蒸汽是汽輪機(jī)的重要工作介質(zhì),蒸汽濕度會直接影響汽輪機(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量技術(shù)具有一定可行性。 

【文章來源】：核動力工程. 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)測聲速逐漸增大，實(shí)測聲速變化分為3個(gè)階段：在0～4 m/s的低速區(qū)域，實(shí)測聲速變化較為平緩，區(qū)間內(nèi)聲速波動率（Δc/c）約為0.4%，測量較為穩(wěn)定；在4～7 m/s流速區(qū)間內(nèi)，實(shí)測聲速的變化比較劇烈，該區(qū)間聲速波動率約為1.2%，測量擾動較大；在7～14 m/s的高流速區(qū)域，實(shí)測聲速明顯趨于穩(wěn)定，其聲速波動率小于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測量結(jié)果的影響。

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
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本文編號：3221502