Confronto del comportamento termico e dell'efficienza energetica tra il riscaldamento elettrico AC e DC in una colonna di distillazione utilizzando l'analisi termografica a infrarossi

L'obiettivo della mia ricerca è dimostrare il vantaggio dell'utilizzo dell'alimentazione AC e DC in un elemento riscaldante all'interno di una caldaia a colonna di distillazione. Studi recenti affrontano separatamente l'analisi termografica in colonne di distillazione alimentata AC/DC, ma nessun lavoro ha combinato entrambi gli approcci. Per cominciare, installa la termocamera per l'acquisizione.

Seleziona la palette di colori del ferro dal menu della termocamera e assicurati che sia applicata correttamente prima di procedere. Imposta il valore di correzione dell'emissività a 0,95 dal menu della termocamera. Poi posiziona la telecamera termica a circa 80 centimetri dal boilerplate.

Tenendo la termocamera a circa 60 centimetri sopra il pavimento, orienta la telecamera verso il boilerplate nella colonna di distillazione. Premi il pulsante di salvataggio per registrare il termogramma nella memoria della termocamera. Cattura i termogrammi ogni cinque secondi durante i campioni da uno a 1.500 sull'interfaccia locale.

Ripeti l'acquisizione per 20, 60 e 100 volt in condizioni di corrente alternata e corrente continua. Registra il nome di ogni termogramma catturato e il corrispondente campione di temperatura boilerplate visualizzato sull'interfaccia locale. Per iniziare l'acquisizione dei dati standard di temperatura, memorizza i file temporanei generati dall'interfaccia locale del processo.

Rinomina e salva i file memorizzati nella cartella del processo corrente. Raccogli i file CSV generati durante il test e genera un singolo file contenente tutti i dati acquisiti sul processo. Salva il file consolidato per l'analisi.

Per iniziare la preparazione dei dati, estrai i termogrammi dalla telecamera termica. Trasferire tutti i file immagine alla workstation di analisi. Rivedi i termogrammi estratti e scarta eventuali immagini indesiderate.

Segna manualmente un punto di riferimento su ogni termogramma. Successivamente crea un grafico panoramico della temperatura del processo utilizzando il file di dati del processo generato in precedenza. Collegare i dati sulla temperatura della caldaia dall'interfaccia locale ai termogrammi di processo catturati.

Per sviluppare un algoritmo per l'elaborazione dei termogrammi, si carica prima un'immagine in una variabile all'interno dell'ambiente di analisi. Definisci la dimensione dei vettori per gli assi del grafo usando la variabile immagine. Successivamente, definire l'area per rilevare intervalli di temperatura minima e massima basandosi sull'immagine di analisi.

Prepara la figura per la rappresentazione grafica. Successivamente, carica l'immagine del termogramma in una variabile per l'elaborazione. Definisci un'area di ricerca per il punto di riferimento precedentemente segnato.

Isola il punto di riferimento e ottieni le sue coordinate. Poi, usa le coordinate per indicare l'area di analisi. Ora, converti l'area di analisi in scala di grigi.

Calcola il valore medio della temperatura dell'area in scala di grigi. Isola le aree di temperatura massima e minima nell'immagine. Converti i numeri grafici in testo numerico.

Converti i valori medi in temperature massime e minime scalate secondo i range dell'immagine, e memorizza i valori medi totali e le relative etichette. Infine, traccia i risultati medi totali per visualizzare i dati dei termogrammi elaborati. Le misurazioni di temperatura utilizzando 100 volt DC variavano durante il processo, mentre quelle con 100 volt AC rimanevano più stabili.

A 100 volt DC, la variazione termica nella sezione caldaia era superiore rispetto alla corrente alternata. La DC presentava aree più controllate grazie a una progressione più fluida e a una dispersione in aumento, ma non brusca. In condizioni di 60 volt, le misurazioni della temperatura erano più stabili con la corrente alternata. L'evoluzione termica con 60 volt AC ha mostrato un graduale aumento della temperatura durante l'avviamento, mentre con 60 volt DC il riscaldamento era più marcato e rapido.

La tendenza grafica della temperatura a 20 volt mostrava variazioni evidenti per il DC, mentre l'AC portava a un profilo più graduale e stabile. I termogrammi sotto 20 volt AC mostravano temperature che variavano da 22,8 gradi Celsius a 26,3 gradi Celsius. Il nostro protocollo utilizzava l'analisi TIR per fornire una visione più chiara del comportamento termico in relazione alla sorgente di alimentazione all'interno del processo.

I nostri risultati mostrano che la selezione di un'alimentazione AC o DC appropriata ottimizza le prestazioni, riduce i costi energetici e migliora la qualità della distillazione. Le ricerche future indagheranno a fondo le basi termogrammatiche per metodi di rilevamento e come la fatica termica degli attuatori influenzi il comportamento transitorio del processo.