生物质火焰温度多光谱测量技术研究

发布时间：2023-02-06 15:26

　　生物质是一种可再生的节能环保燃料。生物质能储量丰富,可满足全球可再生能源的需求。基于高温燃烧方式的新型燃烧设备可提高燃料的利用率和热能转化效率,为提高生物质能的利用率提供一种新的解决方案。火焰是燃烧过程的中心反应区,火焰温度是反映燃料性能的重要指标,同时也影响NOX、CO等燃烧污染物的排放量。火焰温度的准确测量是新型燃烧设备参数优化设计的重要依据,对燃烧设备的安全稳定运行至关重要。传统的热电偶和CCD成像测温法较难满足生物质新型燃烧设备研发中对高温火焰实时、准确的温度测量需求。高温燃烧火焰温度准确在线测量技术的研究可为生物质新型燃烧设备的研制和其它高温测量领域的研究提供技术支持,具有重要的意义和实际应用价值。本课题围绕高温燃烧火焰温度在线检测这一主题,以提高高温燃烧火焰温度测量的实时性和准确性为出发点,对多光谱辐射测温技术的温度和发射率反演算法展开研究,提出了发射率寻优的多光谱辐射测温反演算法,为基于多光谱辐射测温技术的生物质火焰温度准确在线测量奠定基础。本文主要研究工作如下:(1)在深入分析国内外生物质燃烧温度检测研究现状基础上,针对目前该领域可视化和非可视化温度检测技术的不足,根据...

【文章页数】：109 页

【学位级别】：博士

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摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题背景
    1.2 生物质燃烧温度测量技术概述
        1.2.1 可视化方法
        1.2.2 非可视化方法
    1.3 火焰温度测量技术概述
        1.3.1 接触式测温
        1.3.2 非接触式测温
    1.4 多光谱辐射测温理论研究现状
        1.4.1 固定发射率模型
        1.4.2 可变发射率模型
    1.5 本领域存在的主要问题
    1.6 论文的主要内容及章节安排
2 基于发射率偏差约束的多光谱辐射测温反演算法研究
    2.1 多光谱辐射测温数学模型
        2.1.1 检定常数数学模型
        2.1.2 亮度温度数学模型
        2.1.3 参考温度数学模型
    2.2 二次测量法
    2.3 基于发射率偏差约束的多光谱辐射测温反演算法
        2.3.1 迭代截止条件
        2.3.2 发射率搜索范围
        2.3.3 温度偏差与发射率偏差的函数关系
        2.3.4 发射率偏差约束算法流程
        2.3.5 仿真验证
    2.4 本章小结
3 基于约束优化的多光谱辐射测温反演算法研究
    3.1 约束优化算法概述
    3.2 多光谱辐射测温约束优化数学模型
    3.3 基于梯度投影法的多光谱辐射测温反演算法
        3.3.1 梯度投影法原理
        3.3.2 算法步骤
        3.3.3 仿真验证
    3.4 基于内点罚函数法的多光谱辐射测温反演算法
        3.4.1 罚函数法原理
        3.4.2 算法步骤及参数选取
        3.4.3 仿真验证
    3.5 梯度投影法与内点罚函数法仿真结果比较
    3.6 本章小结
4 基于广义逆的多光谱辐射测温约束优化反演算法研究
    4.1 广义逆矩阵原理
    4.2 基于广义逆的发射率及真实温度反演算法
        4.2.1 算法原理
        4.2.2 仿真验证
    4.3 基于广义逆和外点法的发射率及真实温度反演算法
        4.3.1 外点罚函数法原理
        4.3.2 算法流程及参数选取
        4.3.3 仿真验证及算法比较
    4.4 实验验证
    4.5 本章小结
5 稻壳粉生物质锅炉火焰温度测量实验
    5.1 辐射测温的基本方法
        5.1.1 亮度测温法
        5.1.2 比色测温法
        5.1.3 全辐射测温
        5.1.4 多光谱辐射测温法
    5.2 实验方案
        5.2.1 实验总体设计
        5.2.2 各设备参数
    5.3 稻壳粉生物质锅炉火焰温度测量实验
        5.3.1 火焰温度测量过程
        5.3.2 参考温度测量过程
        5.3.3 实验结果
        5.3.4 不确定度分析
    5.4 本章小结
结论
参考文献
附录
攻读学位期间发表的学术论文
致谢
个人简历



本文编号：3736156