基于红外测温的方形热设备内壁温度的推算.pdf

《基于红外测温的方形热设备内壁温度的推算.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、第34卷第1期激光与红外VOI.34，NO.12004年2月LASER&INFRAREDFebruary，2004·红外技术·文章编号：1001-5078（2004）01-0030-02基于红外测温的方形热设备内壁温度的推算曹春梅，张晓宏，陈衡（华北电力大学理学院应用物理系，河北保定071003）摘要：利用红外热像仪获得热设备外表面温度分布，经人工分析，并进行导热反问题研究，可获得设备内部信息。文中以方形工业加热炉为模型，利用炉墙外壁的红外扫描测温结果，求出其内壁的温度分布。数值实验表明，结果满足工程要求。关键词：红外测温；导热反问题；数值实验；有限插分法中图分类号：TN219

2、文献标识码：AEstimationofInnerSurfaceTemperatureofSguareHeatingFurnaceBasedonOuterSurfaceTemperatureAbtainedbyInfraredScanningCAOChun-mei，ZHANGXiaO-hOng，CHENHeng（SchOOIOfScience，NOrthChinaEIectricPOwerUniversity，BaOding071003，China）Abstract：ThesurfacetemperaturecanbeObtainedbyscanningtheOuter-waII

3、OfindustriaIheateguipment.Thetem-peraturedivisiOnOfinner-waIIcanbeObtainedbystudyinginverseheatcOnductiOnprObIem.Theinner-waIItempera-turedivisiOnOfsguareheatingfurnaceiscaIcuIatedtakinganexampIe.TheresuItabtainedbynumericaIexperimentturnsOuttObefeasibIe.Keywords：infraredscannedtemperature；i

4、nverseheatcOnductiOn；numericaIexperiment；finitedifferencemethOd.1引言在工程实践和科学实验中，使用许多与热有关的设备。对于高温筒状热设备而言，温度分布是确定其状态的重要参量之一，而其内部温度通常难以直接测量。本文利用红外测温技术成熟稳定、灵敏［1］度高、误差小等特点，结合导热反问题的求解，以方形小型工业炉为例，推算出其内壁温度分布，并对其进行数值验证和讨论。2物理模型如图1所示，为一小型工业加热炉的截面俯视［2］图，沿炉深度的温度变化略而不计。由于炉子是对称的，因此只需要分析图中所示阴影部分，内壁的图1炉墙俯视图温

5、度是需确定的未知量。内壁温度常难以直接测量，在外壁可获得红外扫描测得的温度离散数据。基金项目：华北电力大学青年教师基金（09320028）.作者简介：曹春梅（1965-），女，硕士，副教授，主要从事物理教由对称性，两边界!1、!2为绝热边界条件。则本问学及应用物理的研究工作，已发表论文多篇。［3］题的数学描述为：收稿日期：2003-07-24第1期激光与红外31226T6T结果显示于表1中。考虑到测量误差，在精确值上控制方程+=0（1）226x6y引入一定的偏差模拟红外热像仪扫描测量误差，将6T计算结果仍填入表1中，并将相对误差计算结果填外壁第三类边界条件k+!T=!Tf（2）

6、6y入表2。其中相对误差外壁第一类边界条件T1，j=Tj（j=1，2，⋯，I）T-T计算预定（3）ET=>100%T预定由上可知，在炉墙的外壁可建立起两个边界条件，以表1计算的内壁节点温度弥补内壁温度未知的不足，从而使得问题可以求解。误差（C）-0.5-0.20.00.20.53求解方法节点温度（C）用红外热像仪扫描炉墙外表面，得到离散的温T361198.61199.51200.11200.71201.6度分布，因此采用数值计算的方法求解上述问题，以T451198.651199.851200.651201.451202.65［4］获得炉墙内表面温度分布。采用外节点法划分表2测量

7、误差对结果的影响计算区域，利用中心插分格式，将控制方程、各类边误差（C）界条件离散化，有如下有限插分表达式：-0.5-0.20.00.20.5节点Ti+1，j=4Ti，j-Ti，j-1-Ti，j+1-Ti-1，ji22（4）（3，6）0.12%0.042%0.0083%0.058%0.13%Ti，j=Tji=1j=1，2，⋯，I，（5）（4，5）0.11%0.013%0.054%0.12%0.22%1!"x!"xT2，j=（T1，j-1+T1，j+1）-（+2）T1，j-Tf分析表1、2可知