[發(fā)明專利]一種旋轉盤上氣體轉動溫度標定及驗證方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010833579.5
• 申請日: 2020-08-19
• 公開（公告）號: CN112098108B
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發(fā)明（設計）人: 劉高文;雷昭;王俊凇;宋月龍;李鵬飛
• 申請（專利權）人: 西北工業(yè)大學
• 主分類號: G01M15/14
• 分類號: G01M15/14;G01M15/02;G01K15/00
• 代理公司: 西北工業(yè)大學專利中心 61204
• 代理人: 慕安榮

1.一種旋轉盤上氣體轉動溫度標定及驗證方法，其特征在于，

步驟1：溫度標定實驗裝置的安裝；

步驟2：熱電偶靜止狀態(tài)下的記錄儀測量溫度標定：

在熱電偶靜止狀態(tài)下向保溫瓶內加入熱水；通過溫度掃描閥的1號溫度測量通道與2號溫度測量通道分別測量保溫瓶內的水溫；以取得到的1號溫度測量通道溫度與2號溫度測量通道溫度的平均值作為第一次加水的標定溫度；數(shù)據(jù)記錄儀記錄得到所述第一次加水后的標定溫度；

通過四次向該熱水中加入新水，使標定過程中保溫瓶內水溫從76.24℃降低至23.82℃；每次加入新水后，通過所述通過溫度掃描閥1號溫度測量通道與2號溫度測量通道分別測量保溫瓶內的水溫；以取得到的每次加入新水后1號溫度測量通道溫度與2號溫度測量通道溫度的平均值作為每次加水的標定溫度；

利用EXCEL軟件對溫度掃描閥測量到的各溫度和數(shù)據(jù)記錄儀記錄的各溫度進行后處理；后處理中，所述溫度掃描閥測量到的各溫度為因變量，數(shù)據(jù)記錄儀記錄的各溫度為自變量；對所述因變量和自變量進行公式擬合；

得到數(shù)據(jù)記錄儀1號溫度測量通道的擬合關系式為：

y₁＝1.06222x₁-1.47066 (1)

同樣得到數(shù)據(jù)記錄儀2號溫度測量通道的擬合關系式為：

y₂＝1.03714x₂-1.02793 (2)

公式(1)和(2)中的x₁為數(shù)據(jù)記錄儀1號通道得到的溫度測量結果，x₂為數(shù)據(jù)記錄儀2號通道測量得到的溫度測量結果；y₁為數(shù)據(jù)記錄儀1號通道標定后的溫度測量結果，y₂為數(shù)據(jù)記錄儀2號通道標定后的溫度測量結果；式中各常數(shù)均為擬合得到的關系式的系數(shù)；

步驟3：熱電偶轉動狀態(tài)下的氣流轉動溫度標定結果驗證：

所述旋轉盤上氣流溫度測量標定結果驗證是在熱電偶轉動狀態(tài)下進行；

所述轉動狀態(tài)下的熱電偶是在第二熱電偶中任選一個；以渦輪盤和轉軸作為驗證實驗中的轉子；

安裝氣體轉動溫度標定結果驗證裝置，包括所述轉子，所述氣流轉動溫度測量儀器，絕對總溫測點，靜止機匣以及基座；

將安裝有數(shù)據(jù)記錄儀和熱電偶的轉軸水平布置；轉軸安裝有所述數(shù)據(jù)記錄儀的一端與高速主軸電機的輸出軸連接；

靜止機匣套裝在所述渦輪盤的外圓周上，并使該靜止機匣的內圓周表面與該渦輪盤的外圓周表面之間有1mm的間隙；該靜止機匣通過螺栓固定在基座上；

通過位于靜止機匣內表面的總溫探針進行氣流絕對總溫測量；該總溫探針內端端面有絕對總溫測點；并使該總溫測點與位于所述渦輪盤上的相對總溫測點相對應；

標定結果驗證實驗時，渦輪盤的轉速分別設定為3000r/min，4200r/min，5400r/min，6600r/min，7200r/min，8100r/min和9000r/min；渦輪盤分別以設定的轉速依次旋轉并測量各旋轉速度下絕對總溫測點處氣流的絕對總溫T^*和相對總溫測點處氣流的相對總溫每次變動轉速后測量時間小于2min；具體是：

渦輪盤以3000r/min的轉速旋轉，通過數(shù)據(jù)記錄儀測量相對總溫測點處氣流的相對總溫并記錄得到的測量數(shù)據(jù)，通過溫度掃描閥測量絕對總溫測點處氣流的絕對總溫T^*并記錄得到的測量數(shù)據(jù)；在各轉速的測量時間均小于2min；

渦輪盤繼續(xù)以設定的4200r/min的轉速旋轉，重復所述數(shù)據(jù)記錄儀測量并記錄得到相對總溫測點處氣流的相對總溫的過程和溫度掃描閥測量并記錄絕對總溫測點處氣流的絕對總溫T^*的過程，得到4200r/min轉速下的測量數(shù)據(jù)；

重復所述數(shù)據(jù)記錄儀測量并記錄得到的相對總溫測點處氣流的相對總溫的過程和溫度掃描閥測量并記錄絕對總溫測點處氣流的絕對總溫T^*的過程，依次得到5400r/min，6600r/min，7200r/min，8100r/min和9000r/min轉速下的各個測量數(shù)據(jù)；分別計算得到的各個轉速下的氣流絕對總溫T^*與相對總溫的差值；該差值即為測量差值ΔT_exp；

通過公式(3)確定絕對總溫T^*與相對總溫的理論差值：

公式(3)中，ΔT_cal為理論差值，ω為轉動角速度，r為相對總溫測點位置處半徑，C_p為定壓比熱容；

比較測量差值ΔT_exp與計算得到的理論差值ΔT_cal；若所述測量差值ΔT_exp與理論差值ΔT_cal的偏差均在0.5℃以內，轉動溫度測量系統(tǒng)的精度符合要求；若測量差值ΔT_exp與理論差值ΔT_cal的偏差大于等于0.5℃，則轉動溫度測量系統(tǒng)的精度不符合要求。