Comparaison du comportement thermique et de l’efficacité énergétique du chauffage électrique AC vs. DC dans une colonne de distillation à l’aide d’une analyse thermographique infrarouge

Le champ de ma recherche est de démontrer l’avantage de l’utilisation d’alimentation en courant alternatif et continu dans un élément chauffant au sein d’une chaudière à colonne de distillation. Des études récentes abordent séparément l’analyse thermographique dans une colonne de distillation alimentée AC/DC, mais aucun travail n’a combiné les deux approches. Pour commencer, installez la caméra thermique pour l’acquisition.

Sélectionnez la palette de couleurs en fer dans le menu de la caméra thermique, et assurez-vous qu’elle est correctement appliquée avant de continuer. Réglez la valeur de correction d’émissivité à 0,95 depuis le menu de la caméra thermique. Placez ensuite la caméra thermique à environ 80 centimètres du boilerplate.

En tenant la caméra thermique à environ 60 centimètres au-dessus du sol, orientez-la vers le boilerplate dans la colonne de distillation. Appuyez sur le bouton sauvegarder pour enregistrer le thermogramme dans la mémoire de la caméra thermique. Capturez les thermogrammes toutes les cinq secondes lors des échantillons un à 1 500 sur l’interface locale.

Répétez l’acquisition pour 20, 60 et 100 volts sous conditions de courant alternatif et courant continu. Notez le nom de chaque thermogramme capturé ainsi que l’échantillon de température standard correspondant affiché sur l’interface locale. Pour commencer l’acquisition de données de température standard, stockez les fichiers temporaires générés par l’interface locale du processus.

Renomme et sauvegarde les fichiers stockés dans le dossier du processus actuel. Collectez les fichiers CSV générés pendant le test, et générez un seul fichier contenant toutes les données acquises du processus. Enregistrez le fichier consolidé pour analyse.

Pour commencer la préparation des données, extraire des thermogrammes de la caméra thermique. Transférez tous les fichiers images vers la station d’analyse. Examinez les thermogrammes extraits et jetez toute image indésirable.

Marquez manuellement un point de référence sur chaque thermogramme. Ensuite, créez un graphique d’aperçu de la température du procédé en utilisant le fichier de données du procédé généré précédemment. Relier les données de température de la chaudière de l’interface locale aux thermogrammes de procédé capturés.

Pour développer un algorithme de traitement de thermogrammes, il faut d’abord charger une image dans une variable dans l’environnement d’analyse. Définissez la taille des vecteurs pour les axes du graphe à l’aide de la variable image. Ensuite, définissez la zone pour détecter les plages de température minimale et maximale à partir de l’image d’analyse.

Préparez la figure pour le graphique. Ensuite, chargez l’image du thermogramme dans une variable pour le traitement. Définissez une zone de recherche pour le point de référence précédemment marqué.

Isolez le point de référence et obtenez ses coordonnées. Ensuite, utilisez les coordonnées pour indiquer la zone d’analyse. Maintenant, convertissez la zone d’analyse en niveaux de gris.

Calculez la valeur moyenne de température de la zone en niveaux de gris. Isolez les zones de température maximale et minimale dans l’image. Convertissez les chiffres graphiques en texte numérique.

Convertir les valeurs moyennes en températures maximales et minimales à l’échelle selon les plages d’image, et stocker les valeurs moyennes totales ainsi que les étiquettes correspondantes. Enfin, tracez les résultats moyens totaux pour visualiser les données traitées du thermogramme. Les mesures de température utilisant 100 volts CC variaient tout au long du processus, tandis que celles utilisant 100 volts AC restaient plus stables.

À 100 volts CC, la variation thermique sur la section de la chaudière était plus élevée qu’avec le courant alternatif. Le DC présentait des zones plus contrôlées grâce à une progression plus fluide et à une dispersion croissante, mais pas brusque. Sous 60 volts, les mesures de température étaient plus stables avec le courant alternatif. L’évolution thermique utilisant 60 volts AC a montré une augmentation progressive de la température au démarrage, tandis qu’avec 60 volts DC, le chauffage était plus prononcé et rapide.

La tendance graphique de température à 20 volts montrait une variation notable pour le courant continu, tandis que le courant alternatif donnait un profil plus progressif et stable. Les thermogrammes sous 20 volts AC montraient des températures allant de 22,8 degrés Celsius à 26,3 degrés Celsius. Notre protocole utilisait l’analyse TIR pour offrir une vue plus claire du comportement thermique par rapport à la source d’alimentation au sein du processus.

Nos résultats montrent que choisir une alimentation AC ou DC appropriée optimise les performances, réduit les coûts énergétiques et améliore la qualité de la distillation. Les recherches futures étudieront en profondeur les bases thermographiques pour les méthodes de détection, et comment la fatigue des actionneurs thermiques influence le comportement transitoire du processus.