諧振腔介質(zhì)微擾技術(shù)測量蒸汽濕度的理論與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、濕蒸汽兩相流嚴(yán)重影向汽輪機(jī)的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，蒸汽濕度的準(zhǔn)確測量有助于確定濕蒸汽級和低壓缸的運(yùn)行效率，為汽輪機(jī)運(yùn)行提供指導(dǎo)，也為除濕裝置、葉片防護(hù)、濕蒸汽級以及通流結(jié)構(gòu)設(shè)計提供參考。因此，汽輪機(jī)內(nèi)蒸汽濕度的測量技術(shù)研究具有十分重要的意義。論文基于微波諧振腔介質(zhì)微擾技術(shù)，對汽輪機(jī)排汽濕度測量方法進(jìn)行了理論和實(shí)驗(yàn)研究。
　　 1.將電介質(zhì)的復(fù)介電常數(shù)與其靜介電參數(shù)、交變電磁場頻率的關(guān)系引入Maxwell-Wagner非均質(zhì)電介質(zhì)理論，

2、建立了濕蒸汽的等效復(fù)介電常數(shù)關(guān)系式，得到了飽和水、干飽和蒸汽和濕蒸汽的復(fù)介電常數(shù)隨介質(zhì)溫度(壓力)、微波頻率的變化規(guī)律，將濕蒸汽的介電性質(zhì)擴(kuò)展到了交變電磁場。
　　 2.根據(jù)濕蒸汽混合物的復(fù)介電常數(shù)關(guān)系式，采用諧振腔介質(zhì)微擾理論，建立了圓柱形諧振腔在TE011模式下測量蒸汽濕度的關(guān)系式。諧振腔的測量濕度與濕蒸汽的熱物性、溫度(壓力)、諧振腔的諧振頻率和相對頻偏有關(guān)。
　　 3.設(shè)計了適合流動濕蒸汽濕度測量的環(huán)耦合諧振腔和

3、孔耦合諧振腔，設(shè)計了諧振腔的分隔器結(jié)構(gòu)。通過仿真計算，確定了諧振腔的有效尺寸、分隔器長度、耦合環(huán)尺寸、矩形波導(dǎo)尺寸和耦合孔半徑等重要參數(shù)。針對不同耦合型式的諧振腔，設(shè)計了雙端口傳輸型濕度測量系統(tǒng)和單端口反射型濕度測量系統(tǒng)。根據(jù)測量和設(shè)計要求進(jìn)行了微波元器件選擇、工作電路和測量控制流程設(shè)計。濕度測量數(shù)據(jù)由計算機(jī)進(jìn)行處理，介紹了掃頻數(shù)據(jù)和脈沖數(shù)據(jù)的處理和分析方法。
　　 4.定量分析了諧振腔溫度變化引起腔體熱膨脹、諧振腔內(nèi)壁沉積水膜

4、或鹽垢、大水滴(水團(tuán))穿越腔體、諧振腔的取樣偏差和濕蒸汽參數(shù)突變時諧振腔的傳熱滯后等因素對濕度測量的影響。設(shè)計了一種溫度自補(bǔ)償微波諧振腔結(jié)構(gòu)，徹底解決了諧振腔熱膨脹和濕蒸汽與諧振腔換熱滯后對濕度測量的影響。
　　 5.設(shè)計了汽輪機(jī)排汽取樣缸外濕度測量方案和排汽缸內(nèi)濕度測量方案，并進(jìn)行了汽輪機(jī)排汽濕度測量實(shí)驗(yàn)。在缸外測量實(shí)驗(yàn)中，由于水滴沉積和蒸汽在壁面凝結(jié)，在器壁和管道中形成大片水膜，嚴(yán)重影響濕度測量。在缸內(nèi)測量實(shí)驗(yàn)中，諧振腔的振