炉内温度分布及热辐射参数检测的实验研究

摘要

在实际的工业应用中，炉内燃烧过程是发生在相对大的空间中，不断脉动的复杂物理化学过程。实现炉内温度分布的检测对于揭示燃烧现象的本质和发展燃烧理论，以及提高炉膛燃烧的安全性、经济性和低污染性都具有重要的意义；炉内热辐射参数，如颗粒介质辐射特性（吸收系数和散射系数）、炉膛壁面的发射率等，对于炉内辐射传热的整个过程具有举足轻重的作用，同时也是燃烧过程数值模拟计算所必须的输入参数。本文在火焰辐射成像的基础上，通过火焰图像处理与热辐射分析相结合的方法开展了炉内温度分布和热辐射参数检测的实验研究，主要工作如下：
　　 阐述了实验研究中所采用的彩色火焰图像处理方法、辐射成像模型及相应的重建算法。在空腔辐射和等温辐射两种特殊情形下，对辐射成像模型进行了数值模拟计算，边界温度和辐射率分布的模拟计算结果与理论结果相一致，证明了辐射成像模型的准确性；开展了炉内温度分布、介质吸收系数和壁面发射率同时重建的模拟研究，结果表明，当测量误差为5％时仍然可以较好的重建出炉内温度分布和热辐射参数。
　　 分别在煤粉炉和加热炉上开展了温度和热辐射参数检测的实验研究。在一台200MW 火力发电机组的四角切圆燃煤锅炉上，用一套自主设计的便携式图像处理系统采集了炉内火焰图像，计算了火焰辐射温度和辐射率，与红外高温计的测量结果相比，平均误差小于4％；所重建的炉膛断面温度场和颗粒介质特性表明：由于四角切圆燃烧方式，炉内温度分布呈现出“中间高四周低”的单峰分布特征，火焰温度随负荷的增加而增加，煤粉燃烧颗粒介质的散射系数要大于吸收系数。在一台卧式燃油加热炉上开展了相应的检测实验研究，从炉内壁面辐射图像中计算出炉膛壁面温度，与热电偶测量结果相比，误差在2％之内；从炉内燃烧火焰图像中重建出炉内12个横截面的温度分布、介质吸收系数和壁面发射率，结果表明：炉内温度分布可以反映出燃烧火焰的分布特征，炉膛壁面所采用的材料在可见光区域具有较强的反射性。

目录

文摘

英文文摘

声明

1 绪 论

2 炉内温度分布和热辐射参数检测原理

3 煤粉炉内温度和颗粒辐射特性检测实验研究

4 加热炉内温度和壁面发射率检测实验研究

5 全文总结与建议

致 谢

参考文献

附录 攻读硕士学位期间的科研成果