激光散射理论在汽轮机排汽湿度及水滴颗粒直径测量中的应用研究

上海奥法美嘉

2015/07/28 16:49

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对于发电企业来说,提高汽轮机的经济性有着重要的意义。目前有许多基于不同原理的测量汽轮机末级叶片水滴直径和蒸汽湿度的方法,为水滴直径和蒸汽湿度测量提供了强有力的手段,但现有的热力学方法需要所抽取的蒸汽试样具有代表性,而光学探针法会对汽体的流动产生干扰。基于以上缺点,本文提出了一种基于激光mie氏散射理论的无接触的测量方法。本文首先介绍了汽轮机末级存在的水滴所造成的损失,并且给出了电厂现在所采用的除湿方法。对于光学探针法的研究进展也进行了详细地阐述,然后介绍了一些相关的光学知识;当不同粒径的颗粒被平行激光束照射后发生光散射现象。散射光的参数包含有被测颗粒粒径的信息,但其数值计算量大且复杂。当颗粒粒径满足一定条件时,可以用mie氏散射来计算,应用递推法计算了mie散射系数,同时介绍了三波长测量水滴直径;针对不同的颗粒群只要测量出不同角度的角射光能量,在理论上就可反演出颗粒的粒径分布,可以使用不同的分布函数去逼近被测颗粒的粒径分布,其中,比较常用的是双R-R分布函数,采用了非独立模型来模拟水滴颗粒的分布,并用matlab编出了相应的程序。根据已有的锅炉实验装置,设计了模拟湿蒸汽的实验台,对于所需要的热电偶、压力表、阀门等附件进行了选型。接下来就所要测量的湿蒸汽进行了光路的设计,对所需要的光电器件进行了选型。给出了部分测量结果,进行了简单的分析。