本發(fā)明涉及鍋爐，特別涉及一種低氣壓環(huán)境下燃燒鍋爐的熱力計(jì)算方法。

背景技術(shù)：

1、目前，中國(guó)西部高海拔地區(qū)的獨(dú)有地理特點(diǎn)造就了其氣壓低的特性，對(duì)燃燒設(shè)備的性能提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，準(zhǔn)確的鍋爐的熱力計(jì)算對(duì)于設(shè)備的生產(chǎn)和運(yùn)行具有重大意義。

2、其中，火焰黑度是衡量火焰輻射能力的一個(gè)重要參數(shù)，它在鍋爐傳熱計(jì)算中起著關(guān)鍵作用。隨著計(jì)算方法和工具的進(jìn)步，能夠通過鍋爐的火焰黑度更準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)和控制鍋爐的燃燒過程，從而提高鍋爐的效率和安全性。目前，通過熱力計(jì)算確定鍋爐燃燒時(shí)的火焰黑度。然而，低氣壓環(huán)境下的鍋爐燃燒與常壓環(huán)境下鍋爐燃燒在三原子氣體輻射特性上存在顯著差異，氣壓降低引起的爐膛內(nèi)著火延遲，改變了火焰的形態(tài)和溫度分布，使得現(xiàn)有熱力計(jì)算不適用于低氣壓環(huán)境下的燃燒鍋爐的熱力計(jì)算。

3、因此，亟需一種能夠用于低氣壓環(huán)境下燃燒鍋爐的熱力計(jì)算方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、基于此，有必要針對(duì)上述技術(shù)問題，提供一種低氣壓環(huán)境下燃燒鍋爐的熱力計(jì)算方法，該方法能夠計(jì)算在低氣壓環(huán)境下燃燒鍋爐的火焰黑度。

2、本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

3、本發(fā)明提供了一種低氣壓環(huán)境下燃燒鍋爐的熱力計(jì)算方法，包括：

4、根據(jù)氣體的光譜參數(shù)與吸收系數(shù)之間的函數(shù)關(guān)系，確定在低氣壓環(huán)境下燃燒鍋爐中各參與氣體的吸收系數(shù)；

5、根據(jù)各參與氣體的吸收系數(shù)，確定燃燒鍋爐中的混合氣體的吸收系數(shù)；

6、根據(jù)混合氣體的吸收系數(shù)、行程長(zhǎng)度和絕對(duì)溫度，從預(yù)先構(gòu)建的三原子氣體發(fā)射率數(shù)據(jù)庫(kù)中確定三原子氣體發(fā)射率；行程長(zhǎng)度為所述燃燒鍋爐的有效輻射層厚度；

7、通過三原子氣體發(fā)射率確定燃燒鍋爐的火焰黑度。

8、優(yōu)選地，根據(jù)氣體的光譜參數(shù)與吸收系數(shù)之間的函數(shù)關(guān)系，確定在低氣壓環(huán)境下燃燒鍋爐中各參與氣體的吸收系數(shù)，包括：

9、獲取鍋爐燃燒時(shí)每種參與氣體的吸收光譜；

10、分別將各吸收光譜的光譜參數(shù)代入氣體的光譜參數(shù)與吸收系數(shù)之間的函數(shù)關(guān)系中，得到各參與氣體的吸收系數(shù)。

11、優(yōu)選地，光譜參數(shù)包括氣體的分壓、簡(jiǎn)并因子、簡(jiǎn)并度、譜線中心波數(shù)、壓力增寬半寬、多普勒增寬半寬、空氣增寬半寬和自增寬半寬；光譜參數(shù)與吸收系數(shù)之間的函數(shù)關(guān)系，包括：

12、；

13、；

14、；

15、；

16、；

17、；

18、；

19、其中，為第 i條吸收光譜的吸收系數(shù)，為氣體的分子數(shù)密度，為第條吸收光譜的譜線強(qiáng)度，為第條譜線的線型函數(shù)，為阿伏伽德羅常數(shù)，為氣體常數(shù)，為氣體的分壓，為氣體的絕對(duì)溫度；為參考溫度，為普朗克常數(shù)，為代表躍遷的低態(tài)能級(jí)，為振動(dòng)配分函數(shù)，為轉(zhuǎn)動(dòng)分配函數(shù)，為真空中的光速，為玻爾茲曼常數(shù)，為簡(jiǎn)并因子；為簡(jiǎn)并度，為轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)，為振動(dòng)能級(jí)，為譜線波數(shù)，為譜線中心波數(shù)，為壓力增寬半寬，為多普勒增寬半寬，為空氣增寬半寬，為自增寬半寬，為參與氣體的分壓，為空氣增寬半寬的溫度依賴系數(shù)。

20、優(yōu)選地，光譜參數(shù)與吸收系數(shù)之間的函數(shù)關(guān)系的構(gòu)建過程，包括：

21、根據(jù)逐線法和高分辨率光譜數(shù)據(jù)庫(kù)，建立氣體的光譜參數(shù)與吸收系數(shù)之間的函數(shù)關(guān)系。

22、優(yōu)選地，三原子氣體發(fā)射率數(shù)據(jù)庫(kù)包括總發(fā)射率表達(dá)式；根據(jù)混合氣體的吸收系數(shù)、行程長(zhǎng)度和絕對(duì)溫度，從預(yù)先構(gòu)建的三原子氣體發(fā)射率數(shù)據(jù)庫(kù)中確定三原子氣體發(fā)射率，包括：

23、將混合氣體的吸收系數(shù)、行程長(zhǎng)度和絕對(duì)溫度代入總發(fā)射率表達(dá)式中，得到三原子氣體發(fā)射率。

24、優(yōu)選地，總發(fā)射率表達(dá)式的構(gòu)建過程，包括：

25、從光譜數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取樣本光譜參數(shù)，并通過氣體的光譜參數(shù)與吸收系數(shù)之間的函數(shù)關(guān)系，確定樣本混合氣體的吸收系數(shù)；

26、根據(jù)樣本混合氣體的吸收系數(shù)、行程長(zhǎng)度和絕對(duì)溫度，構(gòu)建總發(fā)射率表達(dá)式；總發(fā)射率表達(dá)式為：

27、；

28、；

29、其中，為三原子氣體發(fā)射率，為黑體光譜輻射強(qiáng)度，為樣本混合氣體的吸收系數(shù)，為斯特藩-玻爾茲曼常數(shù)，為普朗克定律第一輻射常數(shù)，為普朗克定律第二輻射常數(shù)， l為行程長(zhǎng)度。

30、優(yōu)選地，根據(jù)各參與氣體的吸收系數(shù)，確定燃燒鍋爐中的混合氣體的吸收系數(shù)，包括：

31、將各參與氣體的吸收系數(shù)進(jìn)行加和，確定混合氣體的吸收系數(shù)。

32、本發(fā)明提供了一種低氣壓環(huán)境下燃燒鍋爐的熱力計(jì)算裝置，包括：

33、第一確定模塊，用于根據(jù)氣體的光譜參數(shù)與吸收系數(shù)之間的函數(shù)關(guān)系，確定在低氣壓環(huán)境下燃燒鍋爐中各參與氣體的吸收系數(shù)；

34、第二確定模塊，用于根據(jù)各參與氣體的吸收系數(shù)，確定燃燒鍋爐中的混合氣體的吸收系數(shù)；

35、第三確定模塊，用于根據(jù)混合氣體的吸收系數(shù)、行程長(zhǎng)度和絕對(duì)溫度，從預(yù)先構(gòu)建的三原子氣體發(fā)射率數(shù)據(jù)庫(kù)中確定三原子氣體發(fā)射率；所述行程長(zhǎng)度為所述燃燒鍋爐的有效輻射層厚度；

36、第四確定模塊，用于通過三原子氣體發(fā)射率確定燃燒鍋爐的火焰黑度。

37、本發(fā)明提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)上述低氣壓環(huán)境下燃燒鍋爐的熱力計(jì)算方法。

38、本發(fā)明提供了一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括存儲(chǔ)器、處理器及存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器上并可在處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述程序時(shí)實(shí)現(xiàn)上述低氣壓環(huán)境下燃燒鍋爐的熱力計(jì)算方法。

39、本發(fā)明采用的上述至少一個(gè)技術(shù)方案能夠達(dá)到以下有益效果：

40、本發(fā)明中，根據(jù)預(yù)先構(gòu)建的氣體的光譜參數(shù)與吸收系數(shù)之間的函數(shù)關(guān)系，確定在低氣壓環(huán)境下燃燒鍋爐中各參與氣體的吸收系數(shù)，然后通過各參與氣體的吸收系數(shù)，確定燃燒鍋爐中的混合氣體的吸收系數(shù)，根據(jù)混合氣體的吸收系數(shù)、行程長(zhǎng)度和絕對(duì)溫度，從預(yù)先構(gòu)建好的三原子氣體發(fā)射率數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取三原子氣體發(fā)射率，以根據(jù)三原子氣體發(fā)射率確定燃燒鍋爐的火焰黑度，從而實(shí)現(xiàn)了在低氣壓環(huán)境下鍋爐燃燒的熱力計(jì)算。

技術(shù)特征：

1.一種低氣壓環(huán)境下燃燒鍋爐的熱力計(jì)算方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，根據(jù)氣體的光譜參數(shù)與吸收系數(shù)之間的函數(shù)關(guān)系，確定在低氣壓環(huán)境下燃燒鍋爐中各參與氣體的吸收系數(shù)，包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，光譜參數(shù)包括氣體的分壓、簡(jiǎn)并因子、簡(jiǎn)并度、譜線中心波數(shù)、壓力增寬半寬、多普勒增寬半寬、空氣增寬半寬和自增寬半寬；光譜參數(shù)與吸收系數(shù)之間的函數(shù)關(guān)系，包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，光譜參數(shù)與吸收系數(shù)之間的函數(shù)關(guān)系的構(gòu)建過程，包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，三原子氣體發(fā)射率數(shù)據(jù)庫(kù)包括總發(fā)射率表達(dá)式；根據(jù)所述混合氣體的吸收系數(shù)、行程長(zhǎng)度和絕對(duì)溫度，從預(yù)先構(gòu)建的三原子氣體發(fā)射率數(shù)據(jù)庫(kù)中確定三原子氣體發(fā)射率，包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，總發(fā)射率表達(dá)式的構(gòu)建過程，包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，根據(jù)各所述參與氣體的吸收系數(shù)，確定所述燃燒鍋爐中的混合氣體的吸收系數(shù)，包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種低氣壓環(huán)境下燃燒鍋爐的熱力計(jì)算方法，涉及鍋爐技術(shù)領(lǐng)域。根據(jù)氣體的光譜參數(shù)與吸收系數(shù)之間的函數(shù)關(guān)系，確定在低氣壓環(huán)境下燃燒鍋爐中各參與氣體的吸收系數(shù)，然后通過各參與氣體的吸收系數(shù)，確定燃燒鍋爐中的混合氣體的吸收系數(shù)，根據(jù)混合氣體的吸收系數(shù)、行程長(zhǎng)度和絕對(duì)溫度，從預(yù)先構(gòu)建好的三原子氣體發(fā)射率數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取三原子氣體發(fā)射率，以根據(jù)三原子氣體發(fā)射率確定燃燒鍋爐的火焰黑度。該方法能夠計(jì)算在低氣壓環(huán)境下燃燒鍋爐的火焰黑度。

技術(shù)研發(fā)人員：鄧?yán)?毛靜雯,王津,笪耀東,于吉明,劉雪敏
受保護(hù)的技術(shù)使用者：西安交通大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/4/28