超声烟道气排放计量仪探究.pdfVIP

超声烟道气排放计量仪研究 刘连博，李朝晖，刘发臣，姜天仕 (北京大学电子学系，北京 100871) Ultrasonicmethodofflowmeasurementofsmokefromchimneys LIULian-bo,LIZhao-hui,LIUFa-chen,JIANGTian-shi D(epartmentofElecrtonics,PekingUniversity,B-e1ij-inag)罗{一f,Ch‘ilna) v,，1诊 /J‘ ‘ J 了适应我国对排放大气污染物许可证的证后监督与管理，提高大气质量，改善人类生存的 居 空间，需要对大气污染物排放总量的计量，如烟道排尘量、排S0,量 的计量，以便实现有效地监 督与管理。本文介绍以超声方法测量烟气流量及排尘总量计量仪表的方案。〕 1超声时差法烟道气流量测量的基本原理 用超声波技术测量烟道气体流量，八十年代初日本就有报导 国际上气体超声流量计研究的 较早，但是真正开始推广使用还是近十几年的事。 超声测流技术的主要优点:流场内无阻力件、无压力损失、抗腐蚀、测速范围宽、可以在低 温或高温、高压下工作、使用维修方便等，所以受到普遍的关注。 如图1所示，在待测的烟道上下游位置.以一定角度。安装一对超声换能器A和B，当超声 换能器顺流 (或逆流)方向发射超声波时，声波传到对面的换能器时被接收，顺流方向传播的时 间为t.,逆流方向传播的时间为t-，则顺逆流方向传播时间为: D/sing *=‘c1U,COSB十丁。 式中:D:烟道内径 (m) B:超声换能器安装角 c:流体静止时的声速(m/s) a:流体 (沿声程)的平均流速(m/s) :。:电路延时、非流动流体中的声时、换能器及电缆等延时之总和 由 (1)式可导出: D 4t U,= sin20(t_一:oxt、一:。) 式中 △t表示声波逆顺流传播的时间差，测出t.和七_，而 D.。为已知，则可以计算出平均流速uL。 u(r)dr -tIRA U:一告fuu(1)dl- 2R (3)式表明沿着声程的平均流速与沿管道的某直径上的线 平均流速相等.通常线平均流速与面平均流速的关系为: 伍=XU. 式中K为流速分布系数，从流体力学理论可知，光滑圆形 图1超声测流原理图 管道中表征流场分布的是雷诺数R.，即在湍流条件下: :=1+0.016.25+413R,-0.zv ) 5 ( 所以，面平均流速: Us=D/Ksin2e ) 6 ( XDs At 则管中流过气体的流量为:Q ) 7 ( 4KSin2B(t_一Toxt,.一:。) 作者简介:刘连博，81年毕业于北京大学电子学系，高级工程师。主要研究方向:声信号处理及单片机应用 2 烟尘排放计量的基本原理 测量烟气流量的主要目的是要计量烟尘//so:的排放量。显示出标准状态下的干烟气流量Q、， 及排尘(或排S02)量。其原理如图2所示。 图z烟尘排放计量原理图 超声流量计实际是在现场温度 (T)、压力(P)、湿度 (xsw)和烟尘浓度 (P)的情况下测量 的烟气流量Q，所以要给出标准状态下的干