Термическое поведение и энергоэффективность: сравнение переменного и постоянного тока электрического нагрева в колонке дистилляции с использованием инфракрасного термографического анализа

Цель моего исследования — продемонстрировать преимущества использования переменного и постоянного тока питания в нагревательном элементе в котле с колонной перегонной колонны. Недавние исследования рассматривают термографический анализ в колонках перегонной и постоянной перегонки на переменном и постоянном токе, но ни одно исследование не объединяло оба подхода. Для начала подготовьте тепловизорную камеру для захвата.

Выберите цветовую палитру железа в меню тепловизора и убедитесь, что она правильно применена, прежде чем продолжить. Установите значение коррекции эмиссивности на 0,95 из меню тепловизора. Затем разместите тепловизорную камеру примерно на 80 сантиметров от шаблона.

Держа тепловизионную камеру примерно на высоте 60 сантиметров над полом, направляйте камеру к шаблону в колонне дистилляции. Нажмите кнопку сохранения, чтобы записать термограмму в память теплокамеры. Фиксируйте термограммы каждые пять секунд во время проб с первого по 1 500 на локальном интерфейсе.

Повторяйте получение при 20, 60 и 100 вольтах при условиях переменного и постоянного токов. Запишите название каждой зафиксированной термограммы и соответствующую пробу температуры, отображаемую на локальном интерфейсе. Для начала сбора шаблонных температурных данных храните временные файлы, сгенерированные локальным интерфейсом процесса.

Переименуйте и сохраните файлы в текущую папку процессов. Соберите CSV-файлы, сгенерированные во время теста, и сгенерируйте один файл, содержащий все данные процесса. Сохраните консолидированный файл для анализа.

Для начала подготовки данных извлекайте термограммы из тепловизорной камеры. Перенесите все файлы изображений на рабочую станцию анализа. Просматривайте извлеченные термограммы и убирайте нежелательные изображения.

Ручную отметку отмечайте на каждой термограмме. Затем создайте график обзора температуры процесса, используя ранее сгенерированный файл данных процесса. Сопоставьте данные о температуре котла с локального интерфейса с захваченными термограммами процесса.

Для разработки алгоритма обработки термограмм сначала загрузите изображение в переменную в среде анализа. Определите размер векторов для осей графа с помощью переменной изображения. Затем определите область для обнаружения минимальных и максимальных температурных диапазонов на основе анализируемого изображения.

Подготовьте фигуру к построению графиков. Далее загрузите изображение термограммы в переменную для обработки. Определите область поиска для ранее отмеченной точки отсчёта.

Изолировать точку отсчёта и получить её координаты. Затем используйте координаты, чтобы указать область анализа. Теперь преведите область анализа в оттенки серого.

Вычислите среднее значение температуры оттенков серого. Изолируйте максимальную и минимальную температурные области на изображении. Преобразуйте графические номера в числовой текст.

Преобразуйте средние значения в масштабируемые максимальные и минимальные температуры в зависимости от диапазонов изображения и храните общие средние значения и соответствующие метки. Наконец, постройте общий график средних результатов, чтобы визуализировать обработанные данные термограммы. Измерения температуры при использовании 100 вольт постоянного тока менялись на протяжении всего процесса, в то время как измерения при 100 вольт переменного тока оставались более стабильными.

При напряжении 100 вольт постоянного тока тепловое колебание по всему отсеку котла было выше, чем при переменном токе. DC демонстрировал более контролируемые участки благодаря более плавному прогрессированию и увеличению, но не резкому рассеиванию. При условиях 60 вольт измерения температуры были более стабильными при использовании переменного тока. Тепловая эволюция с использованием 60-вольтового переменного тока показала постепенное повышение температуры при запуске, тогда как при 60 вольт постоянного тока нагрев был более выраженным и быстрым.

Графический температурный тренд при 20 вольтах показал заметные колебания для постоянного тока, тогда как переменный ток обеспечивал более плавный и стабильный профиль. Термограммы при переменном токе менее 20 вольт показали температуры от 22,8 до 26,3 градусов Цельсия. Наш протокол использовал анализ TIR для более чёткого представления о тепловом поведении относительно источника питания в процессе.

Наши результаты показывают, что выбор подходящего питания переменного или постоянного тока оптимизирует производительность, снижает энергозатраты и улучшает качество дистилляции. Будущие исследования будут тщательно изучать термограммные основания для методов обнаружения и то, как усталость тепловых приводов влияет на поведение процессов в процессе.