Горение смесевого твердого топлива
Дипломная работа - Авиация, Астрономия, Космонавтика
Другие дипломы по предмету Авиация, Астрономия, Космонавтика
?ого пирометра с исчезающей нитью, т.к. в этой спектральной области излучательная способность оптически толстого пламени лишь на несколько градусов превышает измеренную.
2.2.1.3 Цветовая пирометрия
Соотношение Вина свидетельствует о том, что по мере повышения температуры тела максимум интенсивности излучения смещается в сторону более коротких длин волн. Таким образом, можно определить температуру по характеру распределения энергии в спектре излучения тела. Первоначально предполагалось определять температуру по цвету излучения, поэтому температура, определяемая таким образом, была названа цветовой, а совокупность методов такой термометрии - цветовой пирометрией. Цветовая пирометрия основывается исключительно на качественном характере распределения энергии излучения по спектру. Ниже приведены формулировки цветовой температуры.
а) Цветовая температура источника - температура черного тела, которое имеет то же относительное спектральное распределение, что и излучаемый источник.
б) Цветовой температурой источника является температура черного тела, которая для длин волн ?1 и ?2 обладает таким же отношением монохроматических яркостей, что и исследуемый источник.
в) Цветовая температура источника определяется сравнения излучения этого источника с излучением черного тела, температура которого изменяется до тех пор, пока его излучение станет того же цвета, что и источник.
Пирометры спектрального отношения так же, как и квазимонохроматические, поверяются по черному излучению, поэтому при измерении температуры черного тела показания пирометра соответствуют действительной температуре. У реального физического тела излучательная способность ??1Т, ??2Т для длин волн ?1 и ?2, могут различаться, следовательно, отношение L?1Т/L?2Т может отличаться от аналогичного отношения для черного тела при той же температуре. Поэтому показания пирометра спектрального отношения при измерении температуры нечерного тела могут отличаться от температуры действительной. Эта условная температура называется цветовой температурой тела.
Цветовая температура Тс реального излучения, имеющего действительную температуру Т, - это такая температура черного тела, при которой отношение спектральных яркостей черного тела равно отношению спектральных яркостей L?1Т/L?2Т данного тела. Зависимость между цветовой температурой нечерного тела и его действительной температурой:
Если излучательная способность ??1Т и ??2Т равны (т.е. не зависят от длины волны), то правая часть формулы превращается в нуль, следовательно, цветовая температура тела равна его действительной температуре (методическая ошибка цветового метода в этом случае стремится к нулю). Такое равенство свойственно так называемым серым излучателям, у которых для всех длин волн спектра излучения монохроматический коэффициент имеет одно и то же значение.
Цветовая температура многих твердых и жидких тел значительно меньше отличается от действительной температуры по сравнению с радиационной и яркостной. Кроме того, поправки для перехода от цветовой к действительной температуре определяется с большой точностью, так как факторы, влияющие на спектральные коэффициенты излучательной способности ??1Т и ??2Т, значительно меньше влияют на излучение отношения данных коэффициентов. Значительно меньше на результаты измерения цветовой температуры влияет неселективное лучепоглощение в промежуточной среде.
Зависимость между переменными Тс и :
Таким образом, логарифм отношения излучателя прямо пропорционален обратному значению цветовой температуры. Этой зависимостью можно пользоваться при градуировке пирометров спектрального отношения.
Преимущество цветовой пирометрии состоит в том, что цветовая температура для серого излучателя независимо от значения излучательной способности равна его действительной температуре.
2.2.1.4 Методика проведения эксперимента
Поле температуры будет измеряться методом цветовой пирометрии, этот метод имеет самую маленькую погрешность.
Преимущество цветовой пирометрии состоит в том, что цветовая температура для серого излучателя независимо от значения излучательной способности равна его действительной температуре.
При сером излучении цветовая температура Tr равна температуре Т:
(4)
? ? f(Т) - серое излучение
Для определения цветовой температуры можно воспользоваться снимками пламени, сделанными с помощью цифровой видеокамеры или фотокамеры. Так как цвет пикселя на цифровой фотографии состоит из трёх основных цветов: красного, зелёного, синего, то на снимке с помощью программных средств можно (в любой точке) определить яркость для двух длин волн и по формуле (4) найти значение температуры.
Для тарировки необходимо иметь источник эталонного излучения, по которому будет производиться сравнение цветовых температур. В качестве такого излучателя может быть использована вольфрамовая лампа накаливания для спектральной области 0.3 - 0.7 мкм. Моделью чёрного излучения является вертикально расположенная вольфрамовая трубка диаметром 3.1 мм и длиной 25 мм, имеющая в осевом направлении прорезь шириной 0.2 мм, из которой выходит излучение. Трубка закрепляется на молибденовых или никелевых выводах и помещается в заполненную аргоном стеклянную колбу кварцевым окошком для выхода излучения. В области температур 2000 - 2400 К. Тарировка для цифрового фотоаппарата заключается в установке баланса