Experimental capacitance planar array sensor design for flow monitoring in fluidized bed

Abstract

Many different methods can be used to monitor the process in the industry. However, the visualization of phase distributions in a wide range of processes is still a challenge. In this paper we would like to present the planar array design of capacitance sensor, which might be used for this purpose in fluidized beds. The developed sensor is 706 mm long, 86 mm wide and consists of 16 x 64 electrodes, what gives 1024 measurement points. It was placed inside an experimental fluidized bed column and applied to monitor flow regimes. During the experiments the sensor was connected to a recently developed capacitance measuring apparatus, which was already evaluated with a wire-mesh sensor. Since the proposed design is expected to reveal changes only by the surface, due to its planar structure, we performed a numerical analysis of sensor sensitivity, as well.

Pomimo opracowania rozmaitych metod monitorowania procesów przemysłowych, wizualizacja rozkładu faz w wielu procesach jest nadal problemem. W artykule autorzy prezentują konstrukcję czujnika pojemnościowego z elektrodami umieszczonymi w jednej płaszczyźnie, który może być wykorzystany w tej postaci do celu monitorowania złoża fluidyzowanego. Wymiary czujnika to 706 mm długości, 86 mm szerokości, rozmieszczenie i liczba elektrod: 16 x 64, co umożliwiło wykonywanie pomiarów w 1024 punktach. Czujnik został umieszczony w eksperymentalnej kolumnie ze złożem fluidyzowanym i użyty do monitorowania reżimów przepływu. W trakcie eksperymentów czujnik podłączono do nowo opracowanego systemu elektronicznego umożliwiającego pomiar pojemności elektrycznej pomiędzy elektrodami. Działanie systemu pomiarowego było już wcześniej testowane z czujnikami siatkowymi. Ponieważ zaproponowana płaska budowa czujnika sugeruje, że jedynie zmiany blisko jego powierzchni będą widoczne, przeprowadziliśmy także analizę numeryczną czułości czujnika.