[发明专利]一种基于光谱检测的燃烧火焰辐射传热量的测量方法

摘要

本发明属于燃烧测量领域，并公开了一种基于光谱检测的燃烧火焰辐射传热量的测量方法，包括以下步骤：1)火焰光谱采集；2)将步骤1)中各点获得的火焰光谱辐射强度对波长积分，得到各点的火焰辐射力；3)火焰环线辐射量获取；4)火焰辐射传热量获取步骤。本发明基于光谱仪来检测火焰的光谱辐射强度，构建了关于燃烧火焰辐射传热量与火焰光谱辐射强度之间的模型，从而获得燃烧火焰的辐射传热量，能有效减小测量误差。

主权项

1.一种基于光谱检测的燃烧火焰辐射传热量的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：1)火焰光谱采集：将火焰辐射外表面沿火焰中轴线方向取N条与该轴线垂直的环线，并在每条环线上分别取M个点，然后通过光谱采集设备来获取火焰辐射表面上各点的火焰光谱辐射强度2)将步骤1)中各点获得的火焰光谱辐射强度对波长积分，得到实际测量方向的火焰辐射强度I_i，即：其中λ₁、λ₂分别为所需测量波长范围的下限值和上限值，其中i＝1,2,…,M；将火焰表面视作漫射表面，即环线上各点对任意方向的辐射强度均为I_i，根据热辐射定理对半球空间内辐射强度积分，得到各点的火焰辐射力E_i：3)获得火焰环线辐射量获取：在环线上取一点作为参考点，则环线上各点沿环线到参考点的长度为l，通过多项式拟合即可得各点的辐射力E_i与l的关系：E_i＝E(l)                        (3)环线上每个微元段上的辐射量dq可表示为该微元段的长度dl与该位置的辐射力E_i的乘积，即：dq＝E_idl                          (4)所以根据式(3)和式(4)得：dq＝E(l)dl                        (5)将式(5)沿环线进行积分就可以得到环线的辐射量：其中，q为环线的辐射量，L为环线的长度；4)获得火焰辐射传热量：取一环线作为参考环线，则各环线沿轴向相对于参考环线的距离为z，通过步骤3)已获得各环线的辐射量q_j，其中j＝1,2,...,N，通过多项式拟合获得各环线的辐射量q_j与z的关系，即：q_j＝q(z)                     (7)火焰外表面上，相邻两环线之间的表面形成一微元环面，每个微元环面上的辐射传热量dQ可表示为该微元环面的轴向的长度dz与该位置的辐射量q_j的乘积，即：dQ＝q_jdz                       (8)其中，q_j为各环线的环线辐射量；所以根据式(7)和式(8)可得：dQ＝q(z)dz                     (9)将式(9)沿轴线方向进行积分，就可以得到整个火焰辐射传热量Q，即其中，H为火焰沿中心轴线方向的总长度。