交流与直流电加热在蒸馏塔中的热行为及功率效率比较：基于红外热成像分析

我的研究范围是展示在蒸馏塔再沸器的加热元件中使用交流电和直流电供电的优势。近期的研究分别针对交流/直流供电的蒸馏塔进行了热成像分析，但尚无研究将这两种方法结合起来。首先，设置热成像仪以开始数据采集。

从热像仪菜单中选择铁色调色板，并确保已正确应用后再继续操作。在热像仪菜单中将发射率校正值设为 0.95。然后将热像仪放置在距离样板约 80 厘米的位置。

将热成像仪保持在距离地面约60厘米的高度，将镜头对准蒸馏塔中的样板。按下保存按钮，将热图记录到热成像仪的存储器中。在本地界面采集第1至第1500个样品期间，每5秒拍摄一次热图。

在交流和直流条件下，分别以 20、60 和 100 伏重复采集。记录每幅捕获的热成像图的名称以及本地界面显示的相应样板温度样本。开始采集样板温度数据时，需保存本地过程界面生成的临时文件。

将存储的文件重命名并保存到当前工艺文件夹中。收集测试过程中生成的CSV文件，并生成一个包含所有采集到的工艺数据的单一文件。保存整合后的文件以供分析。

开始数据准备时，从热成像仪中提取热图。将所有图像文件传输至分析工作站。检查提取的热图，并删除任何不需要的图像。

在每张热成像图上手动标记一个参考点。然后使用先前生成的过程数据文件创建过程温度概览图。将来自本地接口的锅炉温度数据与采集到的过程热成像图关联起来。

为了开发一种热成像图处理算法，首先将图像加载到分析环境中的一个变量内。利用图像变量定义图形坐标轴向量的尺寸。然后，根据分析图像定义用于检测最低和最高温度范围的区域。

准备用于绘图的图像。接着，将热成像图加载到变量中以进行处理。为先前标记的参考点定义搜索区域。

确定参考点并获取其坐标。然后，利用该坐标标定分析区域。接着，将分析区域转换为灰度图像。

计算灰度区域的平均温度值。分离图像中的最高温和最低温区域。将图形数值转换为数字文本。

根据图像范围将平均值转换为缩放后的最高和最低温度，并存储总平均值及其对应的标签。最后，绘制总平均结果以可视化处理后的热成像数据。使用100伏直流电压的温度测量值在整个过程中有所波动，而使用100伏交流电压的测量值则更为稳定。

在100伏直流电下，锅炉段的温度变化比使用交流电时更高。由于直流电的升温过程更平缓且逐渐增强，不会出现突然的热量扩散，因此其温度控制区域更为集中。在60伏条件下，交流电的温度测量结果更为稳定。使用60伏交流电时，启动阶段温度呈逐渐上升趋势；而使用60伏直流电时，加热更为显著且迅速。

在20伏特下，直流电的温度变化曲线显示出明显波动，而交流电则呈现出更平缓且稳定的变化趋势。20伏特交流电条件下的热成像图显示温度范围为22.8摄氏度至26.3摄氏度。本实验方案采用TIR分析，以更清晰地揭示该过程中不同电源对热行为的影响。

我们的研究结果表明，选择合适的交流或直流电源可优化性能、降低能源成本并提高蒸馏质量。未来的研究将深入探讨基于热成像的检测方法，以及热致动器疲劳对过程瞬态行为的影响。