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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

肺癌是我國及全球發病率和死亡率均位居首位的惡性腫瘤，早期診斷對于降低肺癌死亡率具有關鍵意義。目前美國的肺癌低劑量螺旋CT早期篩查醫保項目因陽性率過低，成本效益比存爭議，歐洲則擬采取血清學篩查陽性人群再行CT的路線。隨著我國居民消費升級和健康意識提升，體檢市場呈現井噴發展趨勢。作為肺癌高發國家，我國肺癌早期篩查勢在必行。 同濟大學附屬上海市肺科醫院在肺癌診斷和治療方面在全國處于領先地位。肺科醫院粟波研究員項目組采用人類全蛋白質芯片，以健康人群和多種肺部良性疾病患者為對照，對肺癌患者進行了血清自身抗體的篩選，獲得一組具有自主知識產權的全新肺癌診斷自身抗體。項目組采用基因重組技術表達了相關自身抗原，作為檢測自身抗體的配偶體，利用反向酶聯免疫吸附測定原理，建立了酶標法檢測血清自身抗體用于肺癌早期診斷的ELISA試劑盒，獲得國家發明專利授權。通過臨床前的回顧性驗證和評估，表明此項目構建的自身抗體檢測和聯合檢測肺癌（含早期）具有較好的敏感性和特異性，聯合檢測的總體特異性為96%，敏感性為77%，診斷性能已超過了目前已報道過的自身抗體類型組合。此項目主要關注體檢篩查和醫學檢驗市場，用于肺癌的早期血清學篩查診斷，或肺部CT小結節的良惡性的輔助預測，及肺癌的復發監控和伴隨診斷，具有較大的社會效益和經濟效益。

本發明公開了一種基于全息波導的頭戴式顯示器件，該器件包括入耦合光柵（１）、左視場偏折光柵（２）、右視場偏折光柵（３）、出耦合光柵（４）、矩形波導（５）；入耦合光柵（１）、左視場偏折光柵（２）、右視場偏折光柵（３）、出耦合光柵（４）、貼附于矩形波導（５）的上表面或下表面；入耦合光柵（１）、左視場偏折光柵（２）、右視場偏折光柵（３）、出耦合光柵（４）、矩形波導（５）貼于上表面或下表面由出入瞳光線設計方向決定。本發明利用光瞳重塑方式解決了傳統二維擴瞳方式產生的大視場角情況下的視場分離。

汽車的電動化趨勢較為明確，開發車用電源系統成為研究的重點和汽車電動化進程的控制步驟。常規的汽車動力電源系統，如鋰離子電池、鉛酸電池和超級電容器等由于化學本質的限制，如何實現動力電源的功率密度、能量密度和壽命的統一，限制了汽車電動化進程。   在針對鋰離子電池和電容器深入研究的基礎上，開發了一種全新結構的混合型鋰離子動力電源（美國專利：US62/1092330，發明人：鄭俊生博士，鄭劍平教授/院士）。這種新型動力電源從原理和根本上解決了鋰離子電池和超級電容器內部混合的電壓匹配的問題，首次實現了兩者的有機混合，從而使得車用電源器件的功率密度、能量密度和壽命的統一。 這種新型電源器件的研究已經在實驗室獲得了很好的性能。他同時具備鋰離子電池高能量密度的優點和超級電容器高功率密度和壽命的特征，也是目前唯一能真正滿足美國先進電池協會（USABC）對汽車48V啟動電源要求的車用電源器件。這種全新的電化學器件在其他方面也顯示出了很好的應用前景，比如個人信息終端等電源。

隨著城市化建設的飛速發展，舊建筑物拆除產生了大量建筑垃圾，且建筑工程施工中產生了大量的建筑渣土，亟需處置利用。本項目以節能利廢、以廢治廢為宗旨，擬資源化利用建筑廢棄粘土磚和建筑渣土的有效成分,使其無害化并進行高附加值資源化利用。本項目擬利用建筑廢棄粘土磚和渣土研制全固廢基新型膠凝材料；再利用其進一步處置建筑渣土以實現渣土的改性，改善渣土的流動性能和硬化性能，解決建筑工程回填土的低流動性、高密實度及高承載力等問題，同時降低回填土的干縮值以保證回填后的充盈性，縮短流態回填土的硬化時間等；基于上述技術研究，確定改性渣土的回填施工工藝技術方案，實現對建筑廢棄粘土磚和建筑渣土的高附加值資源化利用及其成果的技術轉化，將產生巨大的社會效益、經濟效益及環境效益。 本項目節能利廢，以廢治廢，利用建筑廢棄磚粉和建筑工程渣土研制全固廢基新型膠凝材料；再利用研制的膠凝材料用以進一步處置建筑工程渣土實現渣土的改性；基于技術研究，確定改性渣土的回填施工工藝方案，開展試點工程應用；對建筑磚粉/渣土的高附加值資源化利用，實現成果的技術轉化，產生應有的社會效益、經濟效益及環境效益。 本課題利用建筑廢棄磚和建筑工程渣土研制全固廢基新型膠凝材料，再利用研制的膠凝材料用以進一步處置建筑工程渣土實現渣土的改性，實現改性渣土的回填施工，符合當前社會發展的趨勢，具有良好的經濟效益與社會效益。本課題在技術研究中依托同濟大學材料科學與工程學院在先進土木工程材料，尤其是新型膠凝材料方面的研發實力，并聯合預期合作單位上海建工材料有限公司，充分發揮其在資源型建筑材料綜合利用產業化應用方面的特長，充分發揮其在工程基坑的施工技術經驗，確保課題研究順利進行，取得預期科研成果，使研究成果在較短的時間內產生良好的經濟和社會效益。

本發明涉及波浪滑翔機領域，旨在提供一種利用波浪能驅動的大洋探測機器人。該種利用波浪能驅動的大洋探測機器人包括機械動力部分和探測裝置部分，所述機械動力部分包括浮子基體、舵片、翼片、柔性纜索、重塊、機器人機架、蓄電池、單片機、舵機，所述探測裝置部分采用浮子載體實現，浮子載體與浮子基體連接，用于安裝固定太陽能電池板、PH傳感器、溫度傳感器、GPS模塊、無線通信模塊。本發明完全依靠機械結構將波浪能轉換為向前的推力，并利用太陽能電池板為加裝的多種傳感器供電，不需要提供額外的能量，從而通過簡單的改變搭載儀器完成不同的功能需要，實現平臺的多功能利用和拓展化利用。

一種用于噴灑農藥的旋翼式無人機，包括帶有旋翼組件的機身，所述機身上還安裝有藥箱以及與藥箱連接的噴藥裝置，所述藥箱設有多個，所有藥箱平鋪設置且整體的水平重心與機身的水平重心重合。本發明的用于噴灑農藥的旋翼式無人機，將大藥箱分解為等容積的多個小藥箱，可以減小了單個藥箱內藥液的慣量，使得飛機在急停情況下，每個藥箱內的液體產生的水平重心偏移較小，總體的水平重心偏移要大大小于單個藥箱來盛裝藥液的情況，從而避免因為水平重心偏移變化過大、機身傾角過高而使得飛控無法矯正失控墜地的問題發生。

本發明公開了一種用于連接和解鎖衛星的同步分離裝置，包括分別固定安裝在衛星兩側的兩組連接塊，兩組安裝在衛星分離部件上且分別與對應組連接塊插接配合的插接件，以及用于同時解鎖兩組插接件退出連接塊的同步驅動機構，每組連接塊至少設有兩個，所述同步驅動機構包括：支撐底座，固定在衛星分離部件上；拉桿，一端鉸接在支撐底座上；連桿，一端與拉桿的自由端鉸接；同步轉軸，轉動安裝在連桿的自由端；兩根活動滑桿，分別垂直固定在同步轉軸的兩端，每根活動滑桿對應固定一組插接件；所述的垂直固定是指活動滑桿的滑動方向與同步轉軸的長度方向垂直；本發明通過純機械結構來連接分離衛星，結構簡單，安裝方便，工作穩定，特別適合在地面上代替火工品進行衛星分離試驗，從而大大降低試驗成本。

該成果每天可定時和隨機方式要求社矯人員上傳個人GPS位置信息，同時進行人臉識別和活體檢測，從而在不需要增加額外的專用硬件設備，僅借助現有的智能手機，便實現對相關社矯人員行蹤的實時監管，并有效杜絕監管工作中普遍存在的社矯人員“人機分離”、“冒名打卡”、“照片刷臉”等現象。目前，該系統已與現有社矯系統（藍信、律兜）無縫對接。無人社矯廳版本已經投入使用。可以用于疫情中必要隔離人員的位置監控，提高人員移動的管控。

針對可再生能源發電系統中面臨的峰谷負荷差大，棄風棄水嚴重的問題，提出了循環氧空位儲氫技術，以該技術為核心單元，耦合了電解水制氫和燃料電池發電兩項技術，有效的實現了氫-電兩種能量載體的相互轉換，實現了常壓條件下基于廉價鐵基材料的高效儲氫，解決了電能難以大規模安全廉價存儲的問題。經第三方檢測認定：材料儲氫密度可達4wt%以上，系統儲能效率大于40%，儲氫材料制備成本約15萬元/噸。