圓柱定程干涉法測量近臨界區(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(ccs)被認為是實現(xiàn)氣候改善有效直接的方法，未來CCS技術可能會成為我國C02減排的一個重要技術途徑。同時，C02作為一種對環(huán)境無毒無害的自然工質，替代氯氟烴類(CFCs)物質做制冷劑，可降低臭氧的破壞速度，相比較氫氟烴類物質(HFCs)，C02的溫室效應要小很多，因此C02具有良好的工程應用

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

4、利用圓柱定程干涉法測量氣相聲速。共鳴腔設計采用壓電陶瓷替代電容式麥克風，提高了頻率測量的信噪比；端蓋上連接內徑尺寸極小的導管，降低了開孔對聲場的擾動；同時，在共鳴腔外壁處設計了一個可插入長桿標準鉑電阻溫度計的結構，滿足了高壓條件下溫度的實時測量，提高了溫度測量的可靠性。高壓壓力艙的設計滿足了聲學傳感器內外壓力需保持一致的要求，極大提高了壓力測量范圍。測量系統(tǒng)通過LabView實現(xiàn)了溫度，壓力，頻率等參數(shù)的數(shù)據(jù)采集及自動化控制。實驗精確測

5、量了C02在263～363K，02～6MPa介質中的軸向和徑向聲學共振頻率，并基于聲學微擾理論，分析了邊界層效應、殼體振動，導管擾動以及馳豫振蕩等因素對共振頻率的影響。以Ar氣聲速測量值和修正后的共振頻率為基礎，利用相對法標定了共鳴腔有效尺寸，進一步得到C02聲速。結果顯示，目前國際標準狀態(tài)方程計算的聲速與本文精密實驗結果的相對偏差為00l~002％，本文實驗結果可為未來新方程的建立提供基礎數(shù)據(jù)。根據(jù)聲學維里方程獲得了C02的理想氣體比