معرفی یک سامانه ابتکاری توموگرافی القای الکترومغناطیسی برای اندازه گیری چگالی سیال چندفازی

چکیده: سیال های چندفازی، بخش اصلی بسیاری از فرایندهای صنعتی هستند و به همین دلیل پایش و کنترل آن ها از اهمیت ویژه ای برخوردار است. چگالی یکی از مهمترین مشخصه های سیال بوده و اندازه گیری برخط آن برای پایش و کنترل سیال امری ضروری است. در این پژوهش یک سامانه توموگرافی القای الکترومغناطیسی با جریان اعمالی (AC-MIT) برای اندازه گیری چگالی سیال چندفازی درون لوله طراحی و ساخته شد. بخش های اصلی این سامانه شامل حسگرهای فرستنده و گیرنده، سامانه تحصیل داده و الگوریتم حل مسئله می باشد. در این سامانه از حسگرهای فرستنده ابتکاری استفاده شد که شامل دو الکترود حلقوی بوده و بر روی دیواره محیط نصب می شوند. حسگرهای گیرنده شامل تعدادی کویل هستند که دورتادور محیط موردنظر و با فاصله یکسان قرار می گیرند. حل مسئله معکوس در سامانه AC-MIT با استفاده از الگوریتم حل تکراری گوس-نیوتن و روش منظم سازی تیخونوف انجام شد. در ارزیابی عملکرد سامانه از آب شور به عنوان فاز حامل و مخلوط خاک و ماسه به عنوان فاز جامد استفاده شد. تاثیر تغییرات دما و شوری بر روی چگالی اندازه گیری شده توسط سامانه در پنج سطح مختلف با استفاده از روش سطح پاسخ و تجزیه واریانس مورد بررسی قرار گرفت. نتایج ارزیابی ها نشان داد که بین غلظت های جرمی اندازه گیری شده در دو حالت اندازه گیری دستی (به عنوان شاهد) و اندازه گیری توسط سامانه AC-MIT یک رابطه خطی با ضریب تعیین قابل قبول (بازه ۹۸/۰ تا ۹۹/۰) وجود دارد. نتایج تحلیل های آماری نشان داد که سطوح مختلف دما و شوری فاز حامل و همچنین اثر متقابل آن ها، تاثیر معنی داری بر عملکرد سامانه ندارد.

کلیدواژه ها:

الکترود حلقوی ، الگوریتم حل تکراری گوس-نیوتن ، قانون بیوت-ساوارت ، مسئله بدرفتار