蒸汽是汽輪機(jī)的重要工作介質(zhì),蒸汽濕度會(huì)直接影響汽輪機(jī)組的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,因此實(shí)現(xiàn)蒸汽濕度的可靠、在線測(cè)量具有重要意義。為了驗(yàn)證基于超聲波聲速法的氣液兩相流濕度測(cè)量技術(shù)可行性,首先通過引入一些必要假設(shè)條件,初步提出了聲速法濕度測(cè)量技術(shù)理論模型,理論分析表明,介質(zhì)濕度僅是關(guān)于聲速、溫度和壓力3個(gè)直接變量的函數(shù),直接測(cè)量變量較少,模型整體結(jié)構(gòu)比較清晰;在此基礎(chǔ)上,以空氣-液滴為對(duì)象開展冷態(tài)實(shí)驗(yàn)研究,進(jìn)一步驗(yàn)證了該技術(shù)方案的可行性。實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明,隨著濕度的增加,介質(zhì)聲速逐漸減小,兩者具有較強(qiáng)的線性關(guān)系,在0～20%的濕度范圍內(nèi),聲速變化量約為22 m/s,基于超聲波聲速法的兩相流濕度測(cè)量技術(shù)具有一定可行性。 

【文章來源】：核動(dòng)力工程. 2020,41(03)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

濕度變化對(duì)聲速的影響

由圖8可知，總體上，計(jì)算聲速值略大于實(shí)驗(yàn)值，且隨著介質(zhì)濕度的增加，相同工況下實(shí)驗(yàn)值與計(jì)算值之差逐漸增大，這主要由兩方面因素造成：(1)與理論計(jì)算時(shí)假定氣液兩相流具有均勻密度不同，實(shí)驗(yàn)工況下，并不能保證空氣-液滴介質(zhì)嚴(yán)格地均勻分布，這會(huì)使得聲道局部濕度小于平均值，由于聲波更傾向于沿著濕度更小的聲道向前傳播，故而導(dǎo)致實(shí)測(cè)聲速值偏大，且標(biāo)定平均濕度越大，這種現(xiàn)象也就越明顯；(2)理論模型是以空氣-液滴為研究對(duì)象進(jìn)行建模的，但在實(shí)驗(yàn)環(huán)境下，由于蒸騰作用，系統(tǒng)中不可避免地會(huì)混入一定比例的水蒸氣，占用一定的氣相空間，且由于在選定的實(shí)驗(yàn)條件下，水蒸氣介質(zhì)聲速要大于空氣介質(zhì)聲速，故導(dǎo)致實(shí)測(cè)聲速值偏大。由圖8可知，理論計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的趨勢(shì)符合較好，兩者最大誤差為4.2%，說明所構(gòu)建的理論模型模型具有一定的可信度。4 結(jié)論

由圖6可知，隨著流速的增加，兩相流體介質(zhì)實(shí)測(cè)聲速逐漸增大，實(shí)測(cè)聲速變化分為3個(gè)階段：在0～4 m/s的低速區(qū)域，實(shí)測(cè)聲速變化較為平緩，區(qū)間內(nèi)聲速波動(dòng)率（Δc/c）約為0.4%，測(cè)量較為穩(wěn)定；在4～7 m/s流速區(qū)間內(nèi)，實(shí)測(cè)聲速的變化比較劇烈，該區(qū)間聲速波動(dòng)率約為1.2%，測(cè)量擾動(dòng)較大；在7～14 m/s的高流速區(qū)域，實(shí)測(cè)聲速明顯趨于穩(wěn)定，其聲速波動(dòng)率小于0.3%。實(shí)驗(yàn)所采用的超聲傳感器在0～4 m/s的低速區(qū)域和7～14 m/s的高流速區(qū)間內(nèi)工作最為穩(wěn)定，故實(shí)驗(yàn)將使介質(zhì)流速控制在該區(qū)域，以盡量降低流速變化對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]蒸汽干度測(cè)量方法概述[J]. 邱麗燦,張輪亭.  當(dāng)代化工. 2016(03)
[2]凝結(jié)法與加熱法測(cè)蒸汽干度的比較[J]. 石凱旋,袁益超,顧善春.  能源工程. 2015(06)
[3]氣液兩相流中的聲速研究[J]. 陶蓓,陳德華,車承軒,王秀明.  應(yīng)用聲學(xué). 2015(04)
[4]聲學(xué)法測(cè)量濕蒸汽干度可行性研究[J]. 韓建,何學(xué)蘭,黃穎.  化工自動(dòng)化及儀表. 2014(03)
[5]流動(dòng)濕蒸汽濕度諧振腔微擾法測(cè)量的實(shí)驗(yàn)研究[J]. 田松峰,韓中合,楊昆.  動(dòng)力工程. 2005(02)
[6]氣/液兩相流動(dòng)中的聲速[J]. 趙建福,李煒.  應(yīng)用基礎(chǔ)與工程科學(xué)學(xué)報(bào). 1999(03)
[7]能同時(shí)測(cè)量低壓汽輪機(jī)內(nèi)流場(chǎng)和濕度的聯(lián)合探針的研制及實(shí)驗(yàn)研究[J]. 蔡小舒,王乃寧.  動(dòng)力工程. 1999(03)
[8]應(yīng)用光學(xué)法飽和蒸汽濕度儀測(cè)量汽輪機(jī)末級(jí)蒸汽濕度[J]. 衛(wèi)敬明,張志偉,蔡小舒,鄭剛,王乃寧,楊其國(guó),侯少華,汪洋.  動(dòng)力工程. 1997(04)
[9]光學(xué)式水蒸汽濕度測(cè)量?jī)x的研制[J]. 林之融,莊錦祥.  廈門大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 1996(04)
[10]采用標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置測(cè)量濕飽和蒸汽的干度校正方法[J]. 王俊杰.  儀器儀表與分析監(jiān)測(cè). 1987(01)

碩士論文
[1]基于雙區(qū)加熱法的核電站汽輪機(jī)蒸汽濕度測(cè)量的方法研究[D]. 肖湘.湖南大學(xué) 2007



本文編號(hào)：3221502