激光光谱法同步测量尿素水溶液液膜厚度与浓度

对尿素水溶液液膜厚度和浓度进行定量分析在工业应用中至关重要,而传统的测量方法只能对液膜厚度和浓度分别进行测量。提出了一种用于尿素水溶液液膜厚度和浓度高精度同步在线测量的新方法。通过灵敏度分析和内部交叉验证,选取了测量精度及灵敏度最高的一对波长组合(7040.75 cm^-1 与 6761.00 cm^-1)。由内部交叉验证可知,该方法测量液膜厚度误差小于1.40%,浓度误差小于5.76%。     

基于TDLAS技术在线测量气流道内液膜动态厚度

在液膜厚度测量时,通过选取液态水吸收截面不同的两个波长可消除除液态水吸收以外的其他信号衰减所造成的影响,如轻微的光束转向现象。但该方法仍较难消除在液膜蒸发过程后期由于液膜收缩所造成剧烈的光束转向现象的影响。基于双波长可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)技术测量透明石英玻璃板上液膜蒸发过程中膜厚的变化,并同时用图像法追踪液膜形状的变化,对剧烈的光束转向现象进行研究。在此基础上,通过在光电探测器前放置积分球,对已有的TDLAS液膜测量系统进行优化,以消除剧烈光束转向现象对膜厚测量的影响,并利用该系统分别测量了气流道内液膜形成过程和蒸发过程中液膜的厚度变化。     

降膜过程中液膜厚度和温度同步测量系统研制

针对金属圆管外降膜过程中关键参数的高精度测量,研制了基于双波长激光吸收光谱技术的液膜厚度和温度同步测量系统,利用该系统对不同工况下竖直和水平金属圆管外降膜过程液膜厚度和温度进行同步测量,同时结合图像法和热电偶对该系统的测量精度进行验证.结果 表明:不同方法测得的金属圆管外液膜厚度和温度的变化趋势吻合良好,二者最大平均偏差分别为4.3％和3.8％;该系统有望为深入研究液膜形成、流动及蒸发过程提供高精度、高灵敏度和无干扰的测试手段.     

双色激光诱导炽光法结合光腔衰荡光谱技术测量碳烟颗粒的研究

基于激光诱导炽光(LII)法和光腔衰荡光谱(CRDS)技术,搭建了用于研究火焰碳烟颗粒的测量平台,并对其性能参数进行了表征。碳烟颗粒路径积分衰减系数测量结果表明,双色LII测试系统和CRDS系统相互独立。同时运行双色LII和CRDS系统,测量得到的路径积分衰减系数随着火焰高度的增加先增大后减小,两个系统的测量结果具有较好的相关性。通过优化拟合模型及去除系统噪音,获得了较好的光腔衰荡信号拟合结果。     

超声脉冲反射法和激光吸收光谱法同步测量流动液膜厚度

液膜流动现象在工业过程中广泛存在,对流动液膜厚度测量方法的测量研究至关重要。首先利用已知液膜厚度的标准具(100~1000μm)对超声脉冲反射法和激光吸收光谱法精度进行验证;结果表明,超声脉冲反射法测量液膜厚度的平均测量误差为1.07%,激光吸收光谱法测量液膜厚度的平均测量误差为1.29%。同时结合两种方法对流动液膜进行研究,结果表明,当液膜在低速/中速/高速流动时,两种方法测量流动液膜的平均厚度吻合良好,平均厚度差值分别为16.59、16.26、13.36μm,流动液膜厚度的标准方差的相对偏差分别为0.29%、7.71%、25.37%,且在三种不同速度下两种方法测得在1s的周期内液膜波动次数一致。     

上海地区小型锅炉低氮改造分析

为了进一步削减锅炉氮氧化物排放量,上海市2018年6月颁布了上海市地方标准《DB31/387-2018锅炉大气污染排放标准》(以下简称标准)。《标准》要求65 t/h以下供热锅炉氮氧化物排放水平不高于50 mg/m~3。在标准执行之前,上海市政府有关职能部门主持了相关低氮改造项目。在各地区抽取了6台运行锅炉氮氧化物进行在线排放监测,完成低氮改造效果分析。改造结果显示6台锅炉NO_x排放均低于50 mg/m~3,符合新标准要求。     

长光程消光在线测量油雾过滤器的过滤效率

为测量油雾过滤器的过滤效率,提出一种长光程低体积分数颗粒消光测量方法,根据过滤前、后的油雾颗粒粒径和体积分数评估油雾过滤器的过滤效率.设计了油雾发生器模拟装置以及测量区域光路多次折返装置,以在线测量油雾颗粒的粒径和体积分数.经标定,测量区域光程为2 000mm.使用消光光谱技术反演计算得到油雾颗粒的粒径分布和体积分数.实验测得过滤后的油雾颗粒平均粒径D32=0.28μm,体积分数φ=1.5×10-8,并推算出该油雾过滤器的过滤效率为93.15%.结果表明:长光程消光法测量装置适用于测量细微颗粒(如油雾颗粒)的粒径和体积分数,可以用于高效过滤器性能检测和评估.     

TDLAS火焰燃烧温度测量方法改进

基于可调谐二极管激光吸收光谱技术(TDLAS)双线温度测量原理,设计了7153.748-7154.354 cm~(-1)谱线对单激光器TDLAS燃烧温度测量系统,对平面预混火焰燃烧温度进行测量,发现由于吸收较弱、信噪比较低等造成测量结果与热电偶测量结果相对偏差较大。针对这一问题,提出了采用(7185.597-(7444.352+7444.371))cm~(-1)双激光器TDLAS系统,并结合增加光程方法来改进原有的温度测量精度。结果表明:采用双激光器可放宽谱线对的选择范围,选择吸收更强的谱线对可以有效提高信噪比,并且结合增加光程,可实现TDLAS温度测量结果与热电偶测量偏差由10%降低到5%。     

双波长动态液膜厚度与温度同步测量系统

基于半导体激光吸收光谱(DLAS)技术,研制了双波长动态液膜厚度与温度高精度同步测量系统。利用标准具对该系统的测量精度进行验证。结果表明,该系统的液膜厚度和温度的平均测量误差分别为4.58%和1.34%。在此基础上,利用该系统对水平石英玻璃板上的液膜蒸发过程进行研究。结果表明,液膜的平均蒸发速率为0.34μm/s,蒸发速率随液膜温度的升高而增大,且DLAS与图像法和热电偶测得的结果吻合良好。利用该系统对流道中的动态液膜进行研究,在不同液膜温度(308,315,323 K)下,液膜平均厚度基本一致且在1 s内波动11次,液膜温度几乎保持恒定。     

汽轮机油颗粒污染度光学在线监测试验研究

针对电厂运行中汽轮机油颗粒污染变化快、油液取样要求高、在线监测难的现状,基于光阻原理,研制了电厂汽轮机油中颗粒污染度在线测量系统并对其进行了实验室标定实验。在湖南五强溪水电厂调速器润滑系统中进行了实测,实测结果与商业仪器实测结果比较可得,二者对污染等级判断一致,颗粒数最大偏差小于25%,验证了在线测量装置的准确度。因系统测量速度快,能实时获取运行中汽轮机油的颗粒度和数目时变情况,利于运行管理与控制,完全符合实际应用要求。