圓柱定程干涉法測(cè)量近臨界區(qū)CO2聲速.pdf

1、MeasurementofSpeedofSoundinCarbonDioxideneartheCriticalRegionwithCylindricalResonatorDissertationSubmittedtoNationalInstituteofMetrologyoftherequirementforthedegreeofMasterofEngineeringbyYinZhaoWdDissertationSupervisor：R

2、esearcherZhangJinTaAFengXiaoJuanJune，2013摘要摘要二氧化碳是最重要的溫室氣體，目前二氧化碳捕集與封存技術(shù)(ccs)被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)氣候改善有效直接的方法，未來(lái)CCS技術(shù)可能會(huì)成為我國(guó)C02減排的一個(gè)重要技術(shù)途徑。同時(shí)，C02作為一種對(duì)環(huán)境無(wú)毒無(wú)害的自然工質(zhì)，替代氯氟烴類(lèi)(CFCs)物質(zhì)做制冷劑，可降低臭氧的破壞速度，相比較氫氟烴類(lèi)物質(zhì)(HFCs)，C02的溫室效應(yīng)要小很多，因此C02具有良好的工程應(yīng)用

3、背景，而對(duì)其熱物性研究是實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用的首要基礎(chǔ)。目前國(guó)際上對(duì)C02的聲速這一重要物性參數(shù)的精密測(cè)量數(shù)據(jù)十分有限。本文建立了一套高壓氣體聲速精密測(cè)量系統(tǒng)，包括聲學(xué)圓柱共鳴腔及耐高壓壓力艙、頻率測(cè)量系統(tǒng)、溫度測(cè)量系統(tǒng)、高壓壓力測(cè)量系統(tǒng)、高壓進(jìn)氣及真空系統(tǒng)，可應(yīng)用于溫度從220K至440K，壓力高至6MPa的氣體聲速測(cè)量。以一階聲學(xué)微擾理論為基礎(chǔ)，研究了影響氣相聲速測(cè)量的關(guān)鍵問(wèn)題，獲得了各種非理想擾動(dòng)因素的修正方法，以實(shí)現(xiàn)聲速的準(zhǔn)確計(jì)算。本文

4、利用圓柱定程干涉法測(cè)量氣相聲速。共鳴腔設(shè)計(jì)采用壓電陶瓷替代電容式麥克風(fēng)，提高了頻率測(cè)量的信噪比；端蓋上連接內(nèi)徑尺寸極小的導(dǎo)管，降低了開(kāi)孔對(duì)聲場(chǎng)的擾動(dòng)；同時(shí)，在共鳴腔外壁處設(shè)計(jì)了一個(gè)可插入長(zhǎng)桿標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)的結(jié)構(gòu)，滿足了高壓條件下溫度的實(shí)時(shí)測(cè)量，提高了溫度測(cè)量的可靠性。高壓壓力艙的設(shè)計(jì)滿足了聲學(xué)傳感器內(nèi)外壓力需保持一致的要求，極大提高了壓力測(cè)量范圍。測(cè)量系統(tǒng)通過(guò)LabView實(shí)現(xiàn)了溫度，壓力，頻率等參數(shù)的數(shù)據(jù)采集及自動(dòng)化控制。實(shí)驗(yàn)精確測(cè)

5、量了C02在263～363K，02～6MPa介質(zhì)中的軸向和徑向聲學(xué)共振頻率，并基于聲學(xué)微擾理論，分析了邊界層效應(yīng)、殼體振動(dòng)，導(dǎo)管擾動(dòng)以及馳豫振蕩等因素對(duì)共振頻率的影響。以Ar氣聲速測(cè)量值和修正后的共振頻率為基礎(chǔ)，利用相對(duì)法標(biāo)定了共鳴腔有效尺寸，進(jìn)一步得到C02聲速。結(jié)果顯示，目前國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)方程計(jì)算的聲速與本文精密實(shí)驗(yàn)結(jié)果的相對(duì)偏差為00l~002％，本文實(shí)驗(yàn)結(jié)果可為未來(lái)新方程的建立提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。根據(jù)聲學(xué)維里方程獲得了C02的理想氣體比