基于加热弱光纤阵列分布式测量技术的大坝渗流监测新方法

新型弱光纤阵列分布式测量技术是大坝渗流监测的新技术.根据弱光纤光栅测温原理、对流传热方程组和牛顿冷却公式,推导出热光纤渗流监测理论公式.设计了基于加热弱光纤监测渗流的圆筒模型试验,通过光纤周围温度场与渗流场的耦合关系,间接获得圆筒模型的渗流状态.试验结果表明,温度边界层是影响温度场和渗流场的重要因素,渗流水温度对温度边...     

高温多孔材料中气流温度的热电偶测量误差分析

通过对热电偶结点传热的数值模拟,研究高温多孔材料内气流温度的测量误差。首先采用局部非热平衡模型和蒙特卡罗法求解管内多孔材料的辐射对流耦合换热,获得速度场和温度场;根据所得速度场和温度场,基于能量平衡建立热电偶结点的传热模型。再次利用蒙特卡罗法求解热电偶结点与周围多孔骨架的辐射换热,进而计算结点温度。针对管壁等温条件,分析稳态测量时热电偶结点温度与当地气流温度的差异,讨论管壁温度、气流速度、结点发射率和结点尺寸的影响。结果表明,管壁温度越高,气流温度测量误差越大,管壁温度1500 K时的最大误差为10.4%;气流入口速度增大,结点温度相对于气流温度的偏离程度减小,偏离峰值出现在无量纲管径r/R=0.6~0.8范围内;减小结点尺寸和降低结点表面发射率可有效减小测温误差。     

自补偿平衡式双热偶高温气流温度测量

本文提出了一种自补偿平衡式双热偶高温气流温度测量方法.该法可以克服以往各种常用高温气流温度测量方法的弊端,有效地直接测出气流的温度,且测量的精度很高.为能源、动力、航空航天及化工等领域提供了重要的测量方法.     

基于图像处理的非接触式高温测量方法的进展

叙述了几种在高温测量领域常用的基于光电检测技术和图像处理技术的非接触式高温测量方法，对它们的原理和测量方法进行了分析、比较。基于辐射原理的非接触测量方法，技术成熟、简单方便、抗干扰能力好；光谱诊断技术测温法有具有：高的时间空间分辨率以及高光谱分辨率；干涉法测温能实时反映燃烧温度场的动态变化过程，经图像处理后能得到精确的高温温度场。这些方法不但不受酸、碱等环境约束，还能实时、准确地进行温度场测量，很有发展前途。     

采用发射光谱法检测煤粉锅炉火焰的技术研究

利用以CCD阵列作为光电接收元件的微型光纤光谱仪,在燃煤锅炉现场测量火焰从533nm至1050nm波段的发射光谱。通过对不同工况的在大量实测数据曲线进行分析处理,得到了视场中火焰平均温度和黑度。并发现：（1）煤粉火焰辐射基本上可以作为灰体辐射处理;（2）煤粉燃烧器负荷增大时,火焰黑度相应增大,火焰温度波动减小;（3）炉膛内背景火焰燃烧稳定,黑度远大于燃烧器出口火焰黑度,火焰温度波动明显降低;（4）未着火煤粉的温度较低,波动很小,黑度也很小。火焰发射光谱的这些特征为进行火焰监测和诊断提供了可靠的判据。图6表1参9     

光谱法火焰检测技术研究

利用CCD光纤光谱仪测量和分析火焰的辐射光谱可以得到火焰的温度和黑度。光谱法获得的火焰温度和传统热电偶方法获得火焰温度存在较大的差异,两者存在关联性,但不宜将两者的数值大小直接进行比较。通过测量火焰的温度和黑度,我们可以对燃烧的过程进行相应的分析判断,为诊断火焰的燃烧状态提供判断依据。     

适应于快速热处理设备的温度测量与控制系统设计

提出了一种适应于快速热处量设备(RTP)的温度测量与控制方法。介绍了快速热处理设备工作原理和主要关键技术;针对温度测量与温度控制两大关键技术,提出了先进的解决方案,即一种增强反射及发射率在线测量与补偿的温度测量方法和基于系统模型多输入多输出(MIMO)温度控制方法;通过实验验证了该温度测量方法和温度控制方法的可行性与先进性,并将该温度测量与温度控制系统应用于我们自主研发的快速热处理设备上,证明该温度测量与控制系统完全能满足设备的各项工艺指标。     

峰值波长法快速检测煤粉炉火焰温度的研究

基于维恩位移定律和普朗克定理,提出了根据光纤光谱仪测得的相对火焰辐射光谱快速确定煤粉炉火焰温度的峰值波长法,研究了煤粉炉火焰中辐射率函数对该方法测量温度的影响,并以300 MW和350 MW煤粉炉火焰辐射光谱为基础,给出了适用于电站煤粉炉火焰温度光谱法测量的峰值波长温度测量公式.结果表明:对于煤粉炉火焰这类非灰体温度火焰,利用峰值波长法可以快速得到火焰温度,且最大测量误差小于1.60%.     

基于CCD图像的高温蒸汽管道位移测量系统研究

高温蒸汽管道是电站锅炉的核心承压部件,长期处于高温、高压、蠕变、疲劳等恶劣运行环境下。实时监测电站锅炉蒸汽管道的宏观位移并对其安全进行评估,可提高机组运行的安全性和稳定性。本文提出一种基于CCD图像的非接触式高温蒸汽管道位移测量方法,采用直接线性法,利用棋盘格标定板对CCD相机进行标定,标定好的CCD相机获取被测管道上圆形标志物的一系列图像,采用改进的搜索路径SSDA法对采集到的图像进行相关计算,即可实现位移测量。在实验室条件下,设计并搭建了图像位移测量系统,对测量方法进行了验证及性能评价。结果表明:系统相对误差小于0.5%,零点漂移小于0.1 mm,重复性优于0.08%。     

一种测量金属表面温度及辐射率的方法

通过在辐射图像测温方法中引入光谱辐射率修正,提出一种非接触式、精确测量高温金属表面温度及辐射率的方法.利用光谱仪根据高温金属表面的光谱信息计算单色辐射率随波长变化的曲线;使用彩色CCD摄像机拍摄高温金属表面的彩色图像,结合单色辐射率修正曲线从红、绿单色辐射强度分布中比色计算金属表面温度和辐射率.以一块出炉钢坯为实验对象验证该方法的准确性.结果表明:测量结果能够真实反映钢坯表面温度分布,给出受热不均匀性信息,可用于指导改进加热工艺.     

基于热辨识技术的硅基防热材料高温热导率测量

硅基防热材料是高超声速飞行器防热系统用重要材料之一,但由于硅基防热材料在高温条件下存在着复杂的物理化学变化,使得高温热导率的获取变得困难,这已成为飞行器防热系统精细化设计的主要制约瓶颈。基于热导率辨识方法,设计了一种能够实现硅基防热材料高温热导率测量的试验测量装置,对硅基防热材料在常温~800℃热导率进行了测量,并将测得的热导率外推应用到其他试验状态。结果表明,测得的硅基防热材料高温热导率合理可靠,具有很高的工程精度。该试验测量装置可实现不同温度下热导率的同步测量,测量成本低,效率高,这对其他防热材料的高温热导率测量具有重要的参考价值。     

Influence of natural convection on forced horizontal flow in saturated porous media for aquifer thermal energy storage

Estimation of the heat recovery rate in high-temperature underground storage (>50 °C) is required before such a system can be built. However, if high-temperature water is injected into and stored in the aquifer, large-scale natural convection could occur that might reduce the heat recovery rate. This study aims to clarify the universal quantitative condition under which natural convection appears and exerts an observable influence for a system with forced horizontal flow in the saturated porous medium. The authors investigated this using both experiments and computer simulations.A test section simulating an aquifer was made. Warm water was injected into the test section, which was filled with glass beads. The temperature distribution and the flow rate profile at the outlet were measured. The authors found that the limit condition at which natural convection influences the forced horizontal flow can be determined from the velocity profile and modified Rayleigh number Ra^*. In addition, the heat transfer coefficients of the upper and the lower side of walls were estimated. A computer simulation was made for calculation of the temperature field and the velocity vector in the porous medium under natural convection and under forced convection. As calculated temperature fields and flow rate distributions at the outlet were similar to the experimental results, it is thought that this program can be applied to evaluation of the temperature and the velocity of aquifer thermal energy storage. In addition, an index expressing the degree of influence of natural convection on forced convection was proposed.     

基于光谱分析的辐射图像法测温的修正研究

利用基于双色法的灰体特性判断方法对光谱分离后的连续火焰辐射光谱进行分析,表明燃煤火焰在600~900 nm波段范围内符合灰体特性,由于图像法中所采用的红(R)、绿(G)基色所对应的中心响应波段位于非灰体波段内,因此提出利用光谱分析对图像法测温进行修正,并利用数值模拟的方法讨论了发射率之比εG/εR的变化对测温的影响。结果显示:当εG/εR的值变化20%,温度计算所产生的偏差总体在8%左右,有必要采用光谱分析方法对图像法测温进行修正。     

汞气质量浓度在线测量标定方法研究

针对排放烟气中汞气质量浓度在线测量系统在标定过程中排放汞废气造成的环境污染等问题,提出了一种基于饱和蒸气原理的光谱法汞气质量浓度在线测量标定方法,并在258.65~273.55K内进行了标定实验.结果表明:在较小温差范围内,可以通过改变温度来改变饱和汞蒸气质量浓度,从而对其进行标定,经温度系数修正后可扩大标定温度区间;实验得到的标定曲线线性相关系数R2=0.998 5,测得的汞气实际质量浓度与标定质量浓度的最大偏差仅为5.2%;该标定装置结构简单、成本低,且对环境无污染.     

煤粉高温富氧无油点火实验和数值模拟研究

提出了利用高温氧气与高浓度煤粉气流直接混合来实现煤粉气流点火的无油点火方式,采用煤粉高温氧气无油点火实验装置对煤粉气流的高温氧气无油点火过程进行了研究,利用数值模拟方法对该点火装置的流场特性进行了分析.结果表明：当氧气加热温度超过750℃后,设计工况条件下利用高温氧气可以顺利安全地实现煤粉气流的点火;提高一次风温度、增大一次风煤粉浓度及高温氧气风量或减小一次风速度有利于煤粉气流的着火和燃烧;煤粉气流在点火装置中心管喷口正前方首先开始着火,流场平均温度可达2 000 K以上,最高温度超过3 000 K,温度最高的区域位于中心管轴线的两侧.     

炉膛中二维温度场与辐射参数的同时重建

辐射逆问题研究受到了广泛的关注。以炉膛为研究对象,开展了二维温度场与辐射参数同时重建的研究。用CCD接收边界辐射强度图像和辐射温度图像,提出用正则化方法从辐射温度图像中重建介质温度场,从辐射强度图像中更新辐射参数,两者交替迭代,直到收敛。模拟计算表明,在测量数据中加入标准方差为0.02,0.05的正态分布的误差后,仍可以较好地重建出介质温度场与辐射参数。图4表4参13     

基于声学测温的水冷壁局部超温监测研究

以理论和试验相结合的方法,对锅炉热态时水冷壁附近的温度场及声线分布进行了研究,开发了基于声学测温的水冷壁局部超温监测系统,并在国内某300MW锅炉机组上进行了试验研究.结果表明：声学测温技术应用于水冷壁局部超温监测是完全可行的;锅炉热态时,水冷壁附近的声线会朝着炉膛内高温侧发生弯曲;系统测得的烟气温度作为基准量能很好地反映水冷壁向火侧壁面温度的变化情况;线性扫频信号可以作为监测系统的声源信号,扫频区间在500～3 000Hz为宜;此系统中,互相关时延估计法能准确地计算出声波飞渡时间.     

电站锅炉炉内三维温度场在线检测与分析

在1台670t/h电站锅炉上安装了1套三维温度场可视化监测系统,该系统由炉膛火焰图像探测器、视频分割器及工控机等组成。通过对炉膛火焰辐射图像的处理,采用正则化方法实现了炉膛内三维温度场(沿锅炉高度方向划分为12层横截面)的在线监测。检测结果表明,由于该锅炉掺烧高炉煤气。在沿炉膛高度方向上形成了两个燃烧高温区;炉内平均温度与机组负荷和主汽压力的相关性较好;通过对一次锅炉灭火事件的分析,表明该系统在燃烧诊断方面具有重要作用。     

Geothermal electric power generation in Iceland for the proposedIceland/United Kingdom HVDC power link

A review is given of the geothermal electric power potential in Iceland which could economically be developed to supplement hydro power for the proposed HVDC power link to the United Kingdom and supply the power-intensive industries in Iceland which are currently envisioned for development. Technically harnessable energy for electricity generation, taking account of geothermal resources down to an assumed base depth, temperature distribution in the crust, probable geothermal recovery factor, and accessibility of the field, has been assessed. Nineteen known high-temperature fields and nine probable fields have been identified. Technically harnessable geoheat for various areas is indicated. Data on high-temperature fields suitable for geothermal electric power generation and on harnessable energy for electric power generation within volcanic zones are presented     

基于斯特林发动机燃烧室的高温温度场构建方法研究

针对高温高压、狭小空间里温度直接测量受到热电偶材料、成本和布置方式等一系列因素限制的问题,提出了一种基于傅立叶导热理论的一维温度场分布规律,构建了某型斯特林发动机燃烧室内局部高温区域的一维温度场.试验验证表明,预测值与实测值的最大误差为1.5%,有效解决了斯特林发动机燃烧室内高温测量问题.该测温方法也可应用到其它高温、...