是利用超音速旋流分離器的增速降溫原理，將煙氣中的水蒸氣進行凝結并旋轉分離，通過引射器將液滴引至超音速分離器入口，輔以高壓微霧增強技術，強化脫白效果。在超音速分離器分離段和濕氣出口處安裝本團隊自主研發的多相流可視化及參數測量系統（靜電層析成像系統和電學層析成像系統），結合智能化成像算法和多元信息融合算法，對管道內煙氣的流場參數進行非侵入式智能測量。系統可根據測量結果，分析超音速旋流分離器內的流場情況和濕氣出口的成分變化，建立異常狀態檢測與診斷方法，診斷脫白系統的運行狀態，同時，指導引射器對液滴量引入的精確控制，進而實現高效穩定的煙氣脫白。 圖9 針對白煙氣的智能檢測與診斷控制超音速旋流凈化工藝流程