高濃度水蒸気の高効率利用のための水蒸気発生法と計測法に関する研究

高浓度水蒸气高效利用的水蒸气发生及测量方法研究

• 批准号: 22K04127
• 负责人: 伊與田 浩志
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Osaka Metropolitan University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04127/
• 关键词: 湿度標準; 過熱水蒸気; 飽和槽; バブリング; TDLAS; 高露点; 凝縮法; 湿度計測; 不確かさ解析

本研究は，大気圧の過熱水蒸気，あるいは，高濃度で水蒸気が含まれている空気の利用技術向上を目的としており，高濃度で水蒸気が含まれている気体の水蒸気濃度（湿度）を測定する方法，並びに，その測定精度を検証するための技術開発を行うものである．湿度計の測定精度を検証には標準ガス（標準湿度）が必要である．そのために，まず過熱水蒸気混合法を用いて露点85 ℃～100 ℃の高露点域の湿度標準の発生装置の開発，並びに，波長可変半導体レーザ吸収分光法(TDLAS)を用いた湿度計測法の開発を試みた．前者の過熱水蒸気混合法により正確な湿度を発生させるための一番の課題は，水蒸気用の流量計の精度の確保である．本研究では秤量法を用いて流量校正を行うとともに，差圧式流量計を改良することによ流量測定値の不確かさの低減に成功した．つぎに，開発した流量計を用いた過熱水蒸気混合法により露点80℃～95 ℃の範囲で湿度を発生させ，SIトレーサビリティが確保された鏡面冷却式露点計を用いて発生露点のVaridationを行った結果，高い露点ほど不確かさが小さくなることを確認した．露点95 ℃～100 ℃の領域は，鏡面冷却式露点計の測定範囲を超えており，標準も提供されていない．そのため本研究で開発した水蒸気発生装置の性能の検証は，発生させた気体を冷却し水蒸気(水)と空気を分離して水蒸気量を秤量により求める方法でおこなった．その際，凝縮して分離後の空気についても湿度センサと流量計により含まれている水蒸気量と空気量を求め，測定値を補正するとともに不確かさ評価にも用いた．また，絶対圧計も導入した．その結果，95℃以上でも不確かさ評価の範囲内で露点が発生できていることを確認した．この方法は，連続的に湿度をモニタリングできる可能性があり，かつ安価な構成で製作できることから，高湿度域で有用な湿度測定方法となることを示した．

This study aims to determine the concentration (humidity) of superheated water vapor with high pressure and high concentration, and to develop a method for verifying the accuracy of the determination. The accuracy of hygrometer measurement is necessary to verify the standard humidity. The development of humidity standard generator in the high dew point range of 85 ℃~100 ℃ by superheated water vapor mixing method and the development of humidity measurement method by wavelength variable semiconductor absorption spectroscopy (TDLAS) are discussed. The former method of superheated water vapor mixing is to ensure the accuracy of flow meters for water vapor. This paper presents an improved method of flow correction for differential pressure flowmeter. The temperature of the dew point is between 80℃ and 95 ℃. The temperature of the dew point is between 80℃ and 95 ℃. The temperature of the dew point is between 80 ℃ and 95 ℃. Dew point 95 ℃~100 ℃ in the field, mirror cooling dew point meter measurement range, standard equipment provided. This study has developed a method for evaluating the performance of a water vapor generator, for generating a vapor, for cooling water vapor, for separating air, and for measuring the amount of water vapor. In addition, the air temperature after condensation and separation is measured by the humidity sensor and the flow meter, and the measurement value is corrected by the humidity sensor and the air temperature sensor. It's not like we're going to be able to do this. As a result, the dew point is generated within the range of inaccurate evaluation above 95℃. This method is applicable to humidity measurement in high humidity region.

项目成果

過熱水蒸気混合法を用いた湿度発生装置の開発（TDLAS法による時間変動の検証と装置の性能評価）

使用过热蒸汽混合法的湿度发生装置的开发（使用TDLAS法验证时间波动以及装置的性能评估）

• 发表时间: 2023
• 作者: 坂元 千里;山本 靖登;伊與田 浩志;増田 勇人;阿部 恒;田中 秀幸
• 通讯作者: 田中 秀幸

半導体レーザ吸収分光法に基づく湿度測定に関する研究 （装置関数の導入と実測吸収波形の計算）

基于半导体激光吸收光谱的湿度测量研究（装置功能介绍及测量吸收波形计算）

• 发表时间: 2023
• 作者: 山本 靖登;坂元 千里;伊與田 浩志;増田 勇人;川崎 昌博;阿部 恒
• 通讯作者: 阿部 恒