諧振腔介質(zhì)微擾技術(shù)測(cè)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(cè)量有助于確定濕蒸汽級(jí)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(jí)以及通流結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供參考。因此，汽輪機(jī)內(nèi)蒸汽濕度的測(cè)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(duì)汽輪機(jī)排汽濕度測(cè)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(chǎng)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(chǎng)。
　　 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(cè)量蒸汽濕度的關(guān)系式。諧振腔的測(cè)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(duì)頻偏有關(guān)。
　　 3.設(shè)計(jì)了適合流動(dòng)濕蒸汽濕度測(cè)量的環(huán)耦合諧振腔和

3、孔耦合諧振腔，設(shè)計(jì)了諧振腔的分隔器結(jié)構(gòu)。通過(guò)仿真計(jì)算，確定了諧振腔的有效尺寸、分隔器長(zhǎng)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(duì)不同耦合型式的諧振腔，設(shè)計(jì)了雙端口傳輸型濕度測(cè)量系統(tǒng)和單端口反射型濕度測(cè)量系統(tǒng)。根據(jù)測(cè)量和設(shè)計(jì)要求進(jìn)行了微波元器件選擇、工作電路和測(cè)量控制流程設(shè)計(jì)。濕度測(cè)量數(shù)據(jù)由計(jì)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(shí)諧振腔的傳熱滯后等因素對(duì)濕度測(cè)量的影響。設(shè)計(jì)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(duì)濕度測(cè)量的影響。
　　 5.設(shè)計(jì)了汽輪機(jī)排汽取樣缸外濕度測(cè)量方案和排汽缸內(nèi)濕度測(cè)量方案，并進(jìn)行了汽輪機(jī)排汽濕度測(cè)量實(shí)驗(yàn)。在缸外測(cè)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(cè)量。在缸內(nèi)測(cè)量實(shí)驗(yàn)中，諧振腔的振