基于光谱响应定标的辐射测温方法

辐射测温是通过测量物体发出的辐射来反演温度,辐射测量方程中含有与空间位置相关的非光谱参数,通常需通过辐射标定予以确认。而该研究将非光谱参数归入有限项级数形式的光谱发射率中,这既不会影响多通道测温方程组的封闭性,又不会影响真温求解,从而在无需测量数据归一化的条件下,实现了无需空间位置标定的辐射测温,该方法仅需要标定仪器的绝对光谱响应或相对光谱响应,但不能解得发射率。以两个特例分别对多波长测温方法和多谱段测温方法的求解特性进行了研究。结果表明:对于任意的测量矢量,有效波长不相同的多波长测温唯一解是存在的;而多谱段测温时,存在无解区域,双解直线,甚至可能存在三解直线。

蒸汽相变促进WFGD系统脱除PM_(2.5)的协同作用分析

蒸汽相变作为预处理措施能显著提高常规除尘设备对PM2.5细颗粒的脱除效率,但对于水汽含量低的原始燃煤烟气蒸汽耗量太大,限制了工程应用,而在燃煤电厂湿法烟气脱硫(WFGD)过程中,烟气降温增湿,再添加少量蒸汽就可以建立PM2.5凝结长大所需要的过饱和环境,进而实现WFGD系统对PM2.5的协同高效脱除。在分析蒸汽相变促进PM2.5脱除影响因素的基础上,结合湿法脱硫过程传热传质特性,定性分析了脱硫塔塔前、塔内和塔出口添加蒸汽对WFGD系统脱除PM2.5的促进作用,并提出具体工艺方案。

基于有限立体角测量的多光谱测温

辐射测温以Planck定律为基础通过测量物体表面的发射辐射来反演温度。推导了有限立体角辐射测量条件下的单色测温方程,发现多光谱辐射测温能够实现温度和光谱发射率同时求解通常需满足特定的辐射测量条件:进行微元立体角辐射测量或仅针对漫发射体的有限立体角辐射测量。引入多项式发射率模型,经过数学转化,可以摆脱以上测量限制,得到具有测量普适性的单色测温方程,但却不一定能同时测量光谱发射率。对测温方程组的多解问题进行了初步研究,提出使测量通道数大于待求变量数及采用非线性最小二乘来解决此问题。

应用蒸汽相变促进WFGD系统脱除细颗粒的技术分析

依据蒸汽相变促进细颗粒凝并长大的机理及典型的湿法烟气脱硫(WFGD)工艺特征,提出脱硫塔出口设置蒸汽相变室,以建立细颗粒凝结长大所需要的过饱和环境,进而提高WFGD系统对细颗粒的脱除效率。综合WFGD系统的腐蚀机理及水汽不易在低表面能材料表面凝结的特性,提出采用具有良好耐腐蚀性能的低表面能材料作为凝结室的内壁面或壁面衬里、涂料,以实现增进相变效果及防止酸性物质结露腐蚀的双重功效。

非漫发射体温度测量原理

辐射测温以Planck定律为基础可以在不同的空间位置测量物体表面的发射辐射来反演温度,以实现物体表面温度的非接触测量,具有重要现实意义。Planck定律确立了光谱辐射强度与黑体温度之间的定量关系,然而在辐射测温理论和实践研究中,实际物体表面光谱发射率的复杂性和未知性成为辐射温度精确测量的主要障碍。基于特定的发射率模型,可以在未知晓物体表面发射率的条件下实现物体温度的非接触测量,但此时难于考虑被测物体的非漫发射特征。为了在有限立体角辐射测量条件下实现非漫发射体温度测量,研究中直接从辐射测量方程出发,经过适当数学转化后,提出了辐射测温中的一个新概念一表观发射率,并对其特征进行了分析,结果表明在对非漫发射体进行温度测量时在同一次测量中,表观发射率虽然形式上很复杂但仅是波长的函数,可以直接针对波长进行模型构建,进而可以在有限立体角辐射测量条件下实现非漫发射体温度的封闭求解,进而给出了有限立体角辐射测量条件下非漫发射体的波长和波段测量方程。同时,还对有限面积条件下的温度测量进行了研究,发现如果具有非漫发射特征有限面积上的温度处处相同,基于表观发射率的构建也可以实现温度的封闭求解。

声门下喉气管狭窄分度的数值模拟分析

根据真实人体喉气管CT影像数据构建了声门下喉气管狭窄的气道模型,并对这些模型进行了吸气条件下的计算流体力学仿真。分析比较了不同狭窄分度模型内的流场特征、不同喉气管部段的阻力特性以及喉气管壁面的压力与切应力分布,并对这些特性与临床病患表象的关联性进行了讨论。分析表明声门下喉气管狭窄分度与狭窄导致的呼吸道阻力变化具有良好的关联性,此外,喉气管狭窄处压力及剪应力效应对病程的影响也需要关注。

蒸汽相变协同湿法烟气脱硫系统中烟气温湿度变化特性

以燃煤锅炉产生的含尘热烟气为对象,针对石灰石–石膏法湿法烟气脱硫(wet flue gas desulfurization,WFGD)工艺,采用Vaisala-HMT337型温湿度变送器等测试仪器,考察了脱硫操作条件对脱硫净烟气温湿度的影响规律;借助MATALBA软件计算分析了脱硫净烟气与蒸汽在脱硫塔顶部的相变室内混合过程中过饱和水气环境的形成规律。研究结果表明:脱硫塔出口净烟气相对湿度随液气比和脱硫浆液温度的增大而提高,净烟气温度随液气比的增大而降低、随浆液温度的升高而升高;添加蒸汽后混合烟气的过饱和度随脱硫净烟气相对湿度和蒸汽添加量的增加而增大,随脱硫净化烟气温度的升高而减小。通过优化脱硫操作条件辅以添加适量蒸汽,可以在脱硫塔顶部的相变室建立细颗粒物凝结长大所需的过饱和水气环境,促进细颗粒物核化凝结长大并脱除。

LIFAC烟气脱硫中应用蒸汽相变促进细颗粒物脱除的实验研究

在炉内喷钙尾部增湿活化(LIFAC)脱硫后的低温高湿烟气中添加适量蒸汽建立蒸汽相变所需的过饱和环境,促进水汽在细颗粒物表面凝结,进而由高效除雾器脱除凝结长大的含尘液滴。采用电称低压冲击器(ELPI)实时测定细颗粒物数量浓度及粒径分布,维萨拉温湿度变送器测试烟气温度和湿度。考察了活化水添加量、蒸汽添加量、细颗粒物数量浓度及除雾器性能对应用蒸汽相变促进细颗粒物脱除的影响。结果表明,在经LIFAC脱硫后的低温高湿烟气中添加蒸汽,烟气过饱和度随蒸汽添加量的增加先增后降;应用蒸汽相变可有效促进细颗粒物脱除,其促进作用随烟气过饱和度的升高、颗粒物数量浓度的减小和除雾器效率的提高而增强。

基于案例指导的暖通能动研究生创新能力培养

介绍了案例科研指导方法的特点,提出了基于案例科研指导的研究生与高年级本科生创新能力培养方案,并阐述了该方案在暖通和能动专业中的应用,提高了学生运用所学基础知识分析问题和解决实际问题的能力。

蒸汽相变促进湿法脱硫净烟气中细颗粒物的脱除

采用石灰石/石膏法脱硫工艺,结合蒸汽相变原理,实验考察了除雾器类型、脱硫净烟气特性、蒸汽添加量及同时在除雾器上喷低温水等对细颗粒物脱除性能的影响.结果表明:在脱硫净烟气中添加适量蒸汽,可显著提高细颗粒脱除效果,且脱除效率随蒸汽添加量增加而提高;丝网除雾器比板波纹除雾器更适于凝结长大细颗粒物的脱除;脱硫净烟气特性对细颗粒物相变脱除效果存在显著影响;由于相变室内壁面易积灰,壁面材质对细颗粒脱除效果影响不明显;添加蒸汽同时在除雾器上喷低温水可明显促进细颗粒的脱除,脱除效率可由约30%增至60%以上.

半干法脱硫中应用蒸汽相变促进细颗粒脱除

在喷雾干燥烟气脱硫系统中进行了应用蒸汽相变促进细颗粒脱除的试验研究:通过向脱硫反应后的湿烟气中添加适量蒸汽,形成细颗粒凝结长大所需的过饱和水汽环境,进而由高效除雾器脱除凝结长大的含尘液滴。细颗粒数量浓度及粒径分布采用电称低压冲击器(ELPI)实时测量。考察了喷雾干燥烟气脱硫操作条件(如Ca/S、浆液量)及蒸汽添加量对细颗粒脱除效率的影响,结果表明:部分浆液滴和脱硫反应产物可随烟气排出脱硫反应塔,导致细颗粒数量浓度增加;在半干法脱硫工艺中应用蒸汽相变可促进细颗粒脱除,脱除效率随蒸汽添加量增加而提高,如蒸汽添加量为0.08kg/m3时,细颗粒数量浓度脱除效率可提高到55%以上;脱硫操作条件对蒸汽相变效果有较大影响。

喷雾干燥烟气脱硫工艺对细颗粒排放特性影响的试验研究

采用电称低压冲击器和场发射扫描电镜等对喷雾干燥脱硫前后烟气中细颗粒的数量浓度、粒径分布、形态及元素组成进行了测试分析,考察了喷雾干燥烟气脱硫工艺对细颗粒排放特性的影响.在此基础上,采用5种不同的细颗粒脱除工艺,进行了利用蒸汽相变原理促进细颗粒凝结长大并脱除的试验研究.结果表明:在喷雾干燥烟气脱硫过程中,Ca(OH)2浆液与SO2反应生成的部分CaSO4、CaSO3及未反应的CaO细颗粒可随烟气排出脱硫反应塔,脱硫后细颗粒光滑分散,Ca、S元素含量增加且细颗粒数量浓度提高;在脱硫反应塔出口的高湿烟气中添加适量蒸汽并降低烟气温度,由此建立蒸汽相变所需的过饱和水汽环境可促进细颗粒的脱除,脱除效率随蒸汽添加量的增加而提高.

三波段辐射测温的存储二分法求解原理

引入线性发射率模型,基于辐射测温方程组推导了三波段辐射测温方法的等温面方程,该方程是测量信号矢量与测量信号系数矢量的点积。根据测量信号系数矢量是温度的单值函数这一特征,结合二分法求解非线性方程的优点,提出了三通道辐射测温方法的存储二分法求解原理,并进行了C++程序实现。基于C++程序研究了特定测量信号矢量条件下的等温面方程曲线,结果表明在较大的温度求解区间内该曲线具有单调特征,随着V3的增加该曲线尾部逐渐上翘由负变正。误差及时间复杂性分析结果表明二分数为Num时最大误差为(T_(max)-T_(min))/2^(num+1),求解过程包括3Num+1次乘法和2Num+1次加法,没有除法和指数对数运算,极大地提高了温度求解速度。

发射率限定辐射测温原理

辐射测温技术随着辐射测量传感器技术的进步而不断进步,已经由单波长测温发展到多波长和多波段测温,由点温测量发展到二维甚至三维温度场测量。但是在辐射测温更精确反演方面,却很难克服因发射率未知性而引起的模型构建误差。发射率行为难以确定并极大地影响了测温精度,急需发展一种具有通用性,不受发射率具体行为限制,具有较高稳定性的辐射测温方法。双波长测温适用于发射率具有灰体行为的物体温度测量,一系列的发射率补偿算法和波长选择方法均未能很好地实现通用性测量,往往直接单色测量可能误差比比色法更小。多波长测温得到广泛应用,但并不是波长越多越好,发射率模型仍然具有较大局限性。提出了发射率直接限定算法和发射率松驰限定算法来反演温度。在发射率限定条件相同时,这两种方法是等价的。发射率松驰限定算法基于最小二乘算法和松驰因子进行真温求解。推导了松驰限定法的误差传递公式,发现在保证测量信号强度的前提下,λT越小温度误差越小;发射率行为对温度相对误差具有重要影响,在相同的λT条件下,发射率随波长变化越大,在限定区间上覆盖越均匀,测量误差越小。但从直接限定算法可以看出所测波长数越多,测量误差越小。两种方法均可以看出,减少限定区间长度也可以显著地提高测量精度。

基于有限立体角测量的谱色测温法

辐射测温是通过测量物体表面发射的辐射来反演温度.本文结合线性发射率模型从辐射测温方程封闭求解的角度,解释了谱色测温通常需采用微元立体角测量或针对漫发射体的有限立体角辐射测量的原因,并推导出了有限立体角辐射测量条件下,具有非漫发射性质物体表面温度测量的辐射测温方程,该方程具有测量普适性.以此方程为基础,推导了具有测量普适性的谱色测温方程组,发现不同的辐射测量条件下,发射率标尺的取值范围相同,但物理意义发生了明显变化.

《工程热力学》的分层次立体化教学初探

分层次教学面向全体学生,承认学生差异,根据学生学习基础的不同和学习能力的差异,更重要的是学习目标的不同,制定不同的教学计划,实施不同层次的教学。立体式教学模式在很大程度上能够激发学生的学习兴趣,培养其独立思考问题、分析问题与解决问题的能力。本文根据笔者自己的教学实践提出了针对《工程热力学》的分层次立体式教学方法,该教学方法通过立体地编织知识网络,阐释零星知识点之间的内在联系,并将课本理论联系到实际中去来激发学生的学习兴趣。同时将听课对象人为的划分为三类,即:基础型、扩展型和拔高型,分别针对三类学生因材施教,并充分利用三类学生各自的爱好和兴趣来活跃课堂气氛,激发各类学生的学习兴趣,提高学生学习的主观能动性,以全面提高整体学习效果。采用分层次立体教学方法针对两个班的《工程热力学》进行了教学实践取得了良好的教学效果,80分以上学生占89.5%,并且没有低于70分的学生。

辐射测量中的成像效应

明确了辐射的非成像测量和成像测量之间的差异并给出数学表述,才能够把已经成熟的非成像辐射测量方法推广至成像测量.本文从辐射测量的基本公式以及成像下目标微元与传感阵列像素的对应关系出发,分别建立了关于辐射的非成像和成像测量式.根据成像面的存在不会改变辐射传输的事实,比较非成像测量式和成像测量式后,可得到成像效应的数学表述.把成像效应与针孔和透镜两种成像技术结合后的分析指出:成像效应的主因是成像光轴角,辅因是测量天顶角;辅因作用的大小取决于测量天顶角与发射天顶角的差异度.

多孔介质局部非热平衡模型研究综述

简述了局部热平衡模型和局部非热平衡模型的基本概念,并分别对局部热平衡模型的有效性问题和局部非热平衡模型的边界条件进行了讨论,从流态、多孔介质骨架材料和研究尺度3个角度对局部非热平衡模型在多孔介质热质传递领域的应用进行了系统的总结。针对低导热系数内的局部非热平衡效应,提出了一种基于局部非热平衡模型的等效球简化法,该方法较为准确地获取了低导热系数固体和流体的温度。为多孔介质局部非热平衡模型的使用和进一步研究提供借鉴。