Rossini型气体热量计的非稳态数值模拟与实验研究

发布时间：2020-05-23 16:03

【摘要】：Rossini型气体热量计是最高准确度等级的气体热值测定装置。为了提高其不确定度水平,本文采用数值模拟与实验研究相结合的方法对Rossini型气体热量计的优化设计进行初步的研究。首先,为了优化Rossini型气体热量计的温度场均匀性从而减小其测量不确定度,本文采用多重参考系法(MRF)和标准k-ε模型对Rossini型气体热量计的进行三维瞬态数值模拟,分别得到了搅拌器转速、燃烧室高度对量热容器内的非稳态温度场和速度场的影响,特别是对燃烧室与吸热介质之间热传递的影响以及对吸热介质温度均匀性的影响,同时确定了最能代表吸热介质平均温度的位置即温度传感器的最佳测量点。结果表明:搅拌器桨叶最佳转速为420 rpm;增大燃烧室高度可以提高吸热介质的温度均匀性;温度传感器的最佳安装位置在燃烧室对称轴及导流筒对称轴的等距线上离壳体底部25 mm处。其次,本文对等效热容测试系统进行了搭建,铂电阻温度计使用前都经过了标定,每根铂电阻温度计关于电阻与温度的关系都单独进行二次函数拟合,提高其温度测量的精确度。再次,本文对气体热量计的等效热容进行多次重复性测量,测量结果为18958 J/K,并对该测试结果进行了不确定度评定,该测量结果的扩展不确定度为 466J/K(k=2)。最后,本文进行了搅拌器转速对气体热量计热量测量的影响的实验研究,实验结果与数值模拟结果趋势一致,随着搅拌器的转速增大,吸热介质的温度曲线斜率增大,即传热效率增大,实验结果与数值模拟结果得到相互验证。
【图文】：

束状态温度，然后将一定量的被测燃料按照上述条件进行燃烧，，测定其热值。逡逑该热值测试方法的精确度在于标准物质标定量热系统的热比容时所能达到的精逡逑确大小。氧弹热量计的结构如图１．２。逡逑外筒盖＼逡逑内筒盖＿一邋＾温度计逡逑：邋－１逡逑ｊ邋一邋＞点火环逡逑搅拌桶逦逡逑氧弹逦逡逑丨丨逡逑＾逦１逦■』—一冷却管逡逑加热极板Ｉ逦３ｐ逦—｝逡逑搅拌器＂｜逡逑图１．２氧弹热量计的结构示怠图逡逑

气体吸热式热量计是一种可在线连续测定热值，其特点在于采用气体作为逡逑吸热介质将燃气燃烧产生的热量吸收，根据吸热气体的温升计算得到燃气的热逡逑值。其结构示意图如图１．３所示。燃气、空气与吸热气体按照一定比例持续流入逡逑燃烧室，吸热气体与燃烧产物分开，燃烧产物冷却至初始温度。通过布置铂电逡逑阻温度计测量吸热气体的入口和出口的温差，来获得吸热气体的温升，并进一逡逑步计算得到燃气的热值。逡逑\

本文编号：2677604