姜志伟,王淅芬

(武汉科技大学钢铁冶金及资源利用省部共建教育部重点实验室,湖北武汉,430081)

工业炉炉膛内的热交换以辐射换热为主,要准确求解灰性气体介质参与的辐射传递方程(RTE),首先必须确定介质的辐射参数(包括吸收系数和散射系数)。炉内燃烧介质辐射参数的求解多采用基于M IE理论的实验方法[1],而通过辐射强度或热流密度等边界信息求解辐射参数则属于辐射反问题范畴[2]。近年来,辐射反问题得到了广泛关注,文献[3]采用离散坐标法和共轭梯度法求解一个一维均匀系统的介质吸收系数;文献[4]采用区域法和共轭梯度法求解一个非灰性气体介质的当量吸收系数;文献[5]采用共轭梯度法与一维搜索法相结合的方法从边界出射辐射强度出发计算一维半透明平行平板的温度分布与介质吸收系数;文献[6]针对一个均质系统采用正则化方法和牛顿迭代法同时重建了炉膛二维温度场和介质辐射参数。本文采用DRESOR法求解辐射传递方程[7],在可见光图像处理的基础上,对在均质和非均质工况下工业炉气体吸收系数的检测进行模拟研究。

1 工业炉气体吸收系数的反演

对于一个三维炉膛系统,将壁面分为m个单元、空间分为n个单元,则炉膛边界处图像探测器在第j个方向接受的辐射强度I(j)为[7]:

式中:ka为气体吸收系数,m-1;ng为折射率;τ为辐射能穿过空间单元的光学厚度;l为辐射能穿过空间单元的长度,m;T为气体或壁面单元的温度,K;ε为壁……