基于多光譜輻射測(cè)溫的火焰溫度場(chǎng)測(cè)量技術(shù)研究.pdf

1、火焰溫度是反映燃燒反應(yīng)過(guò)程的一個(gè)重要狀態(tài)參數(shù)，它對(duì)于了解燃燒過(guò)程中所產(chǎn)生的熱量，以及研究發(fā)生在一定空間的熱量傳遞都是至關(guān)重要的。增壓鍋爐火焰及爐膛溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)以及鍋爐性能的評(píng)價(jià)等都涉及到熱輻射問(wèn)題，同時(shí)燃料的燃燒又必須考慮到爐膛四周壁面材料的耐溫性能，因此，對(duì)爐膛內(nèi)的傳熱過(guò)程、溫度場(chǎng)及輻射特性的認(rèn)知是鍋爐設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，也是優(yōu)化燃燒參數(shù)，提高燃燒效率的關(guān)鍵。這些問(wèn)題的研究也離不開(kāi)對(duì)爐膛火焰溫度的測(cè)量，而對(duì)空間火焰溫度場(chǎng)的測(cè)試的最有效的方法

2、就是利用多光譜分析。
　　在實(shí)際燃燒過(guò)程中，由于火焰的光譜發(fā)射率是未知的，所以火焰的真實(shí)溫度不清楚。本文主要采用多光譜分析方法對(duì)碳?xì)淙剂习l(fā)光火焰的輻射光譜進(jìn)行了研究，分析得出碳?xì)浠鹧娴墓庾V發(fā)射率隨波長(zhǎng)及溫度的變化規(guī)律，進(jìn)而計(jì)算得到火焰的溫度。
　　論文主要對(duì)以下幾方面工作進(jìn)行了研究：
　　（1）多光譜輻射測(cè)溫反演算法研究
　　要想求得物體的真實(shí)溫度，必須知道被測(cè)物體的光譜發(fā)射率。因此，被測(cè)目標(biāo)的發(fā)射率的確定是多光

3、譜輻射測(cè)溫的關(guān)鍵所在。本文在基于參考溫度的二次測(cè)量法數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，提出了無(wú)需假設(shè)光譜發(fā)射率模型的迭代遞推算法，并對(duì)多種發(fā)射率假設(shè)模型進(jìn)行了仿真計(jì)算，為提高真溫和發(fā)射率的測(cè)量精度提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
　?。?）基于Mie散射的溫度補(bǔ)償算法研究
　　由于燃燒后產(chǎn)生的顆粒物如CO2、水蒸氣以及煙塵等顆粒的光散射會(huì)對(duì)輻射光譜產(chǎn)生影響，進(jìn)而影響測(cè)溫結(jié)果，因此需要對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行修正。本文在分析了顆粒物Mie散射特性的基礎(chǔ)上，提出了對(duì)多

4、光譜輻射測(cè)溫結(jié)果進(jìn)行補(bǔ)償?shù)挠?jì)算模型，并對(duì)不同模型進(jìn)行了仿真計(jì)算。
　　（3）火焰溫度場(chǎng)重建算法研究
　　由于火焰溫度場(chǎng)重建方法受現(xiàn)場(chǎng)條件限制，只能獲得部分輻射面的光譜數(shù)據(jù)，針對(duì)少投影數(shù)據(jù)情況下如何提高重建精度及效率，是本課題要著重解決的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。本文將SIRT、TVM和DART三種方法融合，取各自算法的優(yōu)點(diǎn)，形成新的迭代重建算法，為火焰溫度場(chǎng)的快速、準(zhǔn)確重建奠定理論基礎(chǔ)。
　　（4）多光譜測(cè)溫系統(tǒng)的標(biāo)定及實(shí)驗(yàn)測(cè)試<

5、br>　　在實(shí)際測(cè)試過(guò)程中，多光譜測(cè)溫系統(tǒng)的準(zhǔn)確標(biāo)定是提高整個(gè)系統(tǒng)測(cè)量精度的關(guān)鍵。為了避免繁瑣的現(xiàn)場(chǎng)定標(biāo)，本文將對(duì)多光譜測(cè)溫系統(tǒng)的波長(zhǎng)函數(shù)PWF進(jìn)行測(cè)試，得到歸一化的波長(zhǎng)函數(shù) PWF，以實(shí)現(xiàn)多光譜測(cè)溫系統(tǒng)的一次性標(biāo)定。最后用此系統(tǒng)測(cè)量了光纖拉錐機(jī)火焰軸線不同高度的輻射光譜及不同高度層面的2個(gè)正交投影方向（正面和側(cè)面）上的輻射光譜，計(jì)算得到火焰軸線不同高度的溫度和不同高度層面的溫度場(chǎng)分布。隨后對(duì)一1.5 t/h增壓鍋爐在不同工況下進(jìn)行了測(cè)