基于单波长/双角度法测湿蒸气的波长选择研究
发布时间：2021-07-27 19:10
为了精准测量汽轮机尾气蒸汽湿度,本文对单波长/双角度测量蒸汽湿度的方法进行了研究。首先将532nm波长的入射光发射至散射区中,通过阵列探测器获取各个散射角对应的散射光强,再采用Mie散射理论求出水滴质量中间半径;通过同种方式再求出655nm波长对应的水滴质量中间半径。实验结果表明,随着背压降低,波长为532nm的激光器测量显示水滴质量中间半径先增后减,波长为655nm的激光器测量显示水滴质量中间半径保持1.6μm左右基本不变。根据热力学原理,波长为532nm的激光器更符合单波长双角度测量法的要求。
【文章来源】：激光杂志. 2016,37(02)北大核心
【文章页数】：3 页
【部分图文】：
单波长/双角度测量实验示意图
教ü夤β始品直鸲?散射光功率以及透射光功率进行探测。3实验结果与分析实验获得了不同工况下蒸汽发生器内湿蒸汽沿射流方向的水滴变化情况。在实际操作过程中，首先设定湿蒸汽发生器背压为0.3MPa，调节背压分别为0.3MPa、0.4MPa、0.5MPa、0.6MPa，通过对背压进行调节，在沿喷嘴方向的不同截面处，选定距离碰嘴分别为50mm、200mm、350mm、500mm的位置，再使用650nm激光器以及532nm激光器分别进行测量，从而可以获得不同工况下湿蒸汽发生器内4个截面对应的散射光强和透射光强。通过对探测数据进行处理，最终得到了如图2所示的曲线。(a)532nm波长的散透比曲线图(b)650nm波长的散透比曲线图图2散透比曲线变化图如图2所示，波长为532nm的散透比相对于650nm而言，其整体变化趋势更加明显。图2a为532nm波长的散透比在各个截面的变化曲线，图中任一曲线都表示同一背压在各个截面所测得的数据，分别用S1～S4表示不同截面。当各个截面距离喷嘴越远时，散透比先减小后增大。图1b中650nm激光所测散透比的曲线走势同图2a走势基本相同，均表现为先减后增，可是在不同背压下，650nm激光所测得的数据规律性较差，其散透比较为接近，甚至出现重叠现象。根据对图2中的数据进行计算，即将截面S1－S420黄竹青等:基于单波长/双角度法测湿蒸气的波长选择研究《激光杂志》2016年第37卷第2期LASEＲJOUＲNAL(Vol.37．No.2.2016)
http∶∥www．laserjournal．cn和背压0.3Mpa至0.6Mpa中的数据代入(1)～(8)式中，就能够求出各个工况下不同截面的水滴质量中间半径，其变化曲线如下图所示:(a)532nm波长的水滴质量中间半径图(b)650nm波长的水滴质量中间半径图图3水滴质量中间半径变化曲线图根据图3水滴质量中间半径曲线图能够发现，532nm激光测得的水滴质量中间半径要比650nm波长的变化趋势更加明显，更富有规律性。其中，532nm激光测得的水滴质量中间半径保持在0.7～1.3μm区间内，而650nm激光测得的水滴质量中间半径保持在0.9μm至1.8μm区间内。图3a为532nm激光测得的水滴质量中间半径变化曲线图，从图中可以看出，随着背压降低，532nm激光测得的水滴质量中间半径先增后降。在0.6Mpa至0.4Mpa区间中，水滴质量中间半径慢慢增大，这是由于背压降低，焓降升高，水滴质量中间半径增加;在0.4Mpa至0.3Mpa范围内，水滴质量中间半径随背压降低而减小，这是因为实验用到的渐缩型喷嘴流出的蒸汽无法超过音速，于是在喷嘴内蒸汽达到音速便不再膨胀，剩下的焓降在喷嘴外对蒸汽进行加热，从而使水滴质量中间半径减小［17－18］。图3b为650nm激光测得的水滴质量中间半径分布曲线，图中水滴质量中间半径保持在1.6μm上下浮动，曲线变化不明显，主要因为650nm波长的激光相对于532nm而言，极容易被湿蒸汽吸收，从而使得散射光衰减加强，所测散透比降低，最终导致实验结果产生较大误差。4结论本文采用单波长/双角度法测量了湿蒸汽发生器内蒸汽湿度，获得了各个截面在不同工况下的散透比曲线图和水滴质量中间半径曲线图，在分析数据结果的基础上，得出以下结论:(1)使用单波长/双角度法可以测得变工况下蒸汽发生器内湿蒸汽的散透比，随着喷嘴距离的增加，散透比先
【参考文献】：
期刊论文
[1]后向散射法测量湿蒸汽的实验优化方案的研究[J]. 黄竹青,丁涛,蔡成,黄章俊. 激光杂志. 2015(01)
[2]异轴角散射法测量湿蒸气参量的方法研究[J]. 杨颖,黄竹青,曹小玲. 激光技术. 2014(03)
[3]基于激光后向散射测量蒸汽湿度的仿真研究[J]. 焦烨,黄竹青,曹小玲,蔡成,刘芳艳. 激光技术. 2013(03)
[4]基于CCD的蒸汽湿度及水滴直径测量[J]. 黄竹青,曹小玲,杨继明,吴伟,夏侯国伟,胡峰,周臻. 光电工程. 2010(04)
[5]流动蒸汽湿度测量方法的研究与比较[J]. 宁德亮,高雷,刘新全. 热能动力工程. 2009(02)
[6]一种新型汽轮机湿蒸汽测量探针系统[J]. 宁廷保,蔡小舒,尚志涛,吴广臣,宋延勇. 热力发电. 2008(07)
[7]汽轮机内湿蒸汽实验测量技术现状[J]. 张弘,蔡小舒,王夕华. 热力透平. 2007(01)
[8]激光散射理论在汽轮机蒸汽湿度及水滴直径测量中的应用[J]. 黄竹青,杨继明,孙春生,黄宗升,胡春生,贾宏进. 动力工程. 2006(02)
[9]探测器点阵法测量激光光斑参数的仿真[J]. 黄宗升,秦石乔,王省书. 强激光与粒子束. 2005(03)
博士论文
[1]基于光散射的汽轮机湿蒸汽特性测量方法研究[D]. 黄竹青.国防科学技术大学 2010
硕士论文
[1]汽轮机排汽湿度在线监测系统的研究[D]. 韩飞.东北电力大学 2010
本文编号：3306374
【文章来源】：激光杂志. 2016,37(02)北大核心
【文章页数】：3 页
【部分图文】：
单波长/双角度测量实验示意图
教ü夤β始品直鸲?散射光功率以及透射光功率进行探测。3实验结果与分析实验获得了不同工况下蒸汽发生器内湿蒸汽沿射流方向的水滴变化情况。在实际操作过程中，首先设定湿蒸汽发生器背压为0.3MPa，调节背压分别为0.3MPa、0.4MPa、0.5MPa、0.6MPa，通过对背压进行调节，在沿喷嘴方向的不同截面处，选定距离碰嘴分别为50mm、200mm、350mm、500mm的位置，再使用650nm激光器以及532nm激光器分别进行测量，从而可以获得不同工况下湿蒸汽发生器内4个截面对应的散射光强和透射光强。通过对探测数据进行处理，最终得到了如图2所示的曲线。(a)532nm波长的散透比曲线图(b)650nm波长的散透比曲线图图2散透比曲线变化图如图2所示，波长为532nm的散透比相对于650nm而言，其整体变化趋势更加明显。图2a为532nm波长的散透比在各个截面的变化曲线，图中任一曲线都表示同一背压在各个截面所测得的数据，分别用S1～S4表示不同截面。当各个截面距离喷嘴越远时，散透比先减小后增大。图1b中650nm激光所测散透比的曲线走势同图2a走势基本相同，均表现为先减后增，可是在不同背压下，650nm激光所测得的数据规律性较差，其散透比较为接近，甚至出现重叠现象。根据对图2中的数据进行计算，即将截面S1－S420黄竹青等:基于单波长/双角度法测湿蒸气的波长选择研究《激光杂志》2016年第37卷第2期LASEＲJOUＲNAL(Vol.37．No.2.2016)
http∶∥www．laserjournal．cn和背压0.3Mpa至0.6Mpa中的数据代入(1)～(8)式中，就能够求出各个工况下不同截面的水滴质量中间半径，其变化曲线如下图所示:(a)532nm波长的水滴质量中间半径图(b)650nm波长的水滴质量中间半径图图3水滴质量中间半径变化曲线图根据图3水滴质量中间半径曲线图能够发现，532nm激光测得的水滴质量中间半径要比650nm波长的变化趋势更加明显，更富有规律性。其中，532nm激光测得的水滴质量中间半径保持在0.7～1.3μm区间内，而650nm激光测得的水滴质量中间半径保持在0.9μm至1.8μm区间内。图3a为532nm激光测得的水滴质量中间半径变化曲线图，从图中可以看出，随着背压降低，532nm激光测得的水滴质量中间半径先增后降。在0.6Mpa至0.4Mpa区间中，水滴质量中间半径慢慢增大，这是由于背压降低，焓降升高，水滴质量中间半径增加;在0.4Mpa至0.3Mpa范围内，水滴质量中间半径随背压降低而减小，这是因为实验用到的渐缩型喷嘴流出的蒸汽无法超过音速，于是在喷嘴内蒸汽达到音速便不再膨胀，剩下的焓降在喷嘴外对蒸汽进行加热，从而使水滴质量中间半径减小［17－18］。图3b为650nm激光测得的水滴质量中间半径分布曲线，图中水滴质量中间半径保持在1.6μm上下浮动，曲线变化不明显，主要因为650nm波长的激光相对于532nm而言，极容易被湿蒸汽吸收，从而使得散射光衰减加强，所测散透比降低，最终导致实验结果产生较大误差。4结论本文采用单波长/双角度法测量了湿蒸汽发生器内蒸汽湿度，获得了各个截面在不同工况下的散透比曲线图和水滴质量中间半径曲线图，在分析数据结果的基础上，得出以下结论:(1)使用单波长/双角度法可以测得变工况下蒸汽发生器内湿蒸汽的散透比，随着喷嘴距离的增加，散透比先
【参考文献】：
期刊论文
[1]后向散射法测量湿蒸汽的实验优化方案的研究[J]. 黄竹青,丁涛,蔡成,黄章俊. 激光杂志. 2015(01)
[2]异轴角散射法测量湿蒸气参量的方法研究[J]. 杨颖,黄竹青,曹小玲. 激光技术. 2014(03)
[3]基于激光后向散射测量蒸汽湿度的仿真研究[J]. 焦烨,黄竹青,曹小玲,蔡成,刘芳艳. 激光技术. 2013(03)
[4]基于CCD的蒸汽湿度及水滴直径测量[J]. 黄竹青,曹小玲,杨继明,吴伟,夏侯国伟,胡峰,周臻. 光电工程. 2010(04)
[5]流动蒸汽湿度测量方法的研究与比较[J]. 宁德亮,高雷,刘新全. 热能动力工程. 2009(02)
[6]一种新型汽轮机湿蒸汽测量探针系统[J]. 宁廷保,蔡小舒,尚志涛,吴广臣,宋延勇. 热力发电. 2008(07)
[7]汽轮机内湿蒸汽实验测量技术现状[J]. 张弘,蔡小舒,王夕华. 热力透平. 2007(01)
[8]激光散射理论在汽轮机蒸汽湿度及水滴直径测量中的应用[J]. 黄竹青,杨继明,孙春生,黄宗升,胡春生,贾宏进. 动力工程. 2006(02)
[9]探测器点阵法测量激光光斑参数的仿真[J]. 黄宗升,秦石乔,王省书. 强激光与粒子束. 2005(03)
博士论文
[1]基于光散射的汽轮机湿蒸汽特性测量方法研究[D]. 黄竹青.国防科学技术大学 2010
硕士论文
[1]汽轮机排汽湿度在线监测系统的研究[D]. 韩飞.东北电力大学 2010
本文编号：3306374
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