实用氦气声学温度计初步研究
发布时间:2025-03-19 04:57
对高温气冷堆堆芯温度的可靠测量是目前的技术难题之一。传统温度计依靠实验室标定的材料特性与温度的关系进行测温,然而,长期暴露在高温、高辐照环境中,其测温材料的性质会发生改变且得不到及时校准,温度传感器易发生漂移甚至失效。气体声学温度计通过测量单原子气体的声速可以直接获得热力学温度;由于气冷堆内氦气介质相对稳定,利用氦气声速获得温度具有较高的可靠性。针对实用氦气声学温度计开展了初步研究,基于圆柱声学共鸣法设计了实用声学温度计测试系统,采用声波导管声学传感器测量了488 K至806 K圆柱共鸣腔内氦气的声学共振频率,修正了热边界层和粘性边界层的影响;基于量子力学从头算得到的氦气声学维里状态方程,获得了热力学温度。对氦气共振频率的测量相对标准偏差小于0. 07%,温度测量的信噪比可满足需求,声学温度计与热电偶测温结果差异小于1%。研究结果为未来持续开展极端环境下气体声学温度计的应用研究提供了支持。
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【部分图文】:
本文编号:4036697
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图4 热力学温度与热电偶测温结果的相对差异
本文建立了一套实用氦气声学温度计测试系统,采用圆柱声学谐振腔,初步开展了488K至806K氦气声学共振频率的测量研究,通过声波导管声学传感器,获得了可接受信噪比的声学共振峰,声学共振频率的测量相对标准偏差在0.07%以内;通过氦气声速获得了热力学温度,与S型热电偶的温度测量差....
图3 氦气声学共振频率测量的相对标准偏差
图2488K和806K(100)模式氦气声学响应共振峰4.2氦气声速和热力学温度测量结果
图2 488 K和806 K(100)模式氦气声学响应共振峰
图3汇总了488K至806K之间4个温度下,氦气声学共振频率7次测量结果的相对标准偏差。从图中可以看出:对氦气声学共振频率测量的相对标准偏差在0.07%以内,即对应实用声学温度计的测量随机偏差。由于声学共振频率对应的是圆柱腔内氦气的平均声速和平均温度,当热电偶指示达到该温度后....
图1 声学共振频率实验测量系统简图
本文建立了一套基于圆柱声学共鸣法的实用氦气声学温度计实验测量系统,见图1所示。具体包括:由圆柱形声学共鸣腔和声波导管组成的实验本体、声学共振频率测量系统、温度控制和测量系统、高温炉、氦气气路、压力控制和测量以及真空配气系统、自动控制和数据采集及分析系统。由于高温气冷堆堆芯温度冷却....
本文编号:4036697
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