[發(fā)明專利]一種在線測量積灰有效熱導(dǎo)率的智能積灰采樣裝置和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910914366.2
• 申請日: 2019-09-26
• 公開（公告）號: CN110568014B
• 公開（公告）日: 2022-11-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄭志敏;汪洋;魏建旭;顧明言
• 申請（專利權(quán)）人: 安徽工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01N25/22
• 分類號: G01N25/22
• 代理公司: 南京九致知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32307
• 代理人: 嚴(yán)巧巧

1.一種在線測量積灰有效熱導(dǎo)率和基于熱導(dǎo)率智能清除積灰的方法，其特征在于，基于在線測量積灰有效熱導(dǎo)率的裝置，該裝置包括支撐體外套管(13)、與支撐體外套管(13)一端相連的采樣探針(3)以及溫度測量單元和智能積灰吹掃單元，其中：

所述的采樣探針(3)為管狀結(jié)構(gòu)，且其一端密封，另一端與支撐體外套管(13)相連通；所述的溫度測量單元包括第一熱電偶(1)和第二熱電偶(2)，第一熱電偶(1)和第二熱電偶(2)分別安裝于采樣探針(3)的外表面和內(nèi)壁；

所述智能積灰吹掃單元包括超聲波測厚儀(5)和吹掃噴槍(6)，其中超聲波測厚儀(5)安裝于采樣探針(3)的內(nèi)壁，所述吹掃噴槍(6)的進(jìn)氣管道上設(shè)有第一電動調(diào)節(jié)閥(8)，所述吹掃噴槍(6)的進(jìn)氣管道與空氣壓縮機(jī)(11)相連，且第一電動調(diào)節(jié)閥(8)、超聲波測厚儀(5)、第一熱電偶(1)和第二熱電偶(2)均通過信號轉(zhuǎn)換器(9)與計算機(jī)(10)相連；

其步驟如下：

步驟一、數(shù)據(jù)采集

通過第一熱電偶(1)和第二熱電偶(2)分別對采樣探針(3)的外表面和內(nèi)壁溫度T1、T2進(jìn)行實時監(jiān)測，通過超聲波測厚儀(5)對采樣探針(3)表面積灰層厚度δad進(jìn)行實時測量，并傳送至計算機(jī)(10)；

步驟二、根據(jù)所測探針外表面和內(nèi)壁溫度，采用如下公式對采樣探針(3)的熱流密度進(jìn)行計算：

式中：q---穿過探針外表面的熱流密度，單位為W/m²；λ₁---探針材質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)，單位為W/(m·K)；r₁、r₂---探針外壁面半徑、內(nèi)壁面半徑，單位為m；T₁、T₂---探針外壁面、內(nèi)壁面熱電偶所測溫度，單位為K；

步驟三、采用如下式(2)、式(3)對采樣探針(3)的熱流密度進(jìn)行計算：

式(2)中h為探針的對流換熱系數(shù)，單位為W m^-2K^-1；Tg和Ts分別為煙氣溫度和探針沉積灰表面的溫度，單位為K；σ為斯特番-玻爾茲曼常數(shù)，單位W m^-2K^-4；w為沉積灰的發(fā)射率系數(shù)；

式(3)中λ_eff為沉積灰的有效熱導(dǎo)率，單位為W m^-1K^-1；δ_ad為沉積灰的厚度，單位m；

將上述式(1)與式(2)、式(3)進(jìn)行聯(lián)立，然后通過迭代法迭代即可求解得到探針沉積灰表面的溫度Ts和沉積灰的有效熱導(dǎo)率λ_eff；

步驟四：根據(jù)如下公式對積灰的清潔因子CF進(jìn)行計算：

式中，K⁰---標(biāo)準(zhǔn)計算傳熱系數(shù)，單位為W/(m²·K)，K---傳熱系數(shù)，單位為W/(m²·K)，其計算如下；

R＝R1+R2 (8)

式中：R---總熱阻，單位為m²·K/W；R₁---探針外壁面熱阻，單位為m²·K/W；R₂---積灰層熱阻，單位為m²·K/W；

步驟五、若計算所得CF值小于設(shè)定值，則通過計算機(jī)控制空氣壓縮機(jī)啟動并打開第一電動調(diào)節(jié)閥給氣，對探針表面積灰進(jìn)行實時清除。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在線測量積灰有效熱導(dǎo)率和基于熱導(dǎo)率智能清除積灰的方法，其特征在于：所述式(2)中探針的對流換熱系數(shù)通過下式進(jìn)行計算：

式(4)中Nu為探針處的努塞爾數(shù)；D為探針的直徑，單位為m；λ_g為煙氣的導(dǎo)熱系數(shù)，單位Wm^-1K^-1，其中Nu通過輔助測量或計算獲得探針?biāo)師煹赖臒煔馑俣龋俑鶕?jù)以下準(zhǔn)則公式計算得到：

式中，Re和Pr分別為以煙氣速度為特征速度的雷諾數(shù)和普朗特數(shù)；Pr_w和Pr_f分別為壁面溫度和煙氣溫度為定性溫度下的普朗特數(shù)；式中的n和m的數(shù)值按不同條件來給定；c為系數(shù)，其值根據(jù)雷諾數(shù)給定。