Termografi anvendt indenfor forbræningsteknik Risø DTU Tlf +45 20814523 sqcl@risoe.dtu.dk @RISØ
INFRARØD TEMPERATUR NMI, Danish reference temperature laboratory Accredited measurements: temperature, emissivity (ISO 17025) range -196ºC 2500ºC (-80ºC 1600ºC) Rockwool, DONG Energy, Haldor Topsoe, Six Elements, TI, Force, Præcisions Teknik, Lundbeck, Radiometer, NOVO, Danfoss, MAN Diesel, Unimedical, Trevira N., Vattenfall, Calibration Consultancy Assistance
Farve og temperatur Temperatur ( C) Farve 650-750 rødviolet 750-780 mørk karminrød 780-800 karminrød 800-830 orange/karminrød 830-880 mørk orange 880-1050 orange 1050-1150 gul/orange 1150-1250 gul 1250-1320 hvid/gul Øjet ser først ved temperaturer over ca. 650 C GAS EKSPLOSION VIS IR
Optisk måling - Kort måletid - Berøringsløs - Multi-måling - - Optisk adgang - Kraftig absorption - Kompleks udstyr - Holder vindue rent -
OPTISKE MÅLINGER Forskning og udvikling af optiske målemetoder med det formål at optimere eksisterende og nye forbrændings- processer, R&D nye energiteknologier, mv: - KRAFTVÆRKER - MOTORER - STÅL, PROCESINDUSTRI - R&D NYE ENERGIKILDER -MILJØ - ANDET Kerne: TEMPERATUR
AKTIVITETER på RISØ Forskning: anvendt spektroskopi, målemetoder,.. Energiprojekter: EU, PSO, firma, Kalibrering af alt IR-udstyr og temperaturfølere Måling optiske egenskaber gas/overflader (ε, τ) ) Løsning af kunde problemer Rådgivning vedr. Termisk stråling, temperatur, Transportabelt optisk måleudstyr RISØ er Nationalt Reference Laboratorium for berøringsløs temperaturmåling
Hvad kan måles optisk? TEMPERATUR, VARMEFLUKS, GASSAMMENSÆTNING PARTIKELSTØRRELSE, MÆNGDE, HASTIGHEDER BILLEDER, VISUALISERING, TILSLAGNING, UTÆTHEDER KEDEL,
Termografering flamme
EGENSKABER af LYS t+r+a+s= + + 1 100 % 4 % 4 % 92 %.
ABSORPTION
Absorption vand
IR absorption røggas
EMISSIVITET Kirchhoff s lov: EMISSIVITET = ABSORPTION UDSTRÅLET ENERGI ABSORBERET ENERGI Udstrålede energi fra en overflade eller gas er lig med den energi der absorberes ε, EMISSIVITET er et tal mellem 0 og 1
Udstrålet effekt fra overflade 1200 Total ud dstrålet effekt [W W/m 2 ] 1000 800 600 400 200 300 0 273 293 313 333 353 373 Overflade temperatur [K] Total udstråle et effekt [kw/m 2 ] 250 200 150 100 50 0 273 523 773 1023 1273 Overflade temperatur [K]
120000000 Blackbody-kurver TEORI 100000000 700 o C 200 o C Udst tråling W/m 2 μm 80000000 60000000 40000000 20000000 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 Bølgelængde μm
Blackbody-kurverkurver MÅLT 10 μm 4 μm 2.5 μm 2 μm
CCD versus IR-kamera Video/CCD: IR ser gennem sod/flammer IR:
Sigtbarhed partikler SYNLIG / VIDEO INFRARØDT
Dårlig sigtbarhed IR-VIS Endoskop Video/CCD IR-kamera 3.9 μm
Måling på ristelag -Rist ved kedelvæg -Indfødning d -Halmbunker opbygges -Halm isolerer -Sigtbarhed / halmstrå / CO -Risteryst IR-kamera installeret på IR kamera installeret på halmkedel AVV
Rist Haderslev KV
Vægtemperatur t Hurtigt og let at termografere kedelvægge på AVV halmkedel pga. måleport i siden af kedel ved slaggefald. (3.9 μm filter).
Emissivitet stål 1.0 0.8 Oxideret Emissio onstal 0.6 0.4 Bearbejdet (slebet fint) 0.2 0.0 Materiale: stål (MA253) ved 500 o C 2 7 12 17 Bølgelængde.
VALGAFBØLGELÆNGDE AF Overfladetemperatur 8-14 μm: Faste overflader, lave temperatur 3-5 μm: μ Faste overflader, lav temperatur 4.3 μm: CO 2 3.9 μm: Måling gennem varm røggas 3.3 μm: Detektion gas (CxHy) 0.5-2 μm: Højtemperatur Jo lavere temperatur t jo mindre absolut målefejl Kortere bølgelængde lavere fejl (ingen refleksion) Overflader med høj emissivitet lav fejl
.. Hot Gas Cell Test af nye gasmåleudstyr (laser, mv) Kalibreringsdata (udvikle målemetoder) Opbygge database (høj opløsning) Bred anvendelse: kraftværk, miljø, fly, kemi, 0.08 Measured Calculated 1% CO, l=50 cm,1073 K, 1 atm 0.4 Measured Calculated 10% H 2 O, l=50 cm,1073 K, 1 atm 0.06 0.3 bsorbance Ab 0.04 Absorbance A 0.2 0.02 0.1 0 2100 2150 2200 Wavenumbers cm -1 0 3000 3200 3400 3600 3800 4000 4200 Wavenumbers cm -1 CO målt/beregnet H 2 O målt/beregnet
. IR SPEKTROSKOPI, Kraftværk Kedelvæg (i) (ii) L FTIR PC 350 495 Blackbody 50 40 30 20 10 0 2000 3000 4000 5000 6000 7000 Interferogram / Wavenumber (cm-1) File # 1 : ADD_MEAN_EMIS Overlay Y-Zoom CURSOR 23-11-2004 10:46 Res=2 cm-1
New diagnostic tools: Fast IR imaging In situ fast IR absorption/emission spectroscopy ACTON spectrometer + CEDIP Camera (InSb 640x512 array) It allows to accomplish measurements within a few microseconds» This gives an opportunity to trace the development of a combustion process in time providing useful information for better understanding of combustion phenomena Transmitted IR-spectrum Expose time: 2 ms CO CO 2 up to 7 μs 27
On line 2D visualisation New diagnostic tools: 2D Tomography Distribution in a section of Temperature Concentration Multicha annel Spectrom meter Optical fibre Te emperatur re or conc centration scale 2D Tomography of e.g. hot gas inside of an exhaust pipe shows distribution of temperature or concentrations in a pipe section 28
Måling af gashastighed Laser LDA (bedst afstande under 1.2 m dyrt udstyr) Termiske strukturer Analyse af billeder Udstødning flymotor Støv i luft Halmstrå/partikler
Konklusion Termografi har mange anvendelsesmuligheder indenfor forbrændingstekning: obæ g - Overfladetemperatur - Temperatur af brændsel - Gør det muligt at se i fyrrum - Fastfryse / tidsopløse opblanding - Se gasser mv.