一种基于红外热像的高温液体容器壁厚监测系统及方法
【专利摘要】一种基于红外热像的高温液体容器壁厚监测系统及方法，本发明涉及基于红外热像的高温液体容器壁厚监测系统及方法。本发明的目的是为了解决高温液体容器出现局部剥落后难以实现壁厚的在线实时监测，导致安全隐患的问题。一种基于红外热像的高温液体容器壁厚监测系统包括：壁厚运算监测器(6)、高温液体容器(1)、位于高温液体容器(1)内的第一温度传感器(2)以及位于高温液体容器(1)外部的至少一组设备，每组设备包括第二温度传感器(3)、第三温度传感器(4)和红外热像仪(5)；一种基于红外热像的高温液体容器壁厚监测方法，利用传热学原理计算得到容器壁厚场。本发明属于高温液体容器壁厚监测【技术领域】。
【专利说明】一种基于红外热像的高温液体容器壁厚监测系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及基于红外热像的高温液体容器壁厚监测系统及方法。
【背景技术】
[0002]高温液体容器壁厚的监测有很大的难度，因为:(I)高温容器壁剥落减薄的部位是随机的，因此容器壁厚的数据将构成一个数量场，称之为壁厚场，类似容器壁温的温度场。高温容器体积越大，监测工作量和难度也将急剧增加；(2)高温容器壁一般很厚，常规的射线透射监测方法无法实施；(3)高温容器壁一般由多层的不同材料构成，各层材料的不同特性也为厚度监测带来极大困难；(4)温度很高，工作环境恶劣，无法进行人工监测。开发一种能对高温液体容器壁厚进行大区域的远程在线实时的扫描监测的系统和方法具有重要的应用前景。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是为了解决高温液体容器壁厚在使用过程中出现剥落减薄，难以实现高温液体容器壁厚的在线实时监测，导致安全隐患的问题，进而提出了一种基于红外热像的高温液体容器壁厚监测系统及方法。
[0004]上述的发明目的是通过以下技术方案实现的:
[0005]一种基于红外热像的高温液体容器壁厚监测系统，其特征在于:所述系统包括:
[0006]壁厚运算监测器出)、高温液体容器(I)、位于高温液体容器(I)内的第一温度传感器(2)以及位于高温液体容器(I)外部的至少一组设备，每组设备包括第二温度传感器
(3)、第三温度传感器(4)和红外热像仪(5)；
[0007]所述第一温度传感器(2)、第二温度传感器(3)、第三温度传感器(4)、红外热像仪(5)的信号输出端分别连接壁厚运算监测器￠)的高温液体温度信号输入端、空气温度信号输入端、环境辐射温度信号输入端、高温液体容器外壁面温度信号输入端；壁厚运算监测器(6)用于实时接收监测温度数据1\、Ta、Tu、T0 ；
[0008]所述的第一温度传感器(2)用于监测高温液体的温度Ti ；
[0009]所述的第二温度传感器(3)用于监测空气温度Ta ；
[0010]所述的第三温度传感器(4)用于监测环境辐射温度Tu ；
[0011]所述的红外热像仪(5)用于监测高温液体容器外壁面温度T。；
[0012]所述壁厚运算监测器(6)利用第一温度传感器(2)、第二温度传感器⑶、第三温度传感器(4)、红外热像仪(5)所提供的实时监测数据，以及预先储存的高温液体容器被监测区域的结构尺寸、容器壁的各层构成材料的尺寸和热物性参数、高温液体的热物性参数、空气的热物性参数、容器外壁面发射率eb、容器壁的报警警戒壁厚δ*内置数据，计算得到高温液体容器的壁厚场分布，同时进行数据储存、显示、报警。
[0013]一种基于红外热像的高温液体容器壁厚监测方法，其特征在于:
[0014]a、将以下六个方面的参数设置为壁厚运算监测器的内置参数或公式，以供后续运算调用:
[0015](一 )高温液体容器被监测区域的结构尺寸，例如直径、高度等；
[0016]( 二)容器壁的各层构成材料的尺寸和热物性参数，主要包括各层构成材料的原始设计厚度S %、密度Pbn、导热系数Xbn、比热容Cbn及其随温度的变化规律；
[0017](三)高温液体的热物性参数，主要包括密度P1、导热系数X1、比热容C1、动力粘度μ 1、体积膨胀系数a 1、普朗特数Pri及其随温度的变化规律；
[0018](四)空气的热物性参数，主要包括透射率Ta，密度Pa、导热系数Xa、比热容ca、动力粘度μ a、体积膨胀系数a a、普朗特数Pra及其随温度的变化规律；
[0019](五)容器外壁面发射率eb;
[0020](六)容器壁的报警警戒壁厚δ* ；
[0021]b、采用与红外热像仪(5)相同的点阵划分，将高温液体容器外壁面的被监测区域划分为多个微元区域，并用每个微元区域的平均参数来表征该微元区域，从而构成整个监测区域的温度场或者壁厚场；
[0022]C、根据第二温度传感器(3)在线实时监测得到的空气温度Ta和红外热像仪(5)在线实时监测得到的容器外壁面各微元区域的温度T。，调用高温液体容器的结构尺寸、空气的热物性参数，根据传热学理论公式或计算传热学手段，按照自然对流方式计算容器外壁面各对应微元区域的对流散热量q。;
[0023]d、根据第二温度传感器(3)在线实时监测得到的空气温度Ta，红外热像仪(5)在线实时监测得到的容器外壁面各微元区域的温度T。，以及第三温度传感器(4)在线实时监测得到的环境辐射温度Tu，调用空气的透射率Ta、容器外壁面发射率eb参数，根据传热学理论公式或计算传热学手段，计算容器外壁面各对应微元区域的辐射散热量;
[0024]e、容器外壁面各对应微元区域的对外传热量qb等于容器外壁面各对应微元区域的对流散热量q。与福射散热量qj.之和，即qb = qc+qr ;
[0025]f、根据第一温度传感器(2)在线实时监测得到的高温液体的温度Ti,红外热像仪(5)在线实时监测得到的容器外壁面各微元区域的温度T。，调用高温液体容器被监测区域的结构尺寸，容器壁的各层构成材料的尺寸和热物性参数，高温液体的热物性参数，根据传热学理论公式或计算传热学手段，计算容器外壁面各对应微元区域的导热传热量q/等于第d步所得容器外壁面各对应微元区域的对外传热量qb时的各对应微元区域容器壁厚δ ；
[0026]g、将计算得到的容器外壁面被监测区域所有微元区域壁厚数据进行储存和显示，采用云图或者等高线图的形式来显示容器的壁厚场，当某微元区域的壁厚达到或超过报警警戒厚度，则进行报警提示。
[0027]发明效果
[0028](I)能够在线实时地监测得到高温液体容器壁面被监测区域的壁厚场，信息量丰富，能够及时发现随机出现的壁面剥落破损。
[0029](2)无需对高温液体容器进行切割处理，无需为了测厚而停止容器的正常使用，真正实现在线实时监测。
[0030](3)本发明可以采用计算传热学的手段对高温液体容器中形状较为复杂的部位进行壁厚监测运算，提高壁厚的监测精度至毫米级，扩大装置的应用范围。
[0031](4)监测数据可进行远程传递，并进行集中处理，不受现场恶劣条件的影响。
【专利附图】
【附图说明】
[0032]图1为本发明【具体实施方式】一的系统结构图；
[0033]图2为本发明【具体实施方式】二的系统结构图；
[0034]图3为本发明【具体实施方式】三的系统结构图；
[0035]图4为本发明【具体实施方式】四的系统结构图；
[0036]图5为本发明【具体实施方式】五的系统结构图。
【具体实施方式】
[0037]【具体实施方式】一:结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种基于红外热像的高温液体容器壁厚测量系统包括:壁厚运算监测器出)、高温液体容器(I)、位于高温液体容器(I)内的第一温度传感器(2)以及位于高温液体容器(I)外部的至少一组设备，每组设备包括第二温度传感器(3)、第三温度传感器(4)和红外热像仪(5)；
[0038]所述第一温度传感器(2)、第二温度传感器(3)、第三温度传感器(4)、红外热像仪
(5)的信号输出端分别连接壁厚运算监测器￠)的高温液体温度信号输入端、空气温度信号输入端、环境辐射温度信号输入端、高温液体容器外壁面温度信号输入端；壁厚运算监测器(6)用于实时接收监测温度数据1\、Ta、Tu、T0 ；
[0039]所述的第一温度传感器(2)用于监测高温液体的温度Ti ；
[0040]所述的第二温度传感器(3)用于监测空气温度Ta ；
[0041]所述的第三温度传感器(4)用于监测环境辐射温度Tu ；
[0042]所述的红外热像仪(5)用于监测高温液体容器外壁面温度T。；
[0043]所述壁厚运算监测器(6)利用第一温度传感器(2)、第二温度传感器⑶、第三温度传感器(4)、红外热像仪(5)所提供的实时监测数据，以及预先储存的高温液体容器被监测区域的结构尺寸、容器壁的各层构成材料的尺寸和热物性参数、高温液体的热物性参数、空气的热物性参数、容器外壁面发射率eb、容器壁的报警警戒壁厚δ*内置数据，计算得到高温液体容器的壁厚场分布，同时进行数据储存、显示、报警。
[0044]【具体实施方式】二:结合图2说明本实施方式，本实施方式与【具体实施方式】一不同的是:所述第三温度传感器(4)是一台红外热像仪，该红外热像仪的工作端背向高温液体容器外壁面的被监测区域，面向周围环境；将该红外热像仪监测到的温度的平均值作为环境辐射温度Tu。
[0045]由于环境辐射温度非常复杂，常规方法很难监测。红外热像仪利用热辐射测温原理测得的面向环境的温度，最为接近环境辐射温度，应用该温度可以极大地提高容器壁厚的监测精度。
[0046]其它仪器及方法与【具体实施方式】一相同。
[0047]【具体实施方式】三:结合图3说明本实施方式，本实施方式与【具体实施方式】一不同的是:所述第一温度传感器(2)是一台红外点温仪。
[0048]利用红外点温仪可以避免将温度传感器淹没于高温液体中，并且可以距离高温液体较远，改善温度传感器的工作环境，提高温度传感器的监测精度和使用寿命。
[0049]其它与【具体实施方式】一相同。
[0050]【具体实施方式】四:结合图4说明本实施方式，本实施方式与【具体实施方式】一不同的是:所述系统还包括风速仪(7)，所述风速仪(7)靠近第二温度传感器(3)。
[0051]当高温液体容器(I)周围空气流动明显时，则需要增加监测高温液体容器被监测区域附近风速的风速仪(7)，以监测空气流速用于强迫对流换热计算，提高容器外壁面各对应微元区域的对流散热量q。的计算精度。
[0052]其它仪器及方法与【具体实施方式】一相同。
[0053]【具体实施方式】五:结合图5说明本实施方式,本实施方式与【具体实施方式】一不同的是:在高温液体容器⑴外部设置多组设备，对应将高温液体容器⑴的外壁面划分为多个被监测区域，针对每个被监测区域分别设置由第二温度传感器(3)、第三温度传感器(4)和红外热像仪(5)构成的一组设备；一种基于红外热像的高温液体容器壁厚监测系统共用一个第一温度传感器(2)和壁厚运算监测器￠)，壁厚运算监测器(6)针对每个被监测区域进行数据处理和壁厚运算，可实现对高温液体容器的壁厚进行全方位的在线实时监测。
[0054]其它仪器及方法与【具体实施方式】一相同。
[0055]【具体实施方式】六:本实施方式与【具体实施方式】五不同的是:当高温液体容器(I)周围空气流动明显时，设置多个风速仪(7)，针对每个被监测区域分别设置一个风速仪
(7)，每个被监测区域内的风速仪(7)靠近该区域内第二温度传感器(3)。
[0056]【具体实施方式】七:结合图5说明本实施方式，本实施方式与【具体实施方式】五或六不同的是:在高温液体容器(I)外部设置多组设备，多组设备为4组。
[0057]【具体实施方式】八:一种基于红外热像的高温液体容器壁厚监测方法:所述高温液体容器的主要传热过程如下:高温液体容器内的高温液体通过对流将热量传递给容器内壁面，热量在容器壁内再通过导热传递至容器外壁面，在容器外壁面一部分热量通过对流散给空气，一部分热量通过热辐射换热散给周围环境。根据传热学基本原理，这一传热过程中通过容器壁导热传递的热量与容器壁的厚度存在明确且唯一的数学关系，利用这些数学关系即可进行高温液体容器壁厚的监测运算，具体步骤为:
[0058]a、将以下六个方面的参数设置为壁厚运算监测器的内置参数或公式，以供后续运算调用:
[0059](一 )高温液体容器被监测区域的结构尺寸，例如直径、高度等；
[0060]( 二)容器壁的各层构成材料的尺寸和热物性参数，主要包括各层构成材料的原始设计厚度S %、密度Pbn、导热系数Xbn、比热容Cbn及其随温度的变化规律；
[0061](三)高温液体的热物性参数，主要包括密度Pp导热系数A1、比热容Cp动力粘度μ 1、体积膨胀系数a 1、普朗特数Pri及其随温度的变化规律；
[0062](四)空气的热物性参数，主要包括透射率τa，密度P a、导热系数λ a、比热容ca、动力粘度μ a、体积膨胀系数a a、普朗特数Pra及其随温度的变化规律；
[0063](五)容器外壁面发射率εb ；
[0064](六)容器壁的报警警戒壁厚δ* ；
[0065]b、采用与红外热像仪(5)相同的点阵划分，将高温液体容器外壁面的被监测区域划分为多个微元区域，并用每个微元区域的平均参数来表征该微元区域，从而构成被整个监测区域的温度场或者壁厚场；
[0066]C、根据第二温度传感器(3)在线实时监测得到的空气温度Ta和红外热像仪(5)在线实时监测得到的容器外壁面各微元区域的温度T。，调用高温液体容器被监测区域的结构尺寸、空气的热物性参数，根据传热学理论公式或计算传热学手段，按照自然对流方式计算容器外壁面各对应微元区域的对流散热量q。;
[0067]d、根据第二温度传感器(3)在线实时监测得到的空气温度Ta，红外热像仪(5)在线实时监测得到的容器外壁面各微元区域的温度T。，以及第三温度传感器(4)在线实时监测得到的环境辐射温度Tu，调用空气的透射率Ta、容器外壁面发射率eb参数，根据传热学理论公式或计算传热学手段，计算容器外壁面各对应微元区域的辐射散热量;
[0068]e、容器外壁面各对应微元区域的对外传热量qb等于容器外壁面各对应微元区域的对流散热量q。与福射散热量qj.之和，即qb = qc+qr ;
[0069]f、根据第一温度传感器(2)在线实时监测得到的高温液体的温度Ti,红外热像仪
(5)在线实时监测得到的容器外壁面各微元区域的温度T。，调用高温液体容器被监测区域的结构尺寸，容器壁的各层构成材料的尺寸和热物性参数，高温液体的热物性参数，根据传热学理论公式或计算传热学手段，计算容器外壁面各对应微元区域的导热传热量q/等于第d步所得容器外壁面各对应微元区域的对外传热量qb时的各对应微元区域容器壁厚δ ；
[0070]例如一种迭代求解容器壁厚δ的方法是:假设一个容器壁厚δ，，则从高温流体侧向容器外壁面方向能计算得到一个导热传热量qb'，如果q/ >qb，则将容器壁厚S'进行增厚修正，否则如果q/ <qb，则将容器壁厚S'进行减薄修正，并重新计算导热传热量q/，如此迭代计算直至qb' =qb(或者q/ _qb的绝对值在误差允许范围内)为止,此时最后修正得到的容器壁厚即为监测得到的各对应微元区域容器壁厚S。
[0071]g、将计算得到的容器外壁面被监测区域所有微元区域壁厚δ数据进行储存和显示，采用云图或者等高线图的形式来显示容器的壁厚场，当某微元区域的壁厚达到或超过报警警戒厚度δ%则进行报警提示。
[0072]【具体实施方式】九:本实施方式与【具体实施方式】八不同的是:步骤c中设置多个风速仪(7)，针对每个被监测区域分别设置一个风速仪(7)，每个被监测区域内的风速仪(7)靠近该区域内第二温度传感器(3)。步骤c中:根据第二温度传感器(3)在线实时监测得到的空气温度Ta、风速仪(7)在线实时监测得到的流速Ua和红外热像仪(5)在线实时监测得到的容器外壁面各微元区域的温度Τ。，调用高温液体容器的结构尺寸、空气的热物性参数，根据传热学理论公式或计算传热学手段，按照强迫对流方式计算容器外壁面各对应微元区域的对流散热量q。;
[0073]【具体实施方式】十:本实施方式与【具体实施方式】八或九不同的是:当高温液体容器壁结构为单层平壁时，所述壁厚运算监测器(6)调用预置的六个方面的内置参数，并利用第一温度传感器(2)监测得到的高温液体温度Ti,第二温度传感器(3)监测得到的空气温度Ta，第三温度传感器(4)监测得到的环境辐射温度Tu，红外热像仪(5)监测得到容器外壁面各微元区域的温度T。，风速仪(7)监测得到被监测区域附近的空气流速ua;
[0074]在壁厚运算监测器￠)内，依据传热学理论与公式，容器外壁面该微元区域与空气换热的表面对流换热系数ha的公式如下:
[0075]ha = fha (T0, Ta, ua, Pa, λ a, ca, a a, μ a, Pra)
[0076]计算容器外壁面各对应微元区域的对流散热量q。的公式如下:
[0077]qc = ha (T0-Ta)
[0078]计算容器外壁面各对应微元区域与环境之间的系统发射率ε s的公式如下:
[0079]ε s = fEs( τ a, ε b)
[0080]计算容器外壁面各对应微元区域的辐射散热量t的公式如下:
[0081]qr = KOEi (?；4 - 4 )
[0082]上式中，31为圆周率，σ为黑体辐射常数，σ = 5.67X 10_8W/(m2.°C );
[0083]计算容器外壁面各对应微元区域的对外传热量qb的公式如下:
[0084]qb = qc+qr
[0085]计算高温液体容器内壁面温度Tiw的公式如下:
【权利要求】
1.一种基于红外热像的高温液体容器壁厚监测系统，其特征在于:所述系统包括: 壁厚运算监测器￠)、高温液体容器(I)、位于高温液体容器(I)内的第一温度传感器(2)以及位于高温液体容器(I)外部的至少一组设备，每组设备包括第二温度传感器(3)、第三温度传感器(4)和红外热像仪(5)； 所述第一温度传感器(2)、第二温度传感器(3)、第三温度传感器(4)、红外热像仪(5)的信号输出端分别连接壁厚运算监测器出)的高温液体温度信号输入端、空气温度信号输入端、环境辐射温度信号输入端、高温液体容器外壁面温度信号输入端；壁厚运算监测器(6)用于实时接收温度数据1\、Ta、Tu、T0 ； 所述的第一温度传感器(2)用于监测高温液体的温度Ti ； 所述的第二温度传感器(3)用于监测空气温度Ta ； 所述的第三温度传感器(4)用于监测环境辐射温度Tu; 所述的红外热像仪(5)用于监测高温液体容器外壁面温度T。； 所述壁厚运算监测器(6)利用第一温度传感器(2)、第二温度传感器(3)、第三温度传感器(4)、红外热像仪(5)所提供的实时监测数据，以及预先储存的高温液体容器被监测区域的结构尺寸、容器壁的各层构成材料的尺寸和热物性参数、高温液体的热物性参数、空气的热物性参数、容器外壁面发射率eb、容器壁的报警警戒壁厚δ*内置数据，计算得到高温液体容器的壁厚场分布，同时进行数据储存、显示、报警。
2.根据权利要求1所述的一种基于红外热像的高温液体容器壁厚监测系统，其特征在于:所述第三温度传感器(4)为红外热像仪，所述红外热像仪的工作端背向高温液体容器外壁面的被监测区域，面向周围环境。
3.根据权利要求1所述的一种基于红外热像的高温液体容器壁厚监测系统，其特征在于:所述第一温度传感器(2)是一台红外点温仪。
4.根据权利要求1所述的一种基于红外热像的高温液体容器壁厚监测系统，其特征在于:所述系统还包括风速仪(7)，所述风速仪(7)靠近第二温度传感器(3)。
5.根据权利要求1所述的一种基于红外热像的高温液体容器壁厚监测系统，其特征在于:在高温液体容器⑴外部设置多组设备，对应将高温液体容器⑴的外壁面划分为多个被监测区域，针对每个被监测区域分别设置由第二温度传感器(3)、第三温度传感器(4)和红外热像仪(5)构成的一组设备；一种基于红外热像的高温液体容器壁厚监测系统共用一个第一温度传感器(2)和壁厚运算监测器￠)，壁厚运算监测器(6)针对每个被监测区域进行数据处理和壁厚运算，可实现对高温液体容器的壁厚进行全方位的在线实时监测。
6.根据权利要求5所述的一种基于红外热像的高温液体容器壁厚监测系统，其特征在于:设置多个风速仪(7)，针对每个被监测区域分别设置一个风速仪(7)，每个被监测区域内的风速仪(7)靠近该区域内第二温度传感器(3)。
7.根据权利要求5或6所述的一种基于红外热像的高温液体容器壁厚监测系统，其特征在于:在高温液体容器(I)外部设置多组设备，多组设备为4组。
8.一种基于红外热像的高温液体容器壁厚监测方法，其特征在于: a、将以下六个方面的参数设置为壁厚运算监测器的内置参数或公式，以供后续运算调用: (一)高温液体容器被监测区域的结构尺寸，例如直径、高度等； (二)容器壁的各层构成材料的尺寸和热物性参数，主要包括各层构成材料的原始设计厚度S %、密度Pbn、导热系数Xbn、比热容Cbn及其随温度的变化规律； (三)高温液体的热物性参数，主要包括密度P1、导热系数λ1、比热容C1、动力粘度μ 1、体积膨胀系数a 1、普朗特数Pri及其随温度的变化规律； (四)空气的热物性参数，主要包括透射率Ta，密度Pa、导热系数Xa、比热容Ca、动力粘度Ua、体积膨胀系数aa、普朗特数Pra及其随温度的变化规律； (五)容器外壁面发射率εb ； (六)容器壁的报警警戒壁厚δ*; b、采用与红外热像仪(5)相同的点阵划分，将高温液体容器外壁面的被监测区域划分为多个微元区域，并用每个微元区域的平均参数来表征该微元区域，从而构成被监测区域的温度场或者壁厚场； C、根据第二温度传感器(3)在线实时监测得到的空气温度Ta和红外热像仪(5)在线实时监测得到的容器外壁面各微元区域的温度T。，调用高温液体容器被监测区域的结构尺寸、空气的热物性参数，根据传热学理论公式或计算传热学手段，按照自然对流方式计算容器外壁面各对应微元区域的对流散热量q。; d、根据第二温度传感器(3)在线实时监测得到的空气温度Ta，红外热像仪(5)在线实时监测得到的容器外壁面各微元区域的温度T。，以及第三温度传感器(4)在线实时监测得到的环境辐射温度Tu，调用空气的透射率Ta、容器外壁面发射率eb参数，根据传热学理论公式或计算传热学手段，计算容器外壁面各对应微元区域的辐射散热量; e、容器外壁面各对应微元区域的对外传热量qb等于容器外壁面各对应微元区域的对流散热量q。与福射散热量qj.之和，即qb = qc+qr ; f、根据第一温度传感器(2)在线实时监测得到的高温液体的温度Ti,红外热像仪(5)在线实时监测得到的容器外壁面各微元区域的温度T。，调用高温液体容器被监测区域的结构尺寸，容器壁的各层构成材料的尺寸和热物性参数，高温液体的热物性参数，根据传热学理论公式或计算传热学手段，计算容器外壁面各对应微元区域的导热传热量qb'等于第d步所得容器外壁面各对应微元区域的对外传热量qb时的各对应微元区域容器壁厚δ ； g、将计算得到的容器外壁面被监测区域所有微元区域壁厚δ数据进行储存和显示，采用云图或者等高线图的形式来显示容器的壁厚场，当某微元区域的壁厚达到或超过报警警戒厚度S%则进行报警提示。
9.根据权利要求8所述的一种基于红外热像的高温液体容器壁厚监测方法，其特征在于:步骤c中设置多个风速仪(7)，针对每个被监测区域分别设置一个风速仪(7)，每个被监测区域内的风速仪(7)靠近该区域内第二温度传感器(3)。步骤c中:根据第二温度传感器⑶在线实时监测得到的空气温度Ta、风速仪(7)在线实时监测得到的流速Ua和红外热像仪(5)在线实时监测得到的容器外壁面各微元区域的温度Τ。，调用高温液体容器的结构尺寸、空气的热物性参数，根据传热学理论公式或计算传热学手段，按照强迫对流方式计算容器外壁面各对应微元区域的对流散热量q。。
10.根据权利要求9所述的一种基于红外热像的高温液体容器壁厚监测方法，其特征在于:当高温液体容器壁结构为单层平壁时，所述壁厚运算监测器(6)调用预置的六个方面的内置参数，并利用第一温度传感器(2)监测得到的高温液体温度Ti,第二温度传感器(3)监测得到的空气温度Ta，第三温度传感器(4)监测得到的环境辐射温度Tu，红外热像仪(5)监测得到容器外壁面各微元区域的温度T。，风速仪(7)监测得到被监测区域附近的空气流速Ua ； 在壁厚运算监测器出)内，依据传热学理论与公式，容器外壁面该微元区域与空气换热的表面对流换热系数ha的公式如下:
ha = fha (T0, Ta, ua, Pa, Aa, ca, a a, μ a, Pra) 计算容器外壁面各对应微元区域的对流散热量q。的公式如下:
Qc = ha (T0-Ta) 计算容器外壁面各对应微元区域与环境之间的系统发射率ε s的公式如下:
ε s = fES( τ a, ε b) 计算容器外壁面各对应微元区域的辐射散热量的公式如下:
上式中，为圆周率，σ为黑体辐射常数，σ = 5.67X 1-8W/(m2.°C ); 计算容器外壁面各对应微元区域的对外传热量qb的公式如下:
Qb = Qc+Qr 计算高温液体容器内壁面温度Tiw的公式如下:
式中Xb为容器壁构成材料的导热系数，δ ^为容器的原始设计壁厚； 计算容器内壁面对应微元区域与高温液体换热的表面对流换热系数hi的公式如下: hi — fhi (Ti，Tiw, P U λ j, Ci, a j, μ j, Pri) 从高温流体侧向容器外壁面方向计算容器外壁面各对应微元区域的导热传热量q/的公式如下:
式中s即为容器外壁面各对应微元区域的容器壁厚；根据计算方程:
Q/ b = Qb 可以得到容器外壁面各对应微元区域的容器壁厚S的公式如下:
壁厚运算监测器(6)最后将计算得到的容器外壁面所有微元区域的容器壁厚δ数据进行储存和显示，用云图或者等高线图的形式来显示容器的壁厚场，当某微元区域的壁厚达到或超过报警警戒厚度S%则进行报警提示。
【文档编号】G01B15/02GK104180780SQ201410452909
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年9月5日 优先权日:2014年9月5日
【发明者】张承虎, 邵博函, 朱添奇 申请人:哈尔滨工业大学