為了精準(zhǔn)測(cè)量汽輪機(jī)尾氣蒸汽濕度,本文對(duì)單波長(zhǎng)/雙角度測(cè)量蒸汽濕度的方法進(jìn)行了研究。首先將532nm波長(zhǎng)的入射光發(fā)射至散射區(qū)中,通過(guò)陣列探測(cè)器獲取各個(gè)散射角對(duì)應(yīng)的散射光強(qiáng),再采用Mie散射理論求出水滴質(zhì)量中間半徑;通過(guò)同種方式再求出655nm波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的水滴質(zhì)量中間半徑。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,隨著背壓降低,波長(zhǎng)為532nm的激光器測(cè)量顯示水滴質(zhì)量中間半徑先增后減,波長(zhǎng)為655nm的激光器測(cè)量顯示水滴質(zhì)量中間半徑保持1.6μm左右基本不變。根據(jù)熱力學(xué)原理,波長(zhǎng)為532nm的激光器更符合單波長(zhǎng)雙角度測(cè)量法的要求。 

【文章來(lái)源】：激光雜志. 2016,37(02)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：3 頁(yè)

【部分圖文】：

單波長(zhǎng)/雙角度測(cè)量實(shí)驗(yàn)示意圖

教ü夤β始品直鴝?散射光功率以及透射光功率進(jìn)行探測(cè)。3實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析實(shí)驗(yàn)獲得了不同工況下蒸汽發(fā)生器內(nèi)濕蒸汽沿射流方向的水滴變化情況。在實(shí)際操作過(guò)程中，首先設(shè)定濕蒸汽發(fā)生器背壓為0.3MPa，調(diào)節(jié)背壓分別為0.3MPa、0.4MPa、0.5MPa、0.6MPa，通過(guò)對(duì)背壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，在沿噴嘴方向的不同截面處，選定距離碰嘴分別為50mm、200mm、350mm、500mm的位置，再使用650nm激光器以及532nm激光器分別進(jìn)行測(cè)量，從而可以獲得不同工況下濕蒸汽發(fā)生器內(nèi)4個(gè)截面對(duì)應(yīng)的散射光強(qiáng)和透射光強(qiáng)。通過(guò)對(duì)探測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，最終得到了如圖2所示的曲線。(a)532nm波長(zhǎng)的散透比曲線圖(b)650nm波長(zhǎng)的散透比曲線圖圖2散透比曲線變化圖如圖2所示，波長(zhǎng)為532nm的散透比相對(duì)于650nm而言，其整體變化趨勢(shì)更加明顯。圖2a為532nm波長(zhǎng)的散透比在各個(gè)截面的變化曲線，圖中任一曲線都表示同一背壓在各個(gè)截面所測(cè)得的數(shù)據(jù)，分別用S1～S4表示不同截面。當(dāng)各個(gè)截面距離噴嘴越遠(yuǎn)時(shí)，散透比先減小后增大。圖1b中650nm激光所測(cè)散透比的曲線走勢(shì)同圖2a走勢(shì)基本相同，均表現(xiàn)為先減后增，可是在不同背壓下，650nm激光所測(cè)得的數(shù)據(jù)規(guī)律性較差，其散透比較為接近，甚至出現(xiàn)重疊現(xiàn)象。根據(jù)對(duì)圖2中的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，即將截面S1－S420黃竹青等:基于單波長(zhǎng)/雙角度法測(cè)濕蒸氣的波長(zhǎng)選擇研究《激光雜志》2016年第37卷第2期LASEＲJOUＲNAL(Vol.37．No.2.2016)

http∶∥www．laserjournal．cn和背壓0.3Mpa至0.6Mpa中的數(shù)據(jù)代入(1)～(8)式中，就能夠求出各個(gè)工況下不同截面的水滴質(zhì)量中間半徑，其變化曲線如下圖所示:(a)532nm波長(zhǎng)的水滴質(zhì)量中間半徑圖(b)650nm波長(zhǎng)的水滴質(zhì)量中間半徑圖圖3水滴質(zhì)量中間半徑變化曲線圖根據(jù)圖3水滴質(zhì)量中間半徑曲線圖能夠發(fā)現(xiàn)，532nm激光測(cè)得的水滴質(zhì)量中間半徑要比650nm波長(zhǎng)的變化趨勢(shì)更加明顯，更富有規(guī)律性。其中，532nm激光測(cè)得的水滴質(zhì)量中間半徑保持在0.7～1.3μm區(qū)間內(nèi)，而650nm激光測(cè)得的水滴質(zhì)量中間半徑保持在0.9μm至1.8μm區(qū)間內(nèi)。圖3a為532nm激光測(cè)得的水滴質(zhì)量中間半徑變化曲線圖，從圖中可以看出，隨著背壓降低，532nm激光測(cè)得的水滴質(zhì)量中間半徑先增后降。在0.6Mpa至0.4Mpa區(qū)間中，水滴質(zhì)量中間半徑慢慢增大，這是由于背壓降低，焓降升高，水滴質(zhì)量中間半徑增加;在0.4Mpa至0.3Mpa范圍內(nèi)，水滴質(zhì)量中間半徑隨背壓降低而減小，這是因?yàn)閷?shí)驗(yàn)用到的漸縮型噴嘴流出的蒸汽無(wú)法超過(guò)音速，于是在噴嘴內(nèi)蒸汽達(dá)到音速便不再膨脹，剩下的焓降在噴嘴外對(duì)蒸汽進(jìn)行加熱，從而使水滴質(zhì)量中間半徑減小［17－18］。圖3b為650nm激光測(cè)得的水滴質(zhì)量中間半徑分布曲線，圖中水滴質(zhì)量中間半徑保持在1.6μm上下浮動(dòng)，曲線變化不明顯，主要因?yàn)?50nm波長(zhǎng)的激光相對(duì)于532nm而言，極容易被濕蒸汽吸收，從而使得散射光衰減加強(qiáng)，所測(cè)散透比降低，最終導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生較大誤差。4結(jié)論本文采用單波長(zhǎng)/雙角度法測(cè)量了濕蒸汽發(fā)生器內(nèi)蒸汽濕度，獲得了各個(gè)截面在不同工況下的散透比曲線圖和水滴質(zhì)量中間半徑曲線圖，在分析數(shù)據(jù)結(jié)果的基礎(chǔ)上，得出以下結(jié)論:(1)使用單波長(zhǎng)/雙角度法可以測(cè)得變工況下蒸汽發(fā)生器內(nèi)濕蒸汽的散透比，隨著噴嘴距離的增加，散透比先

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本文編號(hào)：3306374