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华北电力大学郑树获国家专利权

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龙图腾网获悉华北电力大学申请的专利一种基于中波红外检测技术测量炉膛受热面渣层厚度的方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116625291B

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-19发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202310346354.0,技术领域涉及:G01B21/08;该发明授权一种基于中波红外检测技术测量炉膛受热面渣层厚度的方法是由郑树;王传奇;才伟光;张向宇;陆强设计研发完成,并于2023-04-03向国家知识产权局提交的专利申请。

一种基于中波红外检测技术测量炉膛受热面渣层厚度的方法在说明书摘要公布了:本发明提供了一种基于中波红外检测技术测量炉膛受热面渣层厚度的方法。该方法首先使用3.9μm红外热像仪成像设备测量炉膛受热面和炉膛火焰的光谱辐射强度,然后利用CMOS相机得到火焰3.9μm的光谱辐射强度,基于牛顿迭代法以及BOOW发射率模型和Hadley灰渣导热系数模型求解受热面渣层温度,通过不断增加迭代阶数,直至渣层温度所对应的辐射强度相对误差小于允许误差,视为迭代收敛,此时的输出温度视为渣层的实际温度,再根据渣层的实际温度与炉膛运行工况时受热面实际温度的温差,依据傅里叶导热定律,求出结渣厚度。本发明提供的渣层厚度求解算法可根据渣层光谱辐射强度获得受热面管壁结渣厚度的二维空间分布,进而实现对管壁结渣的可视化监测。

本发明授权一种基于中波红外检测技术测量炉膛受热面渣层厚度的方法在权利要求书中公布了:1.一种基于中波红外检测技术测量炉膛受热面渣层厚度的方法,其特征在于,包括如下步骤: 步骤1:利用中波红外热像仪测定3.9μm下渣层和火焰的光谱辐射强度,利用CMOS相机测量火焰的光谱辐射强度,从而得到3.9μm下渣层的光谱辐射强度; 步骤2:渣层的温度可由普朗克定理求得,渣层的光谱辐射强度与渣层的温度的关系如公式1: 公式1中,Iash为渣层光谱辐射强度,单位为Wm3sr,c1=3.742×10-16W·m2,c2=1.4388×10-2m·K,λ为波长,单位为nm,T为渣层计算温度,单位为K,ε3.9μm为发射率; 其中发射率ε的求解基于BOOW发射率模型公式2,和Hadley灰渣导热系数模型公式3: ε=0.51lgλash+2.442 式中α=1.52661-p8.7381为灰渣固结程度的函数,λash为渣层导热系数,p为孔隙率,f0为连续固体的常数参数,κ=kskg为固体导热率ks与气体导热率kg之比; 固体导热率基于Rezaei导热率模型可得,如公式4: 气体导热率基于Touloukian导热率模型可得,如公式5: 公式4、5中,Tash为渣层实际温度; 步骤3:通过假定发射率初值ε0、初值温度T0作为迭代初值,求得渣层的实际发射率与实际温度; 步骤4:构造光谱辐射强度偏差方程; 步骤5:采用牛顿迭代算法迭代求解k为迭代阶数,将上一次的迭代结果作为迭代初值求解渣层的实际发射率与渣层的实际温度,直至迭代结果不随迭代阶数的变化而变化,视为迭代收敛,此时的输出温度视为渣层的实际温度; 步骤6:由步骤5得到渣层的实际温度,计算与炉膛受热面运行时的实际温度的温差,稳态时辐射换热量等于导热量,依据斯蒂芬-玻尔兹曼定律公式6和傅里叶导热定律公式7求得结渣厚度,如下: 公式6、7中σ为黑体辐射常数,σ=5.67×10-8Wm2·K4,λash为渣层导热系数,Tsoot为火焰温度,Tash为渣层实际温度,Tact为炉膛管壁实际温度,εsoot为火焰发射率,εash为渣层实际发射率,L为结渣厚度,单位m,q为热流密度,单位Wm2。

如需购买、转让、实施、许可或投资类似专利技术,可联系本专利的申请人或专利权人华北电力大学,其通讯地址为:102206 北京市昌平区北农路2号;或者联系龙图腾网官方客服,联系龙图腾网可拨打电话0551-65771310或微信搜索“龙图腾网”。

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