标题：炉内火焰可视化检测原理与技术
内容简介
《炉内火焰可视化检测原理与技术》系统地总结了作者10年来的相关研究工作以及国内外同行的研究成果，将高温火焰辐射图像探测器作为炉膛燃烧火焰辐射能二维传感器，结合弥散介质辐射传热及其逆分析、光电信号及图像处理、病态问题求解、热工学、信号分析等多学科的理论和知识，阐述了大型炉内三维燃烧温度场相燃烧工况可视化的原理和技术。《炉内火焰可视化检测原理与技术》理论联系实际，主题鲜明，结构紧凑，内容丰富，对推动我国先进燃烧过程检测技术的研究和开发，加快大型电站锅炉、工业锅炉和工业窑炉等一次能源消耗大户的j维燃烧工况实时监控技术升级换代，提高一次能源利用率和相关工业产品的质量，降低污染物排放，具有重要的科学意义和应用价值。 　　《炉内火焰可视化检测原理与技术》的主要读者包括高等学校热能与动力工程和工程热物理专业教师和研究生、本科生，电力科研院所、火力发电厂、电力高科技公司等的相关专业的研究人员和工程技术人员，以及冶金、建材、化工等行业的热能工程及炉窑热工监测与控制专业技术人员。
基本信息
书籍作者：周怀春 著  [1]图书出版社：科学出版社 图书品相：十品 
图书标签： 科学出版社原理科学技术 
出版时间：2005-04 
开本：不详 页数：338 页 
装订：平装 
作者简介
周怀春，男，1965年3月生，湖北仙桃人，国家杰出青年基金获得者。现任华中科技大学能源与动力工程学院教授、博士生导师，能源与动力工程学院副院长。兼任武汉华工大创能科技有限责任公司总经理。1985、1990、1993年在原华中工学院、华中理工大学分别获得热能工程专业工学学士、硕士、博士学位，2001年7月至9月在美国约翰斯·霍普金斯大学机械工程系访问进修。1985年至1987年在原华中工学院动力系汽轮机锅炉教研室任助教，本科生兼职政治辅导员、班主任；1994年至1996年在原华中理工大学机械工程博士后流动站从事博士后研究工作；1996年起在煤燃烧国家重点实验室工作，2000年9月至11月在美国宾州州立大学机械工程系合作研究。 　　兼任湖北省科协第六、七届全省委员会委员、中国工程热物理学会燃烧分会委员、中国动力工程学会锅炉专委会委员、中国计量学会多相流测试专委会委员、国际燃烧学会会员。已获得7项国家发明专利。在国内外学术期刊和国际学术会议发表论文200余篇，其中三大索引收录110余篇次，被国内外他引超过200次。2005年5月在科学出版社出版专著《炉内火焰可视化检测原理与技术》。2004年、2006年连续两次应邀参加国际燃烧会议，并宣读论文。2007年5月应邀在日本举行的第六届亚太地燃烧会议上作专题特邀报告。已指导毕业博士生12名，其中3名获得湖北省优秀博士学位论文奖。先后获得省部级教学、科技成果奖8项，湖北省青年科技奖（1997），教育部高等学校优秀青年教师教学科研奖励计划“首届青年教师奖”（1999），湖北省优秀博士后称号（2001），湖北省优秀研究生导师（2004）。目前主持1项国家自然科学基金重点项目，主持1项、主要参与1项“十一五”国家高技术研究发展计划（863计划）先进能源技术领域专题课题等。
目录
前言
主要符号表
第一章 绪论
第一节 炉内燃烧火焰检测技术的发展
一、我国电站锅炉和工业炉窑概况
二、燃烧火焰及其温度检测
三、国内外燃烧火焰图像处理可视化研究进展
第二节 本书的内容和特点
一、作者在图像处理燃烧可视化方向的研究回顾
二、本书的内容组织
参考文献
第二章 炉内辐射传热原理及辐射传递方程求解
第一节 弥散介质辐射传热基本原理
一、热辐射基本概念和定律
二、弥散介质中的辐射传递过程及辐射传递方程
三、炉内颗粒燃烧介质辐射传热特性
第二节 辐射传热及辐射传递方程求解方法简述
一、离散坐标法(DOM)
二、球形谐波(PN)法
三、MonteCarlo法(MCM)
第三节 用DREsOR法求解辐射传递方程(RTE)
一、辐射传递方程的一般积分形式解
二、真空边界系统辐射传递方程求解的DRESOR法
三、DRESOR法在真空边界一维平行平板灰性介质中的验证
四、DRESOR法对壁面条件的处理及一维系统计算验证
五、DRESOR法简要小结
参考文献
第三章 辐射传递逆问题求解
第一节 一般逆问题
第二节 辐射传递逆问题的提出与常用算法
一、辐射传递逆问题的提出
二、辐射传递逆问题常用解法
第三节 辐射特性参数的逆求解
一、解析求解
二、迭代求解
第四节 源项分布逆求解
一、解析解
二、迭代求解
第五节 辐射特性参数与源项分布同时逆求解重建
一、利用雷当逆变换计算吸收系数与温度场
二、利用辐射能量和温度图像重建吸收、散射系数与温度分布
三、发射CT法同时重建非灰性介质的吸收系数与温度分布
参考文献
第四章 基于图像的测量原理及火焰可视化概述
第一节 基于图像的测量原理
一、基本概念
二、投影
第二节 火焰颜色定量及温度检测
一、颜色定量及色度坐标
二、火焰颜色计测
三、彩色三基色温度测量原理
第三节 彩色CcD成像原理及特性
一、电荷耦合器(CcD)基本原理
二、彩色CCD摄像机及其特性
第四节 炉膛及火焰可视化技术概述
第五节 火焰形状定量分析
一、火焰二维形状可视化及定量分析
二、火焰三维形状重建
参考文献
第五章 火焰温度图像检测及燃烧诊断分析
第一节 基于双色法的火焰温度图像检测
一、双色法温度检测方法
二、基于彩色CCD三基色的双色法温度图像检测方法
第二节 其他几种辐射温度图像检测方法
一、红外热成像火焰温度图像检测
二、基于亮度图像处理的全色法
三、基于参考测温的单色法
四、基于火焰平均温度的单色法
第三节 基于辐射温度图像检测的燃烧诊断
一、燃煤锅炉炉膛出口未燃尽碳率预测
二、煤粉燃烧NOx排放诊断
参考文献
第六章 炉内燃烧辐射成像过程及其模型
第一节 辐射能量成像模型
一、CCD成像的光学模型
二、辐射能量成像模型
三、McM计算辐射能量成像
四、辐射能量成像快速计算方法
第二节 辐射强度和温度成像模型
一、辐射强度成像模型
二、辐射温度成像模型
第三节 辐射温度图像检测方法的计算比较分析
一、双色法和单色法辐射温度图像检测方法比较分析
二、简化双色法与单色法辐射温度图像检测方法比较分析
三、小结
参考文献
第七章 炉内二维温度场可视化方法
第一节 二维温度场重建方法及其模拟研究
一、炉内温度场重建问题的病态性
二、线性规划反演方法
三、加先验经验的最小二乘反演二维温度场重建方法
四、应用正则化反演模型重建二维炉膛温度分布
第二节 二维温度场可视化技术实现及实验研究
一、可视化系统构成
二、火焰图像检测及可视化结果
三、小结
参考文献
第八章 炉内三维温度场可视化方法
第一节 三维炉膛空间辐射成像模型及其计算
一、三维炉膛系统的描述
二、二维辐射能成像计算
三、三维辐射强度成像计算方法一：
第二节 炉膛温度场正则化重建方法的模拟研究
一、三维温度场重建的正则化方法
二、三维温度重建结果及其分析
三、小结
第三节 大型电站燃煤锅炉炉内三维温度场可视化实验研究
一、研究对象及实验装置
二、三维温度场可视化结果
第四节 加热炉炉内三维温度场可视化实验研究
一、研究对象及实验装置
二、实验结果
三、小结
第五节 基于三维温度场可视化的燃烧诊断
参考文献
第九章 声波法炉内可视化检测原理与技术
第一节 声速概念及声波传递衰减特性基础试验
一、声速
二、燃烧气体中声波衰减特性试验
第二节 声波法测温原理及试验研究
一、声波在非等温流场中的传播
二、声波法温度场重建基本原理
三、二维燃烧温度分布监测及燃烧诊断
第三节 声波法空气动力场可视化原理和技术
一、四角切圆炉膛简化模型动力场重建研究
二、一般炉膛空气动力场声波法监测
三、简要评述
参考文献
第十章 基于炉内可视化的燃烧优化控制
第一节 炉内辐射换热原理及辐射能信号检测
一、炉内辐射换热原理及辐射能信号定义
二、火焰辐射能信号检测及其分析
第二节 基于辐射能信号反馈的燃烧及机组负荷控制
一、基于辐射能信号反馈的燃烧控制
二、基于辐射能信号反馈的机组负荷控制
第三节 煤粉炉内三维燃烧温度分布优化控制方法
一、炉膛三维温度场分布模型
二、系数矩阵D的计算
三、采用遗传算法的燃烧优化控制方法
第四节 炉内燃烧控制其他方法
一、基于声波法测温的炉内燃烧控制
二、基于模型的燃煤电厂NOx排放实时控制
参考文献
主题索引
序言
我于1993年完成的博士学位论文中，即开始涉及炉内火焰检测的研究。1994年我开始博士后研究工作，当年就作为负责人获得国家自然科学基金项目的资助（项目名称：煤粉燃烧过程稳定性动态分析及其诊断，项目编号59476026），同时承担甘肃省电力试验研究所科研合作项目，开始致力于炉内火焰图像处理燃烧监控的研究工作。 
1996年，我再次获得国家自然科学基金资助项目(项目名称：煤粉炉膛燃烧三维瞬态温度分布重建，项目编号59606007)，将研究重点集中在采用火焰辐射图像处理技术实现炉内三维燃烧温度场分布可视化的理论和方法上。2001年，在炉内三维可视化监测技术基本成型的条件下，我第三次获得国家自然科学基金的资助（项目名称：低氮氧化物排放燃烧优化控制新方法研究，项目编号50176056），以控制炉内三维温度水平及其分布作为控制氮氧化物生成途径。1999年，我主持国家教育部重点科技项目（项目名称：大型电站燃煤锅炉炉内辐射传热逆问题研究及其可视化），获得了国家教育部首届青年教师教学和科研奖励计划的支持；2001年，我主持国家科技部科技型中小企业技术创新基金项目（项目名称：采用炉膛火焰图像处理技术的新一代燃烧监控系统），继续在国家部委项目的支持下进行燃烧火焰图像处理检测技术的研究和开发。在同一时期，我相继承担湖南、湖北省电力局科技合作项目，还有武汉钢电股份有限公司、湖北省青山热电厂、河南姚孟发电有限责任公司、广东电力发展有限公司沙角A发电厂等单位的科研合作项目，使得我不断有机会和条件把理论研究和实际应用结合起来，相互促进，在采用火焰辐射图像处理技术实现炉内燃烧三维可视化方面进行系统性的、理论结合实践的艰苦研究和探索。 
10年来，获得了四项国家发明专利，该方向研究在国内外发表论文40多篇，其中SCI收录10篇，EI收录20篇，火焰图像处理研究方面的论文被国内外引用超过100次。2004年3月，我作为负责人和武汉钢电股份有限责任公司联合完成的《670t/h电站燃煤锅炉炉内三维温度场实时监测及燃烧优化研究》项目，通过由湖北省科技厅组织的专家鉴定，以哈尔滨工业大学秦裕琨院士为主任委员的专家委员会鉴定认为“本项目具有重要的创新性，在用辐射图像处理方法测量炉内三维温度场分布方面达到国际领先水平”，相关研究成果已获得2004年度湖北省科技成果二等奖。2004年7月25日至7月31日，我参加在美国芝加哥举行的第30届国际燃烧会议，宣读有关炉内三维燃烧温度场可视化试验研究的论文，论文已被收入到已出版的“Proceedings of the Combustion Institute”(2005, Vol?30)中。在这个时期，国内外在基于火焰辐射图像处理的燃烧检测和诊断方面开展了活跃的研究，同行的成果为此方向研究的初步系统化起到了不可或缺的作用，我也从中汲取了丰富的营养。