Hoppa till huvudinnehåll
RISE logo
Projekt Magnetposition

Magnetposition

RISE har utvecklat ett högupplöst sensorsystem för att följa en magnetisk markörs position och orientering i tre dimensioner. Detta sensorsystem kan finna flera användningsområden inom forskning och industri. Systemet kan skräddarsys och optimeras för kundens behov.

Fluidiserad bädd med MPT-system på RISE
Mindre demonstrator för fluidiserad bädd med bronspulver. Fluidiseringen sker med tryckluft som tillförs underifrån genom porös platta. Sensorsystemet monterat på utsidan möjliggör exakt spårning av en magnetisk markör i bädden.

Hittills har systemet använts inom energiforskning vid studier av fluidiserade bäddar, men det finns ytterligare användningsområden inom exempelvis läkemedelsindustrin. Även flöden inom industriprocesser generellt kan vara aktuella att utvärdera med denna teknik. Partner till RISE under utvecklingen av detta system har varit Chalmers Energiteknik, som arbetar med optimering av förbränningsprocesser av biobränslen, med mera. Tekniken är mogen att gå vidare till forskarmiljöer i större skala.

Kort beskrivning av tekniken

Magnetfältet från en permanentmagnet kan beskrivas matematiskt. Genom att mäta detta fält med minst 2 olika fasta sensormoduler, kan den magnetiska markörens position och orientering i jämförelse med sensormodulerna beräknas.

Tekniken lämpar sig för applikationer där markören kan befinna sig upp till 1 m från närmaste sensormodul, och där omgivande metalliska objekt är omagnetiska (aluminium, rostfritt stål, mässing, etc.).

Fördelar med systemet är att markören är passiv och robust (inget batteri eller elektronik), samt att det är okänsligt för elektriskt ledande material mellan magnet och sensor (vatten, metall, etc.) - till skillnad från system som är beroende av radioöverföring.


Applikationsexempel: 

Analys av fluidiserad bädd

RISE har tillsammans med Chalmers Energiteknik, utvecklat teknik för högupplöst 3D-spårning av en partikel i fluidiserade bäddar, Magnetic Particle Tracking (MPT).


Fluidiserad bädd med MPT-system på Chalmers
Till vänster: Fluidiserad bädd ”S13” på Chalmers, som används för att analysera förbränning och energilagring. Ca 3 m hög, 1x0.5 m i sida. Till höger: Ett nätverk av känsliga magnetiska sensorer från RISE strömmar positionsdata till användarens PC.

Fluidiserade bäddar används vid förbränning och förgasning vid tex värmeverk och biogasanläggningar, men även vid syntetisering av organiska föreningar, polymerisering, pyrolysering och torkning.

En fluidiserad bädd består av en stor mängd partiklar, ofta sand eller liknande. Luftströmmar underifrån sätter partiklarna i rörelse som ger massan flytande egenskaper och därmed enkel att flytta i vertikal riktning.

Fluidiserade testbäddars förmåga att effektivt omvandla förnybara drivmedel såsom biomassa gör dem till en viktig faktor i det framtida energisystemet. Detta sätt att blanda stora mängder material under förbränning/förgasning öppnar för storskalig produktion av förnybar värme och kraft, samt CO₂-neutralt biodrivmedel för transportsektorn. Tekniken förhindrar även energiförluster genom jämn fördelning av partiklarna.


Magnetisk Partikelspårning i S13
En magnetisk partikel spårad i sin rörelse under ett par minuter i fluidiserad bädd ”S13”.

För att verifiera teoretiska modeller använder man sig av miniatyriserade fluidiserade bäddar med bronspulver som fluidiseras vid rumstemperatur av tryckluft underifrån. Dessa testbäddar är mycket effektiva verktyg för att studera bränsleomblandning, tillsammans med noggranna diagnostiska metoder.

Genom att med mätsystemet följa markörens rörelse i den fluidiserade bädden under en längre tid, kan statistik tas fram på dess rörelsemönster. Upplösning blev ca. +/- 3 mm i detta projekt.


    Publikationer med RISE MPT-teknik

    • Magnetic tracer-particle tracking in a fluid dynamically down-scaled bubbling fluidized bed; Erik Sette, David Pallarès, Filip Johnsson, Fredrik Ahrentorp, Anders Ericsson, Christer Johansson; Fuel Processing Technology, 2015 138, 368-377, doi.org/10.1016/j.fuproc.2015.06.016
    • Magnetic tracking of a fuel particle in a fluid-dynamically down-scaled fluidized bed; Anna Köhler, David Pallarès, and Filip Johnsson; Fuel Processing Technology, 2017, 162 (147-156), doi.org/10.1016/j.fuproc.2017.03.018
    • Experimental characterization of axial fuel mixing in fluidized beds by magnetic particle tracking; Anna Köhler, Alexander Rasch, David Pallarès, and Filip Johnsson; Powder Technology, 2017, 316 (492-499), doi.org/10.1016/j.powtec.2016.12.093.
    • Modeling Axial Mixing of Fuel Particles in the Dense Region of a Fluidized Bed; Anna Köhler, David Pallarès, and Filip Johnsson; Energy & Fuels 2020 34 (3), 3294-3304, DOI: 10.1021/acs.energyfuels.9b04194
    • Determination of the Apparent Viscosity of Dense Gas-Solids Emulsion by Magnetic Particle Tracking; Anna Köhler, David Pallarès and Filip Johnsson; 23rd International Conference on Fluidized Bed Conversion, Seoul, Korea, 2018
    • Rheological effects of the gas-fluidized bed emulsion on falling and rising spheres; Anna Köhler, Diana Carolina Guío-Pérez, Anna Prati, Michele Larcher, David Pallarès; Submitted to Powder Technology.

    Sammanfattning

    Projektnamn

    Magnetposition

    Status

    Avslutat

    Region

    Västra Götalandsregionen

    RISE roll i projektet

    Utvecklare/Leverantör

    Projektstart

    Varaktighet

    2 år

    Total budget

    400kkr

    Finansiärer

    Chalmers Tekniska Högskola

    Projektmedlemmar

    Bidrar till FN:s hållbarhetsmål

    9.Hållbar industri, innovationer och infrastruktur
    11.Hållbara städer och samhällen
    13.Bekämpa klimatförändringarna
    Fredrik Ahrentorp

    Kontaktperson

    Fredrik Ahrentorp

    Forskare

    Läs mer om Fredrik

    Kontakta Fredrik

    * Obligatoriskt Genom att skicka in formuläret behandlar RISE dina personuppgifter.

    Christian Jonasson

    Kontaktperson

    Christian Jonasson

    Senior scientist

    Läs mer om Christian

    Kontakta Christian

    * Obligatoriskt Genom att skicka in formuläret behandlar RISE dina personuppgifter.