一种电热丝配合热像仪检测气体流态分布的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种电热丝配合热像仪检测气体流态分布的方法和装置，方法包括如下步骤：将电热丝通电后置于待检测气体中，用热像仪对电热丝温度成像，得电热丝的温度分布图，由气体的流态分布与电热丝温度分布之间如式(1)所示的对应关系获知待测气体的流态分布；装置包括：塔体；设置于塔体内且高度可调的绝缘环；固定于绝缘环上且呈网格状分布的电热丝；以及设置于塔体上方用于采集电热丝温度信息的热像仪。本发明专利技术的检测方法操作简单，流态分布不受流速不稳定和分布不均所影响，响应快，准确度高，同时可记录整个实验过程，并进行数据分析。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及气体流态分布的检测方法，尤其涉及电热丝配合热像仪检测气体流态分布的方法和装置。
技术介绍
流体流动问题,归根到底是流体在塔内的速度分布问题。对液体分布，许多学者已提出了诸如扩散、溪流和接触点等较为合理的模型。但对气体分布，因其流动性更大，迄今尚无一个较为合理和适用的模型。烟气在烟道中流速分布十分复杂，由于受生产工况、烟道粗糙度、进口结构形式、烟道的变径、烟道内支撑柱和烟道的走向等因素的影响，烟道断面的气体流速通常是不均匀的。气流分布不均导致烟气净化效率下降，烟道内气流紊乱容易将沉降的粉尘带走。同时过高的风速将在烟道产生涡流和负压区。这些都增大了排放总量计算的误差。研究表明，烟气气流分布不均匀时计算排放量的结果与气流分布均匀时计算排放量结果相比，其结果相对误差约71％。国内外主要在除尘、脱硫、脱硝净化方法上进行流速分布的研究，研究方法为数字模型和模拟试验，通过数字模拟和模拟试验绘制出等线图和三维图，进而分析筛选出净化装置最佳流速，但烟道中的烟气分布实际与烟道走向、烟道变径、烟道内的结构有关，仅采用数字模型还不能真实反映烟道内的流速分布。常规等环面积法采用单点和多点移动测量仅能取平均值，不能反映烟道内各点流速分布特征。因为烟道内的流场是动态的，其区域分布和走向受烟道内部结构、净化方法等方面的影响，所以在时间上和不同断面上烟气流速是不一样的。申请号为201110054000.6的中国专利文献公开了一种烟气流速测量仪及测量方法，它以两组分设于烟道两侧的光发射系统和光接收系统，，其中光发射系统包括有LED光源和位于LED光源出射光路上的准直透镜，光接收系统包括有聚焦透镜和位于聚焦透镜透射光路上的光电探测器，LED光源发出的光束经准直透镜准直为平行光束后穿过烟道，再由聚焦透镜接收并送入光电探测器，设备要求高；此外，还要外接数字显示系统方可实现。申请号201210291564.6的专利技术专利涉及一种基于声学的锅炉炉膛烟气流速检测系统及检测方法。在烟气流动的炉膛一侧内壁上设置监测点，进行多点检测，需要多套检测装置，费用较高。同时，检测装置结构较为复杂，信息传感处理装置安装繁琐。
技术实现思路
本专利技术提供了一种电热丝配合热像仪检测气体流态分布的方法和装置。本专利技术的检测方法操作简单，流态分布不受流速不稳定和分布不均所影响，响应快，准确度高，同时可记录整个实验过程，并进行数据分析。一种电热丝配合热像仪检测气体流态分布的方法，包括如下步骤：将电热丝通电后置于待检测气体中，用热像仪对电热丝温度成像，得电热丝的温度分布图，由气体的流态分布与电热丝温度分布之间如式(1)所示的对应关系获知待测气体的流态分布；tw′＝-mC′QW-m-1(1)tw′：电热丝温度对风速的敏感度；Q：单位时间传热量；C’＝A-1C-1d-m-1λ-1νmm：努谢尔特准则数Nu＝CRem,m为雷诺数Re的指数W：流体介质的速度，m/s。本专利技术体系可以用空气横掠单圆管时强迫对流换热模型来计算，气体的热量与电热丝的关系：Q＝αA(tw-t)Q：单位时间传热量；α：对流传热系数；A：传热面积(电热丝表面积)；tw：电热丝外表面温度；t：空气温度。应用相似理论研究强制换热问题简化近似得到温度与热量的关系：tw=QαA+t=A-1C-1d-m-1λ-1vmQW-m+t]]>其中前三项用常数C’代替，如果我们取m＝0.6，分别计算100摄氏度和1000摄氏度时的λ-1vm：100摄氏度：(3.21*10-2)-1*(2.19*10-5)0.6＝0.04981000摄氏度：(8.071*10-2)-1*(4.9*10-5)0.6＝0.0321从上面的计算结果可以看出λ-1vm的值在100摄氏度和1000摄氏度之间的变化也是比较小的，因此也假设其为常数，并入C’中，则：tw＝C′QW-m+t求该函数的一阶导数：tw′＝-mC′QW-m-1由此可知，加热丝温度对风速的敏感度即tw′的值是随着Q(在热平衡时，传热量等于加热功率)变大而线性增大的。由此推导可知，电热丝上的温度分布就代表了气体流速的分布。本专利技术的方法：通过将通电后达到一定温度的电热丝置于被检测气体中时，被检测气体的流态分布与电热丝不同部位的温降存在对应关系，用热像仪对电热丝温度直接成像后可得出温度分布图，从而反映出气体流态分布。优选地，所述温度分布图包括可见光成像分布图和红外成像分布图。两种图像对比，便于参照分析。优选地，所述热像仪的热灵敏度≤0.10℃。本专利技术还提供一种电热丝配合热像仪检测气体流态分布的装置，包括：塔体；设置于塔体内且高度可调的绝缘环；固定于绝缘环上且呈网格状分布的电热丝；以及设置于塔体上方用于采集电热丝温度信息的热像仪。热像仪具有录像和拍照的功能，检测时进行全过程录像，完成后连接计算机进行数据处理；温度分布图通过安装在计算机上的热像仪图像处理软件进行分析、绘制图形。优选地，塔体顶部设置红外窗口，所述热像仪固定安装在该红外窗口的上方，安装高度以热像仪能够检测整个电热丝为准。进一步地，检测窗口处装备透明耐温材料，并安装红外窗口，供热像仪检测波段光线通过。优选地，所述绝缘环上设置若干绝缘挂钩，所述电热丝固定在对应绝缘挂钩上。进一步优选地，网格状分布的电热丝覆盖塔体截面。电热丝连接成网格状，覆盖烟道截面，可一次读取整个烟道截面处的气体流态分布。优选地，所有电热丝以串联形式连接。由本专利技术装置进行待测气体流态分布检测时的具体步骤为：将铺满电热丝的绝缘环调节到需要测量的烟道截面；将热像仪固定在能够测量整个电热丝圆盘截面的检测窗口处；对电热丝通电，使温度升高到100～1000℃；通入一定流速的检测气体，稳定一段时间用热像仪记录电热丝圆盘上电热丝的温度分布图；根据电热丝的温度分布与被检测气体的流速分布一一对应的关系，由电热丝的温度分布图得出气体流态分布。本专利技术的有益效果：本专利技术相比传统方法操作简单，可以一次读取烟道某个检测截面上的流态分布，数据由热像仪(5)直接成像给出，可大大减少数据处理时间，而数据精度与单点法无显著差异。相比于粒子成像测速仪(PIV)装置简单，成本低。附图说明图1是本专利技术的结构示意图。图2是网格状电热丝示意图。图3为热像仪Ti200直接拍照并通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电热丝配合热像仪检测气体流态分布的方法，其特征在于，包括如下步骤：将电热丝通电后置于待检测气体中，用热像仪对电热丝温度成像，得电热丝的温度分布图，由气体的流态分布与电热丝温度分布之间如式(1)所示的对应关系获知待测气体的流态分布；tw′＝‑mC′QW‑m‑1   (1)tw′：电热丝温度对风速的敏感度；Q：单位时间传热量；C’＝A‑1C‑1d‑m‑1λ‑1νm：努谢尔特准则数Nu＝CRem,m为雷诺数Re的指数W：流体介质的流速，m/s。

【技术特征摘要】
1.一种电热丝配合热像仪检测气体流态分布的方法，其特征在于，
包括如下步骤：
将电热丝通电后置于待检测气体中，用热像仪对电热丝温度成像，得
电热丝的温度分布图，由气体的流态分布与电热丝温度分布之间如式(1)
所示的对应关系获知待测气体的流态分布；
tw′＝-mC′QW-m-1(1)
tw′：电热丝温度对风速的敏感度；
Q：单位时间传热量；
C’＝A-1C-1d-m-1λ-1ν
m：努谢尔特准则数Nu＝CRem,m为雷诺数Re的指数
W：流体介质的流速，m/s。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述温度分布图包括可
见光成像分布图和红外成像分布图。
3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述热像仪的热灵敏度
≤0.10℃。
4.一种电热丝配合热像仪检测气体流态分布的装置，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏纯洁，高艳，俞建军，李海涛，莫建松，
申请(专利权)人：浙江天蓝环保技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33