基于多光譜輻射測溫的火焰溫度場測量技術(shù)研究.pdf

1、火焰溫度是反映燃燒反應(yīng)過程的一個重要狀態(tài)參數(shù)，它對于了解燃燒過程中所產(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時監(jiān)測以及鍋爐性能的評價等都涉及到熱輻射問題，同時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，對爐膛內(nèi)的傳熱過程、溫度場及輻射特性的認知是鍋爐設(shè)計的基礎(chǔ)，也是優(yōu)化燃燒參數(shù)，提高燃燒效率的關(guān)鍵。這些問題的研究也離不開對爐膛火焰溫度的測量，而對空間火焰溫度場的測試的最有效的方法

2、就是利用多光譜分析。
　　在實際燃燒過程中，由于火焰的光譜發(fā)射率是未知的，所以火焰的真實溫度不清楚。本文主要采用多光譜分析方法對碳氫燃料發(fā)光火焰的輻射光譜進行了研究，分析得出碳氫火焰的光譜發(fā)射率隨波長及溫度的變化規(guī)律，進而計算得到火焰的溫度。
　　論文主要對以下幾方面工作進行了研究：
　?。?）多光譜輻射測溫反演算法研究
　　要想求得物體的真實溫度，必須知道被測物體的光譜發(fā)射率。因此，被測目標的發(fā)射率的確定是多光

3、譜輻射測溫的關(guān)鍵所在。本文在基于參考溫度的二次測量法數(shù)學模型的基礎(chǔ)上，提出了無需假設(shè)光譜發(fā)射率模型的迭代遞推算法，并對多種發(fā)射率假設(shè)模型進行了仿真計算，為提高真溫和發(fā)射率的測量精度提供了堅實的基礎(chǔ)。
　　（2）基于Mie散射的溫度補償算法研究
　　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對輻射光譜產(chǎn)生影響，進而影響測溫結(jié)果，因此需要對測量結(jié)果進行修正。本文在分析了顆粒物Mie散射特性的基礎(chǔ)上，提出了對多

4、光譜輻射測溫結(jié)果進行補償?shù)挠嬎隳Ｐ?，并對不同模型進行了仿真計算。
　?。?）火焰溫度場重建算法研究
　　由于火焰溫度場重建方法受現(xiàn)場條件限制，只能獲得部分輻射面的光譜數(shù)據(jù)，針對少投影數(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關(guān)鍵問題。本文將SIRT、TVM和DART三種方法融合，取各自算法的優(yōu)點，形成新的迭代重建算法，為火焰溫度場的快速、準確重建奠定理論基礎(chǔ)。
　　（4）多光譜測溫系統(tǒng)的標定及實驗測試<

5、br>　　在實際測試過程中，多光譜測溫系統(tǒng)的準確標定是提高整個系統(tǒng)測量精度的關(guān)鍵。為了避免繁瑣的現(xiàn)場定標，本文將對多光譜測溫系統(tǒng)的波長函數(shù)PWF進行測試，得到歸一化的波長函數(shù) PWF，以實現(xiàn)多光譜測溫系統(tǒng)的一次性標定。最后用此系統(tǒng)測量了光纖拉錐機火焰軸線不同高度的輻射光譜及不同高度層面的2個正交投影方向（正面和側(cè)面）上的輻射光譜，計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分布。隨后對一1.5 t/h增壓鍋爐在不同工況下進行了測