Porównanie zachowania termicznego i efektywności energetycznej AC i DC ogrzewania elektrycznego w kolumnie destylacyjnej za pomocą analizy termografii podczerwieni

Zakres moich badań polega na wykazaniu korzyści z wykorzystania zasilania prądem przemiennym i stałym w grzewczym ośrodku w kotle kolumnowym destylacyjnym. Najnowsze badania analizują analizę termograficzną w kolumnie destylacyjnej zasilanej prądem przemiennym/prądem stałym osobno, ale żadne badania nie łączyły obu tych podejść. Na początek przygotuj kamerę termowizyjną do akwizycji.

Wybierz paletę kolorów żelaza z menu kamery termowizyjnej i upewnij się, że jest poprawnie nałożona przed dalszą pracą. Ustaw wartość korekcji emisyjności na 0,95 w menu kamery termowizyjnej. Następnie ustaw kamerę termowizyjną około 80 centymetrów od szablonu.

Trzymając kamerę termowizyjną około 60 centymetrów nad podłogą, skieruj ją w stronę płyty roboczej w kolumnie destylacyjnej. Naciśnij przycisk zapisu, aby zarejestrować termogram w pamięci kamery termowizyjnej. Rejestruj termogramy co pięć sekund podczas próbek od 1 do 1 500 na lokalnym interfejsie.

Powtórz akwizycję dla 20, 60 i 100 woltów w warunkach prądu przemiennego i stałego. Zarejestruj nazwę każdego zarejestrowanego termogramu oraz odpowiadającą mu próbkę temperatury testowej wyświetlaną na lokalnym interfejsie. Aby rozpocząć pozyskiwanie danych temperatury z szablonu, przechowaj pliki tymczasowe wygenerowane przez lokalny interfejs procesowy.

Przemianuj i zapisuj zapisane pliki do aktualnego folderu procesów. Zbierz pliki CSV wygenerowane podczas testu i wygeneruj jeden plik zawierający wszystkie pozyskane dane procesowe. Zapisz skonsolidowany plik do analizy.

Aby rozpocząć przygotowanie danych, wyodrębnij termogramy z kamery termowizyjnej. Przenieś wszystkie pliki obrazów na stanowisko analityczne. Przejrzyj wyodrębnione termogramy i usuń wszelkie niechciane obrazy.

Ręcznie zaznacz punkt odniesienia na każdym termogramie. Następnie stwórz wykres przeglądu temperatury procesu, korzystając z wcześniej wygenerowanego pliku danych procesu. Powiązaj dane o temperaturze kotła z lokalnego interfejsu z zarejestrowanymi termogramami procesu.

Aby opracować algorytm przetwarzania termogramów, najpierw załaduj obraz do zmiennej w środowisku analitycznym. Zdefiniuj rozmiar wektorów dla osi grafu za pomocą zmiennej obrazowej. Następnie zdefiniuj obszar do wykrywania minimalnych i maksymalnych zakresów temperatur na podstawie obrazu analitycznego.

Przygotuj figurę do wykresu. Następnie załaduj obraz termogramu do zmiennej do przetwarzania. Zdefiniuj obszar wyszukiwania dla wcześniej oznaczonego punktu odniesienia.

Wyizoluj punkt odniesienia i uzyskaj jego współrzędne. Następnie użyj współrzędnych, aby wskazać obszar analizy. Teraz przekonwertuj obszar analizy na skalę szarości.

Oblicz średnią wartość temperatury obszaru skali szarości. Wyodrębnić obszary maksymalnej i minimalnej temperatury na obrazie. Przekonwertuj liczby graficzne na tekst numeryczny.

Przelicz wartości średnie na skalowane temperatury maksymalne i minimalne zgodnie z zakresami obrazu, a następnie zapisz całkowite wartości średnie i odpowiednie etykiety. Na koniec wyrysuj całkowite wyniki średniej, aby zwizualizować przetworzone dane termogramu. Pomiary temperatury przy użyciu 100 V DC zmieniały się w trakcie procesu, podczas gdy pomiary przy użyciu 100V AC pozostawały bardziej stabilne.

Przy napięciu 100 V DC wahania termiczne w sekcji kotła były większe niż przy prądzie zmiennym. DC objawiało się bardziej kontrolowanymi obszarami dzięki płynniejszemu postępowi i wzrostowi, ale nie nagłemu rozproszeniu. W warunkach 60 V pomiary temperatury były bardziej stabilne przy użyciu prądu zmiennego. Ewolucja termiczna przy użyciu 60 V AC wykazała stopniowy wzrost temperatury podczas rozruchu, podczas gdy przy 60 V DC nagrzewanie było bardziej wyraźne i szybsze.

Graficzny trend temperatury przy 20 woltach wykazywał zauważalną zmienność dla prądu stałego, podczas gdy prąd przemienny skutkował bardziej stopniowym i stabilnym profilem. Termogramy poniżej 20 V AC wykazały temperatury od 22,8 stopni Celsjusza do 26,3 stopnia Celsjusza. Nasz protokół wykorzystywał analizę TIR, aby uzyskać jaśniejszy obraz zachowania termicznego w odniesieniu do źródła zasilania w procesie.

Nasze wyniki pokazują, że wybór odpowiedniego zasilania AC lub DC optymalizuje wydajność, obniża koszty energii i poprawia jakość destylacji. Przyszłe badania będą dokładnie analizować bazy termogramów pod kątem metod detekcji oraz tego, jak zmęczenie siłowników termicznych wpływa na zachowanie przejściowych procesów.