科创中国

行业领域

高端装备制造产业

需求背景

解决工业生产过程中产生的废气直接排放造成的环境、财产及民众的人身安全问题，将折流钩式带刺片高精度分离叶片、低成本在线测量装置及多目标优化数字孪生控制技术相结合，实现气液的高精度分离。

需解决的主要技术难题

折流叶片设计：折流叶片是气液分离装置中的关键部件，需要设计出具有高效分离性能和较低压损的叶片结构。难题在于如何确定合适的叶片几何形状、角度和间距，并考虑液滴撞击、惯性离心力、颗粒沉降等因素，以实现高效的气液分离。

材料选择：气液分离装置中受到气体和液体的腐蚀和侵蚀，所以关键材料的选择十分重要。固体材料的耐蚀性、耐磨损性以及化学稳定性需要得到保证。同时，液滴的流动和叶片表面的润湿性也对分离性能有影响，需要选择合适的材料表面涂层或改性。

流体动力学分析：折流式叶片气液分离装置涉及到复杂的气液两相流动和交互作用。理解和预测流体动力学行为是一个挑战，需要进行流场模拟、多相流动分析、乃至在实验室和现场进行验证。对于复杂系统，还需要研究局部流动的非均匀性和冲击力对分离性能的影响。

智能化控制：高效高精度智能折流式叶片气液分离装置需要实现自动化控制和优化操作。通过传感器和反馈控制，实时监测和调节关键参数，例如气体流速、液体负载、叶片清洁程度等，以优化分离效率和能耗。难题在于如何设计合适的控制算法和结合智能化的硬件设备来实现快速响应和高效控制。

装置可靠性和维护性：高效高精度智能折流式叶片气液分离装置需要具备长期稳定运行和容易维护的特点。保证装置的可靠性，减少故障率，对于设计和工艺的可靠性分析、备件供应、远程监控等方面提出了挑战。

期望实现的主要技术目标

要求能够开发气液分离叶一套和红外图像浓度测量装置一套，其中形成铝箔轧制油废气气液分离系统解决方案1套，其中气液分离浓度由分离前的1000mg/m3降低至50mg/m3，最小分液体直径为1μm，测量测试精度达1级，改变现有分离装置精度差，达不到排放要求及防爆安全要求，寿命周期降低30%以上，填补国际空白。

需求解析

解析单位：“科创中国”天津中科院先进科技成果技术转移转化专业科技服务团（天津中科先进技术产业有限公司） 解析时间：2023-08-31

吴正斌

天津中科先进院

院长

综合评价

高效高精度智能折流式叶片气液分离装置是涉及流体力学、控制技术、传感技术等多个领域的复杂系统。高效高精度智能折流式叶片气液分离装置的研发需要多学科的协同合作，涉及多个技术领域的深入研究和创新。成功开发出这样的装置将能够在流体处理、环保、化工等领域发挥重要作用。

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