Instytut Techniki Cieplnej Politechniki Warszawskiej jest jedyną jednostką naukową w Polsce, która prowadzi badania nad Systemem Pojemnościowej Tomografii Komputerowej do wizualizacji płomieni. W zakresie zastosowania tej metody do monitorowania procesów spalania jesteśmy liderem na skalę światową - powiedzieli PAP prof. hab. dr inż. Piotr Wolański oraz dr inż. Zbigniew Gut. Uczeni podsumowali czteroletni projekt badawczo-rozwojowy, na który Narodowe Centrum Badań i Rozwoju (NCBR) przyznało 1 mln zł.

Projekt badawczo-rozwojowy projekt "System Pojemnościowej Tomografii Komputerowej do wizualizacji płomieni" był finansowany przez NCBR z uwagi na jego nowatorski i unikatowy w skali światowej charakter. W latach 2008–2012, w ramach przyznanych funduszy opracowano nowy system pomiarowy, zmodernizowano laboratorium oraz zbadano możliwości systemu zarówno do monitorowania pracy palników przemysłowych jak i silników turbinowo-odrzutowych.

Jak wyjaśnili prof. Wolański i dr Gut, system stanowią trzy główne moduły - komputer, układ pomiarowy oraz zespół czujników (tzw. sensor). Czujnik składa się z zestawu elektrod symetrycznie zamontowanych wokół przestrzeni badawczej, w której będzie przebiegał proces spalania. Każda para elektrod to swoistego rodzaju kondensator powietrzny. Układ pomiarowy ma za zadanie dokonać pomiaru zmian pojemności elektrycznej pomiędzy poszczególnymi parami elektrod. Komputer ma dwie funkcje: nadzoruje pracę systemu pomiarowego oraz używa uzyskanych wyników do rekonstrukcji obrazów tomograficznych, jak również dokonuje analizy otrzymanych wyników.

Wykorzystaniem polskiej technologii zainteresowana jest firma Weishaupt, producent palników gazowych i olejowych oraz systemów grzewczych. W finansowaniu niektórych prac uczestniczył producent silników lotniczych Pratt&Whitney.

"Oczywiście poszukujemy innych podmiotów, gdzie nowa aparatura badawcza zwiększy możliwości oraz poprawi jakość oferowanych urządzeń. Ponadto uzyskane wyniki badań pozwolą zaoferować przedsiębiorstwom nowoczesne usługi badawczo-rozwojowe o światowym standardzie, co doprowadzi do zacieśnienia współpracy pomiędzy sferą badawczo-rozwojową a gospodarką. Liczymy, że współpracę sektora nauki i gospodarki będzie stymulowało utworzenie jednostki, ds. komercjalizacji wyników badań" – mówi szef projektu, prof. Wolański.

Instytut Techniki Cieplnej (ITC) Politechniki Warszawskiej jest jedyną jednostką naukową, w Polsce, która prowadzi takie badania. Na świecie od niedawna prowadzone są podobne prace, jednak ponad dziesięcioletnie doświadczenie polskiego zespołu powoduje, że w zakresie zastosowania Pojemnościowej Tomografii Komputerowej monitorowaniu procesów spalania jesteśmy liderem na skalę światową.

W ramach projektu powstało kilka stanowisk badawczych, wyposażonych w palniki przemysłowe oraz stanowisko zawierające komorę silnika GTD-350. Pozwalają one na zademonstrowanie możliwości systemu. To na nich prowadzone są zajęcia dydaktyczne dla studentów, prace inżynierskie czy magisterskie. W pracach systemem uczestniczyło wielu pracowników z ITC, a także doktorantów i studentów.

"Szczególnie atrakcyjna dla nas była możliwość opracowania unikatowej w skali światowej metody diagnostyki płomieni +on line oraz in situ+ (na miejscu i w czasie rzeczywistym)" – mówi prof. Wolański. Dodaje, że Laboratorium Spalania w ITC jest wiodącym w zakresie badań spalania w świecie. Jego specjalnością jest prowadzenie tych badań zarówno w palnikach przemysłowych jak i w silnikach tłokowych i odrzutowych, a także przekazywanie tej wiedzy studentom kształcącym się w PW.

Sama zasada działania systemu nie może zostać opatentowana. Metodyka pomiarowa w tym rozwiązaniu jest dobrze opisana w różnych publikacja i stosowana jest od kilkunastu lat przez różne ośrodki badawcze. Jednak istnieje możliwość starania się o patent na przemysłowe zastosowanie, wykorzystując istniejącą wiedzę do konkretnego rozwiązania.

Obecnie Pojemnościową Tomografię Komputerową wykorzystuje się głównie do monitorowania przepływów dwufazowych gaz/ropa w przemyśle rafineryjnym oraz w transporcie pneumatycznym. Z przeprowadzonych badań wynika, że umożliwia ona również obrazowanie procesów spalania. Głównymi odbiorcami systemu będą zatem przedsiębiorstwa zajmujące się produkcją palników przemysłowych. Uczeni liczą na zainteresowanie branży energetycznej i przemysłu rafineryjnego. System można zaadaptować do istniejących już systemów grzewczych. Producenci silników lotniczych, którym zależy na wdrożeniach, mogą zainwestować w dalszy rozwój badań.