[发明专利]一种检测热流密度的方法及装置

说明书

技术领域

本发明实施例一般涉及回转窑技术领域，尤其是涉及一种检测热流密度的方法及装置。

背景技术

回转窑是一种可连续转动的高温窑炉，属于大型热工设备，能用于多种工业原料的烧结、焙烧、挥发、煅烧、离析等过程，因此在冶金、水泥、耐火材料、建材、化工等多种行业中被广泛使用。

回转窑窑内温度的高低和均匀性会影响回转窑使用寿命以及能耗水平、产品质量等，但回转窑的封闭、旋转等因素给窑内温度测量带来非常大的困难，如何快速准确的检测窑内温度一直是一个重要课题，同时也是一个难题。在现有技术中，可以使用直接测量法对窑内温度进行测量，即在窑壁上穿孔，令热电偶通过孔洞直接插入窑内以测量窑内温度。但这种方法由于热电偶被窑内物料冲刷磨损严重、信号传送难度大等原因应用起来较为困难。而如果抛弃直接测量法转而进行间接测量（软测量），即借助测量、计算其他参数间接获得窑内温度，此时对回转窑窑壁的热流密度进行精确检测是非常重要的一环。

在现有技术中，当需要检测热流密度时，可以采用通过获取窑壁内部温度的梯度的方式来计算热流密度，而为了获取窑壁内部温度的梯度，则必须在回转窑上使用一些大型的复杂的设备或特殊的传感器。发明人在实现本发明的过程中发现，使用这些设备时，由于其体积较大或要进行覆盖或需要开孔等原因，影响了被测表面的温度场和附近的流场等，导致实际的热流密度分布发生了变化，从而使测量结果出现误差。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的目的是提供一种检测热流密度的方法及装置，以精确获取回转窑窑壁热流密度。

一方面，本发明实施例提供了一种检测热流密度的方法，所述方法包括：

采集回转窑窑表面温度；

采集环境温度；

获取回转窑窑壁向周围环境散热时的对流换热系数；

获取回转窑窑壁向周围环境散热时的辐射换热系数；

根据所述对流换热系数、辐射换热系数、窑表面温度、环境温度以及预设的第一模型，获得回转窑窑壁的热流密度。

优选的，所述方法还包括：

获取窑内到窑表面的总热阻；

根据所述热流密度、总热阻、窑表面温度以及预设的第二模型，获取窑内温度，所述第二模型包括：

T_内＝qR_总+T_b

其中，q为所述热流密度，T_b为所述窑表面温度，T_内为所述窑内温度，R_总为所述总热阻。

优选的，所述第一模型包括：

q＝（h₁+h₂)·(T_b-T_∞)

其中，q为所述热流密度，h₁为所述对流换热系数，h₂为所述辐射换热系数，T_b为所述回转窑窑表面温度，T_∞为所述环境温度。

优选的，所述获取回转窑窑壁向周围环境散热时的对流换热系数，包括：

采集回转窑外径；

获取定性温度下空气的导热系数，其中所述定性温度为所述窑表面温度与所述环境温度的算术平均值；

获取所述定性温度下空气的普朗特数；

获取所述定性温度下空气的格拉晓夫数；

根据所述的回转窑外径、导热系数、普朗特数、格拉晓夫数以及预设的第三模型，获取所述对流换热系数。

优选的，所述第三模型包括：

h1=C(Gr·Pr)n·λl]]>

其中，h₁为所述对流换热系数，λ为所述导热系数，l为所述回转窑外径，Pr为所述普朗特数，Gr为所述格拉晓夫数，C和n为根据所述格拉晓夫数及预设的对应关系数据库获得的常量。

优选的，所述获取所述定性温度下空气的格拉晓夫数，包括：