General rights
Copyright and moral rights for the publications made accessible in the public portal are retained by the authors and/or other copyright owners and it is a condition of accessing publications that users recognise and abide by the legal requirements associated with these rights.
Users may download and print one copy of any publication from the public portal for the purpose of private study or research.
You may not further distribute the material or use it for any profit-making activity or commercial gain
You may freely distribute the URL identifying the publication in the public portal
If you believe that this document breaches copyright please contact us providing details, and we will remove access to the work immediately and investigate your claim.
Downloaded from orbit.dtu.dk on: Mar 25, 2022
Termografi anvendt indenfor forbrændingsteknik
Clausen, Sønnik
Publication date:
2009
Link back to DTU Orbit
Citation (APA):
Clausen, S. (Forfatter). (2009). Termografi anvendt indenfor forbrændingsteknik. Lyd og/eller billed produktion (digital)
Termografi anvendt indenfor 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)
• 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 Lundbeck, Radiometer, NOVO, Danfoss, MAN Diesel, Unimedical, Trevira N.,
Vattenfall, …
•Calibration
•Consultancy
•AssistanceAssistance
Farve og temperatur
Temperatur (°C) Farve
────────────────────────
GAS EKSPLOSION
650 - 750 rødviolet
750 - 780 mørk karminrød 780 - 800 karminrød
780 - 800 karminrød
800 - 830 orange/karminrød 830 - 880 mørk orange
VIS
g 880 - 1050 orange
1050 - 1150 gul/orange 1150 1250 l
1150 - 1250 gul
1250 - 1320 hvid/gul
──────────────────────── IR
────────────────────────
Øjet ser først ved temperaturer over ca. 650°C
Optisk måling p g
- Kort måletid
B i l
- Berøringsløs
- Multi-måling - Optisk adgang
- Kraftig absorption
- … - Kraftig absorption
- Kompleks udstyr
- Holder vindue rent
- …
OPTISKE MÅLINGER OPTISKE MÅLINGER
Forskning og udvikling af optiske målemetoder med det formål at optimere eksisterende og nye forbrændings-p g y g processer, R&D nye energiteknologier, mv:
KRAFTVÆRKER - KRAFTVÆRKER - MOTORER
- STÅL PROCESINDUSTRI - STÅL, PROCESINDUSTRI - R&D NYE ENERGIKILDER - MILJØ
- ANDET
K
TEMPERATUR
Kerne:
TEMPERATUR
AKTIVITETER på RISØ
• Forskning: anvendt spektroskopi, målemetoder,..
• Energiprojekter: EU, PSO, firma,… Energiprojekter: EU, PSO, firma,…
• Kalibrering af alt IR-udstyr og temperaturfølere
Måli ti k k b / fl d ( )
• Måling optiske egenskaber gas/overflader (ε, τ)
• Løsning af kunde problemer
• Rådgivning vedr. Termisk stråling, temperatur,…
• Transportabelt p optisk måleudstyr p y
RISØ er Nationalt Reference Laboratorium
f b i l åli
for berøringsløs temperaturmåling
Hvad kan måles optisk?
• TEMPERATUR, VARMEFLUKS, …
• GASSAMMENSÆTNING
• PARTIKELSTØRRELSE, MÆNGDE,… , ,
• HASTIGHEDER
• BILLEDER VISUALISERING
• BILLEDER, VISUALISERING,…
• TILSLAGNING, UTÆTHEDER KEDEL,…
Termografering flamme
EGENSKABER af LYS EGENSKABER af LYS
t + r + a + s = 1 t + r + a + s 1
100 %
4 % 4 % 92 %
.
ABSORPTION
Absorption vand
Absorption vand
IR b ti
IR absorption røggas
EMISSIVITET
Kirchhoff’s lov:
EMISSIVITET = ABSORPTION
UDSTRÅLET ENERGI ABSORBERET ENERGI
Udstrålede energi fra en overflade eller gas er Udstrålede energi fra en overflade eller gas er
lig med den energi der absorberes
ε
, EMISSIVITET er et tal mellem 0 og 1Udstrålet effekt fra overflade
1000 1200
W/m2]
400 600 800
dstrålet effekt [W
0 200 400
Total ud
273 293 313 333 353 373
Overflade temperatur [K]
250 300
m2]
150 200 250
et effekt [kW/m
50 100
Total udstråle
273 523 773 1023 1273
Overflade temperatur [K]
0
Blackbody-kurver Blackbody-kurver
TEORI
120000000
100000000 700oC
200oC
80000000
m2 μm
200oC
60000000
tråling W/m
20000000 40000000
Udst
0 20000000
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 Bølgelængde μm
Blackbody kurver Blackbody-kurver
MÅLT
4 μm 2.5 μm
10 μm 2 μm
CCD versus IR kamera CCD versus IR-kamera
”IR
”IR ser gennem sod/flammer”
Video/CCD:
IR:
Sigtbarhed partikler
SYNLIG / VIDEO INFRARØDT
Dårlig sigtbarhed Dårlig sigtbarhed
IR-VIS Endoskop
Video/CCD IR-kamera 3.9 μm
Måling på ristelag
-Rist ved kedelvæg I df d i
-Indfødning
-Halmbunker opbygges -Halm isolerer
-Halm isolerer
-Sigtbarhed / halmstrå / CO -Risterysty
IR-kamera installeret på IR kamera installeret på halmkedel AVV
Rist Haderslev KV
Rist Haderslev KV
V t t
Vægtemperatur
Hurtigt og let at termografere kedelvægge på AVV halmkedel pga. måleport i siden af kedel ved slaggefald. (3.9 μm filter).
pg p gg ( μ )
Emissivitet stål
1.0 0.8 1.0
Oxideret
onstal 0.6
Emissio 0.4
Bearbejdet (slebet fint)
0.2
Materiale: stål (MA253) ved 500oC
2 7 12 17
B l l d 0.0
Materiale: stål (MA253) ved 500 C
.
Bølgelængde
VALG AF BØLGELÆNGDE VALG AF BØLGELÆNGDE
Overfladetemperatur
• 8-14
μ
m: Faste overflader, lave temperatur• 3-5
μ μ
m: Faste overflader, lav temperaturp• 4.3
μ
m: CO2• 3.93.9
μ μ
m: Måling gennem varm røggasm: Måling gennem varm røggas• 3.3
μ
m: Detektion gas (CxHy)• 0 5 2
μ
m: Højtemperatur• 0.5-2
μ
m: HøjtemperaturJ l t t j i d b l t ål f jl
• Jo lavere temperatur jo mindre absolut målefejl
• Kortere bølgelængde – lavere fejl (ingen refleksion) Overflader med høj emissivitet lav fejl
• Overflader med høj emissivitet – lav fejl
Hot Gas Cell Hot Gas Cell
Test af nye gasmåleudstyr (laser mv) Test af nye gasmåleudstyr (laser, mv) Kalibreringsdata (udvikle målemetoder) Opbygge database (høj opløsning)
B d d l k f k ilj fl k i
Bred anvendelse: kraftværk, miljø, fly, kemi,…
0.4 Measured
Calculated
10% H2O, l=50 cm,1073 K, 1 atm 0.08
Measured Calculated
1% CO, l=50 cm,1073 K, 1 atm
0.2 0.3
Absorbance
0.04 0.06
bsorbance
0 0.1
A
0 0.02
Ab
3000 3200 3400 3600 3800 4000 4200
Wavenumbers cm-1 0
.
2100 2150 2200
Wavenumbers cm-1
.
CO målt/beregnet H2O målt/beregnet
IR SPEKTROSKOPI, Kraftværk
(i) (ii)Kedelvæg
FTIR PC
L
350 495
Blackbody
.
50 50
20 30 40
20 30 40
0 10
2000 3000 4000 5000 6000 7000
0 10
2000 3000 4000 5000 6000 7000
Interferogram / Wavenumber (cm-1) Overlay Y-Zoom CURSOR
File # 1 : ADD_MEAN_EMIS 23-11-2004 10:46 Res=2 cm-1
New diagnostic tools:
New diagnostic tools:
Fast IR imaging
• In situ fast IR absorption/emission spectroscopy
g g
• 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 Transmitted IR-spectrum
E ti 2
E ti 2
CO
CO COCO
Expose time: 2 ms Expose time: 2 ms
CO
CO COCO22
up to 7 μs
27
N di ti t l
New diagnostic tools:
2D Tomography
On line 2D visualisation
Distribution in a section of
scalecentration
Temperature Concentration
re or conc
annel meter emperatur
Multicha Spectrom Optical
fibre
• 2D Tomography of e.g. hot gas inside of an exhaust
Te
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
