一種電熱絲配合熱像儀檢測氣體流態(tài)分布的方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及氣體流態(tài)分布的檢測方法，尤其涉及電熱絲配合熱像儀檢測氣體流態(tài) 分布的方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 流體流動問題，歸根到底是流體在塔內(nèi)的速度分布問題。對液體分布，許多學(xué)者已 提出了諸如擴散、溪流和接觸點等較為合理的模型。但對氣體分布，因其流動性更大，迄今 尚無一個較為合理和適用的模型。
[0003] 煙氣在煙道中流速分布十分復(fù)雜，由于受生產(chǎn)工況、煙道粗糙度、進口結(jié)構(gòu)形式、 煙道的變徑、煙道內(nèi)支撐柱和煙道的走向等因素的影響，煙道斷面的氣體流速通常是不均 勻的。氣流分布不均導(dǎo)致煙氣凈化效率下降，煙道內(nèi)氣流紊亂容易將沉降的粉塵帶走。同時 過高的風(fēng)速將在煙道產(chǎn)生渦流和負壓區(qū)。這些都增大了排放總量計算的誤差。研究表明，煙 氣氣流分布不均勻時計算排放量的結(jié)果與氣流分布均勻時計算排放量結(jié)果相比，其結(jié)果相 對誤差約71 %。
[0004] 國內(nèi)外主要在除塵、脫硫、脫硝凈化方法上進行流速分布的研究，研究方法為數(shù)字 模型和模擬試驗，通過數(shù)字模擬和模擬試驗繪制出等線圖和三維圖，進而分析篩選出凈化 裝置最佳流速，但煙道中的煙氣分布實際與煙道走向、煙道變徑、煙道內(nèi)的結(jié)構(gòu)有關(guān)，僅采 用數(shù)字模型還不能真實反映煙道內(nèi)的流速分布。
[0005] 常規(guī)等環(huán)面積法采用單點和多點移動測量僅能取平均值，不能反映煙道內(nèi)各點流 速分布特征。因為煙道內(nèi)的流場是動態(tài)的，其區(qū)域分布和走向受煙道內(nèi)部結(jié)構(gòu)、凈化方法等 方面的影響，所以在時間上和不同斷面上煙氣流速是不一樣的。
[0006] 申請?zhí)枮?01110054000.6的中國專利文獻公開了一種煙氣流速測量儀及測量方 法，它以兩組分設(shè)于煙道兩側(cè)的光發(fā)射系統(tǒng)和光接收系統(tǒng)，，其中光發(fā)射系統(tǒng)包括有LED光 源和位于LED光源出射光路上的準直透鏡，光接收系統(tǒng)包括有聚焦透鏡和位于聚焦透鏡透 射光路上的光電探測器，LED光源發(fā)出的光束經(jīng)準直透鏡準直為平行光束后穿過煙道，再由 聚焦透鏡接收并送入光電探測器，設(shè)備要求高;此外，還要外接數(shù)字顯示系統(tǒng)方可實現(xiàn)。申 請?zhí)?01210291564.6的發(fā)明專利涉及一種基于聲學(xué)的鍋爐爐膛煙氣流速檢測系統(tǒng)及檢測 方法。在煙氣流動的爐膛一側(cè)內(nèi)壁上設(shè)置監(jiān)測點，進行多點檢測，需要多套檢測裝置，費用 較高。同時，檢測裝置結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，信息傳感處理裝置安裝繁瑣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明提供了一種電熱絲配合熱像儀檢測氣體流態(tài)分布的方法和裝置。本發(fā)明的 檢測方法操作簡單，流態(tài)分布不受流速不穩(wěn)定和分布不均所影響，響應(yīng)快，準確度高，同時 可記錄整個實驗過程，并進行數(shù)據(jù)分析。
[0008] -種電熱絲配合熱像儀檢測氣體流態(tài)分布的方法，包括如下步驟：
[0009] 將電熱絲通電后置于待檢測氣體中，用熱像儀對電熱絲溫度成像，得電熱絲的溫 度分布圖，由氣體的流態(tài)分布與電熱絲溫度分布之間如式（1)所示的對應(yīng)關(guān)系獲知待測氣 體的流態(tài)分布；
[0010] tw7 =-11107 Qff^1 (1)
[0011] t/ :電熱絲溫度對風(fēng)速的敏感度；
[0012] Q:單位時間傳熱量；
[0013] c，=A-M-m-VV
[0014] m:努謝爾特準則數(shù)Nu = CRem，m為雷諾數(shù)Re的指數(shù)W:流體介質(zhì)的速度，m/s。
[0015] 本發(fā)明體系可以用空氣橫掠單圓管時強迫對流換熱模型來計算，氣體的熱量與電 熱絲的關(guān)系：
[0016] Q = aA(tw~t)
[0017] Q:單位時間傳熱量;a :對流傳熱系數(shù);A:傳熱面積（電熱絲表面積）；t w:電熱絲外 表面溫度;t:空氣溫度。應(yīng)用相似理論研究強制換熱問題簡化近似得到溫度與熱量的關(guān)系：
[0018]
[0019]其中前三項用常數(shù)C'代替，如果我們?nèi) = 0.6,分別計算100攝氏度和1000攝氏度 時的λ-V:
[0020] 100 攝氏度：（3.21^0^)4(2.1^1()4)16 = 0.0498
[0021] 1000攝氏度：（8.071404)-4(4.^1(^)0.6 = 0.0321
[0022] 從上面的計算結(jié)果可以看出的值在1〇〇攝氏度和1〇〇〇攝氏度之間的變化也是 比較小的，因此也假設(shè)其為常數(shù)，并入C'中，則：
[0023] tw=C/Qff_m+t
[0024]求該函數(shù)的一階導(dǎo)數(shù)：
[0025] tw7 =-11107 Qff^1
[0026] 由此可知，加熱絲溫度對風(fēng)速的敏感度即t/的值是隨著Q(在熱平衡時，傳熱量等 于加熱功率)變大而線性增大的。由此推導(dǎo)可知，電熱絲上的溫度分布就代表了氣體流速的 分布。
[0027] 本發(fā)明的方法:通過將通電后達到一定溫度的電熱絲置于被檢測氣體中時，被檢 測氣體的流態(tài)分布與電熱絲不同部位的溫降存在對應(yīng)關(guān)系，用熱像儀對電熱絲溫度直接成 像后可得出溫度分布圖，從而反映出氣體流態(tài)分布。
[0028] 優(yōu)選地，所述溫度分布圖包括可見光成像分布圖和紅外成像分布圖。兩種圖像對 比，便于參照分析。
[0029]優(yōu)選地，所述熱像儀的熱靈敏度< 0.10°C。
[0030] 本發(fā)明還提供一種電熱絲配合熱像儀檢測氣體流態(tài)分布的裝置，包括：
[0031] 塔體；
[0032] 設(shè)置于塔體內(nèi)且高度可調(diào)的絕緣環(huán)；
[0033] 固定于絕緣環(huán)上且呈網(wǎng)格狀分布的電熱絲；
[0034] 以及設(shè)置于塔體上方用于采集電熱絲溫度信息的熱像儀。
[0035] 熱像儀具有錄像和拍照的功能，檢測時進行全過程錄像，完成后連接計算機進行 數(shù)據(jù)處理;溫度分布圖通過安裝在計算機上的熱像儀圖像處理軟件進行分析、繪制圖形。
[0036] 優(yōu)選地，塔體頂部設(shè)置紅外窗口，所述熱像儀固定安裝在該紅外窗口的上方，安裝 高度以熱像儀能夠檢測整個電熱絲為準。進一步地，檢測窗口處裝備透明耐溫材料，并安裝 紅外窗口，供熱像儀檢測波段光線通過。
[0037] 優(yōu)選地，所述絕緣環(huán)上設(shè)置若干絕緣掛鉤，所述電熱絲固定在對應(yīng)絕緣掛鉤上。
[0038] 進一步優(yōu)選地，網(wǎng)格狀分布的電熱絲覆蓋塔體截面