[發明專利]一種基于瑞利近似測量生物質火焰溫度和發射率的方法

有效

• 申請號: 202010026274.3
• 申請日: 2020-01-10
• 公開（公告）號: CN111238663B
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發明（設計）人: 鄭樹;韓磊;柳華蔚;李心語;陸強
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: G01J5/60
• 分類號: G01J5/60;G01J3/28
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于瑞利近似測量生物質火焰溫度和發射率的方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：

步驟1：利用光譜儀獲得待測生物質火焰光譜輻射強度，輸出光譜儀測量范圍內相應火焰波長與光譜輻射強度，假設沿測量方向火焰輻射源項均勻分布，可以得到：

式中，I為輻射強度，H為光譜輻射源項，λ為波長，T為溫度，L為火焰厚度；

步驟2：根據瑞利近似假設，將光譜輻射源項表示為：

式中，κ為吸收系數，fv為煙黑顆粒體積分數，I_b為黑體輻射強度，E(m)為碳煙光學常數的函數；c₁＝3.741832×10⁸W·μm⁴/m²，為第一輻射常數，c₂＝1.4388×10⁴μm·K，為第二輻射常數；發射率ε與吸收系數κ有如下關系：

ε＝1-e^(-κL)；

步驟3：選取中間波段的波長λ_mid和輻射源項H_mid作為初值，假定一個初始溫度，所述初始溫度不低于800K，將波長λ_mid和輻射源項H_mid作為初值求解相鄰波段λ_mid-1和λ_mid+1相對應的H_mid-1和H_mid+1，并繼續求解相鄰波段的輻射源項，并逐步求解整個波段的輻射源項，進而得到整個波段的計算輻射強度曲線；

步驟4：以相對殘差的1范數評估測量輻射強度曲線和計算輻射強度曲線的偏差：

式中，I_measure為測量的輻射強度值，I_cal為計算的輻射強度值；

步驟5：重復步驟3與步驟4，更新溫度值，逐步提高計算精度直到偏差小于設定值，將收斂的溫度視為溫度的測量結果，根據中間波長λ_mid和輻射源項H_mid計算煙黑顆粒體積分數fv，進而得到吸收系數，再根據吸收系數得到發射率。

2.根據權利要求1所述的基于瑞利近似測量生物質火焰溫度和發射率的方法，其特征在于，所述步驟2中的吸收系數用下式表示：

3.根據權利要求1所述的基于瑞利近似測量生物質火焰溫度和發射率的方法，其特征在于，所述步驟3中的相鄰波段的輻射源項由以下過程得到：

相鄰兩個波長對應輻射源項相除，可以得到下式：

式中，E(m)為碳煙光學常數的函數，

已知一個波長的輻射源項，則相鄰波長輻射源項可以表示為：

4.根據權利要求1所述的基于瑞利近似測量生物質火焰溫度和發射率的方法，其特征在于，所述步驟5進一步包括以下子步驟：

步驟5.1，重復3與4步驟，更新溫度值，逐步提高計算精度直到偏差小于設定值；

步驟5.2，將收斂溫度視為所測溫度，由下式計算碳煙顆粒體積分數：

步驟5.3，由碳煙顆粒體積分數計算吸收系數：

步驟5.4，由吸收系數計算發射率；

如在光學薄情況下則可直接求出發射率為κL，如在光學厚情況下則利用下式求得發射率：

ε＝1-e^(-κL)；

式中，L為火焰厚度。