【摘要】：二氧化碳等溫室氣體排放量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性不僅關(guān)系到國家相關(guān)減排控制指標(biāo)的實現(xiàn),也關(guān)系到一個國家是否真實達到溫室氣體減排承諾及國家內(nèi)部碳交易的公平性。據(jù)統(tǒng)計,在我國通過煙氣排入大氣中的二氧化碳約占全國總排放量的75%以上,因此準(zhǔn)確計量煙氣中二氧化碳排放量十分關(guān)鍵。煙氣中溫室氣體濃度的測量準(zhǔn)確度較高,主要的不確定度來源來自煙氣流量測量不確定度。S型皮托管因口徑大而不易堵塞、易安裝、易維護等諸多優(yōu)點,通常在工業(yè)上使用S型皮托管作為煙氣測量的主要儀器。美國環(huán)�？偩诸C布的EPA方法2中假定S型皮托管的校準(zhǔn)系數(shù)為0.84且恒定不變或者使用低湍流度風(fēng)洞在沒有流速攻角的情況下進行標(biāo)定。但是實際研究發(fā)現(xiàn)S型皮托管的校準(zhǔn)系數(shù)是隨著流速、流速攻角發(fā)生變化的,橫向流動對S型皮托管的校準(zhǔn)系數(shù)有著很大的影響。本論文基于大口徑煙氣流量模擬風(fēng)洞裝置,系統(tǒng)研究了不同結(jié)構(gòu)形式的皮托管對校準(zhǔn)系數(shù)的影響。2017年初,中國計量科學(xué)研究院建立了一套大口徑煙氣流量模擬風(fēng)洞裝置,該裝置以多普勒激光測速系統(tǒng)(簡稱“LDV”)為原級標(biāo)準(zhǔn),然后分別將速度量值傳遞給皮托管,將流量量值傳遞給flowsic 600超聲波流量計。風(fēng)機作為裝置的動力源,對三種風(fēng)機打開方式下裝置流量的穩(wěn)定性展開了實驗探究,確定了使測試段流量最為穩(wěn)定的風(fēng)機打開方式—單開風(fēng)機A作為皮托管試驗的動力源。其次,對常規(guī)S型皮托管的校準(zhǔn)系數(shù)在該裝置下的不確定度進行了評定,其不確定度為0.37%。基于該大口徑風(fēng)洞標(biāo)準(zhǔn)裝置的測試能力,選取了7根常規(guī)S型皮托管模型與5根菱形皮拖管模型,在1.0~30m/s的流速范圍內(nèi),研究了皮托管的幾何結(jié)構(gòu)對校準(zhǔn)系數(shù)的影響,結(jié)果顯示:(1)對于常規(guī)S型皮托管而言,改變總、靜壓孔間的孔距與管內(nèi)徑對校準(zhǔn)系數(shù)有一定的影響,而改變管的曲率半徑對校準(zhǔn)系數(shù)基本無影響。當(dāng)孔距縮短時,其校準(zhǔn)系數(shù)的值變小且愈發(fā)趨于一致,總、靜壓孔間的差壓變大;當(dāng)管內(nèi)徑減小時,其校準(zhǔn)系數(shù)的值變小而一致性變差,總、靜孔間的差壓變大。(2)對于菱形皮托管而言,改變總、靜壓孔的斜面角度對校準(zhǔn)系數(shù)有一定的影響,校準(zhǔn)系數(shù)隨流速的增大而增大。當(dāng)總壓孔的斜面角度增大時,其校準(zhǔn)系數(shù)變小,總、靜壓間的差壓變大;當(dāng)靜壓孔的斜面角度增大時,其校準(zhǔn)系數(shù)k先變小后變大,對應(yīng)的差壓壓力系數(shù)先變大后變小,靜壓孔的壓力先變小后變大。(3)比較常規(guī)與菱形兩種類型的S型皮托管模型容易發(fā)現(xiàn),常規(guī)皮托管與菱形皮托管的結(jié)構(gòu)形式對校準(zhǔn)系數(shù)的影響各有優(yōu)劣。常規(guī)皮托管校準(zhǔn)系數(shù)的一致性比菱形皮托管的更好,波動性更小;菱形皮拖管的差壓要比常規(guī)皮托管的更大,靈敏度更高,測速范圍更廣。
【學(xué)位授予單位】：河北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TH815
【圖文】：

傳遞給 flowsic 600 超聲波流量計。該裝置可實現(xiàn)最大流量 100000 m/h 的測量能力，其測速范圍為 0.5～70m/s�；跓煔饬髁磕M風(fēng)洞裝置的測量能力，本論文實驗系統(tǒng)以該風(fēng)洞裝置為基礎(chǔ)，對各種不同幾何結(jié)構(gòu)形式的皮托管展開相關(guān)測試，從而了解皮托管本身的測試性能。2.1 大口徑煙氣流量模擬風(fēng)洞裝置的建立煙氣流量模擬風(fēng)洞裝置的平面結(jié)構(gòu)簡圖如圖 2.1 所示，現(xiàn)場裝置圖如圖 2.2所示。該風(fēng)洞裝置的主要構(gòu)架有噴嘴段、激光多普勒測速儀（LDV）原級標(biāo)準(zhǔn)及三維皮托管（Pitot tube）管段、超聲波標(biāo)準(zhǔn)流量計管段、擾流裝置、被測表測試段、風(fēng)量調(diào)節(jié)段等。本論文的實驗系統(tǒng)主要集中在激光多普勒流速儀（LDV）標(biāo)準(zhǔn)流量及三維皮托管（Pitot tube）管段。該裝置以 Labview 系統(tǒng)軟件和 LDV 測速軟件作為控制軟件平臺，可以實現(xiàn)遠程調(diào)控。

圖 2.2 煙氣流量模擬風(fēng)洞現(xiàn)場裝置圖1.1 噴嘴段的設(shè)計噴嘴段主要包括入口段、整流段、收縮段三部分，該設(shè)計是依風(fēng)洞規(guī)格要V 測試段口徑出口 0.8m，最大風(fēng)量需達 100000 m3/h，噴嘴段流場質(zhì)量的好接決定煙氣流量模型裝置性能的優(yōu)劣。其中，整流段設(shè)計包括蜂巢網(wǎng)與四層整流網(wǎng)。整流段的主要作用在于保證能夠平行通過風(fēng)洞軸線，把流場中較大渦旋打破成小渦旋，可降低氣流的紊度，保證測試流場的均勻穩(wěn)定。蜂巢網(wǎng)的結(jié)構(gòu)型式可為圓形、方形和六角常六角形蜂巢網(wǎng)壓損系數(shù)最小，設(shè)計時蜂巢尺寸口徑和長度比值約 5 至 1設(shè)計采用六角形蜂巢網(wǎng)孔徑為 3/8cm，通常網(wǎng)目越細(xì)，紊流強度越小，整流也越好。收縮段設(shè)計出口為 0.8 m，入口為 2.4 m，收縮段的主要作用是均勻使氣流

LDV 測試管段的設(shè)計口徑為 0.8m，長 2.6 m，在離測試段入口 15 cm 位置處每隔90 度設(shè)計有 4 座直徑為 15 cm 觀測視窗，在離測試段入口 119 cm 位置處每隔 90度設(shè)計有 3 座直徑為 15 cm 觀測視窗。同時為了配合 LDV 標(biāo)準(zhǔn)流量測試段與三維皮托管定位測量機構(gòu)，在管道側(cè)面設(shè)計有一座長為 157 cm，寬為 3.3cm 的開槽，該部分裝置如圖 2.3 所示。在三維皮托管定位機構(gòu)的對面設(shè)置了整套風(fēng)洞裝置的原級標(biāo)準(zhǔn)——LDV 測速儀，如圖 2.4 所示。將激光探頭直接架設(shè)在位移平臺之上，探頭正對一透明視窗，激光器發(fā)出的四束光線可透過視窗于管道內(nèi)部交于一點，當(dāng)運動的示蹤粒子經(jīng)過該交點時，可通過頻移換算準(zhǔn)確測出該粒子的運動速度。其中，測試窗的設(shè)計會影響到測量位置的準(zhǔn)確性及 LDV 數(shù)據(jù)的質(zhì)量，于是設(shè)計了玻璃纖維制作的透明視窗，視窗對波長為 400-700nm 的光強透過率大于 95%，使得 LDV 可以測量出風(fēng)洞中運動粒子的軸向速度。

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本文編號：2778500