Пирометрия - настольное пособие. Часть 1. Основная концепция.
Статьи
Применение пирометров производства AST в стекольной промышленности

Регулирование температуры является важным фактором в стекольной промышленности по причине большого количества энергии, участвующей в производстве стекла. Измерение температуры помогает повысить эффективность стекольных заводов путем поддержания качества и сокращения количества брака стеклянных изделий.

 
 
 
 

В данной статье описаны основные принципы по которым осуществляется подбор датчика уровня.

 
 
 
 

Определение термографии и основные направления применения тепловизоров.

 
 
 
 

Установка  диапазона датчика TX200A используя регулировочный винт

 
 
 
 

Данная статья рассказывает о различных типах датчиков давления, которые сегодня доступны на рынке для использования в промышленности. Каждый из них имеет преимущества в определенных ситуациях. Также представлены решения практических задач по подбору датчиков давления.

 
 
 
 

Пирометрия - настольное пособие. Часть 1. Основная концепция.

 

1 Основная концепция

То, что может увидеть наш глаз (видимый диапазон) есть тоько малейшая часть широкого спектра электромагнитной радиации. То, что мы видим своими глазами это только малая часть (видимая область) из широкого спектра электромагнитного излучения.

На стороне коротких длин волн относительно видимого спектра лежит ультрафиолетовое излучение, а на стороне большой длины волны лежит инфракрасное (ИК) излучение (см. рис. 1). Эта невидимая часть света несет различную дополнительную информацию. Кроме того, эта область отвечает за нагревательный эффект солнца.

Рис. 1. Электромагнитный спектр.

ИК область может быть разделена на три категории:

  • ближнего ИК излучения (NIR / Короткие волны),
  • среднего ИК излучения (МИР / Средние волны)
  • дальнего ИК излучения (РПИ / Длинные волны).

Знание физических основ, таких как черное тело, законы Планка, Стефана, Больцмана, Вена, Кирхгофа и т.д. имеет важное значение и требует понимания, прежде чем перейти к следующему разделу.
Таблица 1:

Диапазоны Длина волны (мкм)
Ближний инфракрасный диапазон (БИКД) 0,78 - 3
Средний инфракрасный диапазон (СИКД) 3 - 50
Дальний инфракрасный диапазон (ДИКД) 50 - 1000

1.1 Черное тело

Абсолютно черное тело является гипотетическим объектом, который поглощает все излучение, падающее на него. Такой тело не отражает излучение и является совершенно черным. Абсолютно черное тело это самый эффективный тепловой поглотитель и излучатель, потому что любой объект в тепловом равновесии будет излучать такое же количество света, как он поглощает на каждой длине волны. Спектр излучения абсолютно черного тела определяется только температурой, а не свойствами, материалом или структурой. Эти особенности, как идеальный способ создавать или поглощать излучение сделало черное тело ценным для многих приложений. Для идеального черного тела поглощение и теплоотдача принимается одинаковыми.

1.2 Серое тело

Тело, излучает меньше теплового излучения, чем абсолютно черное тело или его поверхность излучения (ε) меньше единицы, но неизменно на всех частотах. Серое тело это полезное приравнивание к некоторым реальным материалам по некоторым частотным диапазонам. Излучательная способность серого тела в спектре показана на рис. 2.

Рис. 2. Специфика излучательной способности серого тела

1.3 Применение черного тела к реальным объектам
Абсолютно черное тело это только физическая абстракция, которая не существует в реальном мире. Каждое тело излучает электромагнитное излучение при температуре выше нуля (-273,15 ° C = 0 K).Это излучение не что иное, как тепловая энергия тела, которая в настоящее время преобразована в электромагнитную энергию и, следовательно, называется тепловым излучением. Реальные материалы показывают различное поведение по сравнению с абсолютно черным телом. Радиационные свойства реальных объектов всегда отклоняются от свойств идеального черного тела. Излучение, падающее на реальное тело может подвергнуться следующим физическим явлениям, таким как отражение, поглощение и передача (проницаемость) (см. рис. 3.).
(А) Абсорбция (поглощение) (α)
Фракция облучения, поглощенного поверхностью, называется абсорбционная способность материала. Он может быть охарактеризован как направленное и спектральное распределение. Понятно, что поверхности могут проявлять селективное поглощение относительно длины волны и направления падающего излучения. Однако для большинства технических применений желательно работать с поверхностными свойствами, которые представляют направленные усреднения.

Рис. 3. Рассеивание излучения в реальных материалах

(Б) Отражение (ρ)

Отражательная способность поверхности описывает долю падающего излучения, отраженного от поверхности. Если интенсивность отраженного излучения не зависит от направления падающего излучения и направления отраженного излучения, то поверхность называется диффузным излучателем. В противоположность этому, если угол падения эквивалентен углу отражения, то такая поверхность называется зеркальным отражателем. Хотя не существует идеально диффузной или зеркальной поверхности, зеркальное поведение можно приблизить к полированным или зеркальным поверхностям. Диффузное поведение близко шероховатым поверхностям и, вероятно, встречается в промышленном использовании.

(В) Коэффициент пропускания (трансмисивности) (τ)

Оставшаяся часть излучения передается наружу, а количество излучения, прошедшего через поверхность называется трансмиссивностью. Этот процесс также может быть избирательным в зависимости от характера материала и падающего излучения.

(Г) Коэффициент излучения (ε)

Коэффициент излучения представляет собой отношение энергии, излучаемой от объекта к внешнего и энергетического излучения от черного тела. Излучательная способность изменяется в зависимости от состояния поверхности объекта, а также с изменением температуры и длины волны. Если это значение не является точным, то температура не может быть измерена точно. Другими словами, колебание или изменение излучательной способности тела будет вызывать изменение показаний.
По закону Кирхгофа о тепловом излучении: "При тепловом равновесии, излучательная способность тела или поверхности (ε) равна его коэффициенту поглощения (абсорбции) (α)".Так, для абсолютно черного тела, ε = 1 в то время как любой реальный объект будет иметь ε менее 1.Также трансмиссивность (пропускающая способность) (τ) и отражение (ρ) равны нулю.
Сумма коэффициентов трансмиссивности, отражения и пропускания всегда равна 1:
α + ρ + τ = 1.
По излучательному фактору материалы могут быть классифицированы как

  • Металлы
  • Неметаллы
  • Прозрачные материалы

(См. раздел 3 для подробного описания)

1.4 Радиационные принципы, которым подается черное тело

Средние или объемные свойства электромагнитного излучения, взаимодействующего с веществом систематизированы в простой набор правил, называемых законы излучения. Эти законы применяются, когда излучающее тело является источником излучения абсолютно черного тела. Как правило, условия черного тела применяются, когда тело (излучатель) имеет очень слабое взаимодействие с окружающей средой и приравнивается состоянию равновесия. Некоторые из этих законов приведены ниже:

Закон Планка: Закон Планка говорит, что интенсивность электромагнитных излучений черного тела является функцией частоты (или длины волны).Черное тело будет излучать энергию на всех частотах. Закон Планка дает распределение, что пики на определенной длине волны, смещаются в коротковолновую область более высоких температур, а также площадь под кривой быстро увеличивается с ростом температуры (см. рис. 4.).


Рис. 4. Спектр абсолютно черного тела

Смещение Вина и закон Стефана-Больцмана: закон смещения Вина утверждает, что длина волны, при которой эмиссивитет спектра абсолютно черного тела меняется обратно пропорционально температуре черного тела, или мы можем сказать, что чем жарче объект, тем короче длина волны, на которой он будет излучать большую часть излучения. Закон Стефана Больцмана утверждает, что полная энергия, излучаемая на единицу поверхности абсолютно черного тела за единицу времени обратно пропорциональна четвертой степени температуры черного тела.

Закон Виенна использует длину волны пика распределенного излучения, в то время как закон Стефана-Больцмана дает полную энергию, излучаемую черным телом на всех длинах волн (т.е. площадь под кривой закона Планка (см. Рис. 4)). Так, закон Виенна дает объяснение сдвигу пика в коротковолновую область с повышением температуры, в то время как закон Стефана-Больцмана объясняет рост высоты кривой с ростом температуры. Оба эти закона излучения могут быть получены из закона Планка

Оставить отзыв

Powered by module Blog | News | Reviews | Gallery ver.: 4.34.2 (Commercial) (opencartadmin.com)