Name: Porównanie zachowania termicznego i efektywności energetycznej AC i DC ogrzewania elektrycznego w kolumnie destylacyjnej za pomocą analizy termografii podczerwieni (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2025-12-05T14:05:00.000+00:00
Duration: 6 min 21 s
Description: Poznaj metodę analizy termografii podczerwieni do badania zachowania termicznego i efektywności energetycznej ogrzewania AC i DC w kolumnie destylacyjnej. Protokół ten pozwala zoptymalizować wydajność procesu i obniżyć koszty energii.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Autorzy dziękują programowi podyplomowemu TecNM za udostępnienie laboratoriów podczas testów, a także za finansowanie ze strony Secihti i TecNM.

1. Konfiguracja i procedury przygotowania mieszanki, realizacji procesu z lokalnego interfejsu oraz uruchamiania zasilania
<ol>
	<li>Przygotowanie mieszanki do wykorzystania w procesie wewnątrz kotła (Rysunek 1).<ol>
		<li>Umieść 1 L etanolu i 1 L wody destylowanej w osobnych kolbach.</li>
		<li>Umieść zawartość każdej kolby wewnątrz płytki kotłowej.</li>
		<li>Upewnij się, że przyrządy są prawidłowo ustawione.<ol>
			<li>Sprawdź połączenia węży na skraplaczu z pompy wody chłodzącej.</li>
			<li>Sprawdź rozmieszczenie czujników na płytach korpusu kolumny destylacyjnej.</li>
			<li>Sprawdź stan siłowników pompy wody chłodzącej, rezystora grzewczego i siłownika refluksu.</li>
		</ol>
		</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Wykonaj lokalny interfejs na komputerze PC i karcie akwizycji danych (Rysunek 2).<ol>
		<li>Na lokalnym komputerze otwórz oprogramowanie "kolumna destylacji".</li>
		<li>Podłącz kartę akwizycji danych do lokalnego komputera.</li>
		<li>Zweryfikowaj komunikację między kartą akwizycji danych a lokalnym komputerem.<ol>
			<li>Zweryfikowaj przedmioty w oknie wyskakującym (pop up).</li>
		</ol>
		</li>
		<li>Wybierz mieszaninę do wykorzystania w lokalnym interfejsie.</li>
		<li>Rozpocznij proces z lokalnego interfejsu, klikając przycisk Start .<ol>
			<li>Zweryfikowaj otrzymanie informacji z lokalnych czujników w każdym z okien interfejsu na lokalnym komputerze. UWAGA: Chociaż eksperyment ogranicza się do mieszaniny binarnej etanolu i wody, interfejs pozwala na obserwację różnych mieszanin. Ponieważ wymiana ciepła między RTD a cieczą zależy od ogólnych właściwości termicznych, takich jak pojemność cieplna i przewodność, można założyć, że stosowana metodologia, oparta na danych eksperymentalnych do definiowania zachowania termicznego, jest prawidłowa dla innych mieszanin w warunkach kontrolowanych. Podejście to potwierdzają badania kolumn destylacyjnych, które dynamicznie modelują idealne mieszaniny binarne 9,10,11.</li>
		</ol>
		</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Przygotowanie do zasilania rezystora grzewczego przez zasilacze prądu zmiennego lub stałego (AC) lub stałego prądu.<ol>
		<li>Używając multimetru jako woltomierza, ustaw wartość napięcia wyjściowego z panelu przedniego zasilacza, zgodnie z tym (AC lub DC). Po skonfigurowaniu wyłącz zasilacz.</li>
		<li>Podłącz zasilanie napięciowe do termometru rezystancyjnego zamontowanego w płycie boiler.</li>
		<li>Zasil rezystor grzewczy, włączając zasilanie.</li>
		<li>Sprawdź monitorowanie prądu i napięcia z lokalnego interfejsu. UWAGA: Tabela 1 przedstawia wartości napięcia i prądu użyte w eksperymencie zarówno dla prądu przemiennego, jak i stałego.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
2. Konfiguracja, pozyskiwanie i analiza termogramów oraz danych temperaturowych na płytce kotłowej w trakcie procesu
<ol>
	<li>Montaż i pozyskiwanie termogramów za pomocą kamery termowizyjnej z płytą kotłową w trakcie produkcji. UWAGA: W ramach eksperymentu godziny pracy i pomiary wykonywano od 13:00 do 15:00, gdy temperatura otoczenia wewnątrz laboratorium wynosiła od 22° do 24,5 °C.<ol>
		<li>Wybierz paletę kolorów Iron z menu kamery termowizyjnej.</li>
		<li>Ustaw wartość korekcji emisyjności na 0,95 w menu kamery termowizyjnej . UWAGA: Kamera może być samokalibrowana i okresowo kalibrowana przez wykwalifikowany personel. Wartość emisyjności jest wybierana na podstawie chropowatości, grubości i przezroczystości szkła tworzącego zbiornik kotła. Dlatego dla pomiaru termicznego13 brano pod uwagę wartość emisyjności 0,95. Ponieważ różnica jest minimalna, wpływ na szacunkowy pomiar temperatury jest znikomy w zakresie pracy eksperymentu.</li>
		<li>Umieść kamerę termowizyjną około 80 cm od płyty boiler. UWAGA: Pomiar w wersji 2.1.3 był rozpatrywany na podstawie minimalnej odległości roboczej aparatu (0,6 m) ze względu na rozdzielczość (140 x 140 pikseli) i pole widzenia (29° x 29°)12, dlatego użyta odległość pozwala na uchwycenie istotnych szczegółów termicznych bez kompromisów w pomiarze ciśnienia na płytce bojowej.</li>
		<li>Trzymając kamerę termowizyjną około 60 cm nad podłogą, umieść ją skierowaną w stronę płyty kotłowej w kolumnie destylacyjnej. UWAGA: Pomiar w 2.1.4 został wybrany na podstawie wysokości kotła płytowego.</li>
		<li>Naciśnij przycisk zapisu , aby zarejestrować termogram w pamięci kamery termowizyjnej. UWAGA: Ponieważ stan przejściowy jest wolniejszy w zależności od spadku napięcia zasilania przyłożonego do rezystora grzewczego, działanie w kroku 2.1.5. można je wykonać z napięciem od 20 do 30, 50 lub 60 s dla 20 V (AC i DC).<ol>
			<li>Rejestruj co 5 sekund podczas próbek od 1 do 1500 oznaczonych na lokalnym interfejsie, powtarzaj dla 20, 60 i 100 V zarówno dla AC, jak i DC.</li>
			<li>Dla 100 V (AC i DC) rejestruj co 10 sekund podczas próbek 1500 do 2800 wskazanych na lokalnym interfejsie, dla 20 V (AC i DC), rejestruj w interwale próbkowania 1500 do 5500, a dla 60 V (AC i DC), rejestruj co 15 s podczas próbek od 1500 do 4000.</li>
			<li>Dla 100 V (AC i DC) rejestruj co 20 sekund od próbki 2800 aż do osiągnięcia stanu stacjonarnego, dla 60 V (AC i DC), rejestruj co 30 sekund od próbki 4000 aż do osiągnięcia stanu stałego, a dla 20 V (AC i DC) co 20 sekund od próbki 5500 aż do osiągnięcia stanu stacjonarnego.</li>
		</ol>
		</li>
		<li>Zarejestruj nazwę zarejestrowanego termogramu oraz wartość próbki temperatury płyty kotłowej wyświetlanej na lokalnym interfejsie.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Pozyskiwanie danych o temperaturze płyty kotłowej za pomocą lokalnego interfejsu procesowego. UWAGA: Rysunek 3D,E szczegółowo przedstawia proces opisany w 2.2.<ol>
		<li>Przechowuj pliki tymczasowe wygenerowane przez interfejs.</li>
		<li>Przemianowanie i zapisywanie plików w aktualnym folderze procesów .</li>
		<li>Zbierz .csv plików wygenerowanych podczas testu i wygeneruj jeden plik ze wszystkimi danymi uzyskanymi podczas procesu. UWAGA: Interfejs przechowuje dane procesu co 1020 próbek, co odpowiada jednej sekcji procesu. Są to pliki tymczasowe, które muszą być przechowywane do późniejszego przetwarzania. 0,5 s to czas próbkowania dla każdej próbki. Zapisane dane numeryczne odpowiadają dynamicznemu zachowaniu procesu generowanemu przez czujnik temperatury mierzący parę wewnątrz kotła.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Przygotowywanie danych o temperaturze płyty kotłowej oraz zarejestrowanych termogramów procesowych. UWAGA: Rysunki 3A,B,C,F,G pokazują proces opisany w 2.3.<ol>
		<li>Wyodrębnij termogramy z kamery termowizyjnej. UWAGA: Termogramy pokazują rozkład temperatur wynikający z ogrzewania RTD zgodnie z użytym napięciem.</li>
		<li>Przejrzyj termogramy i wyrzuć niechciane.</li>
		<li>Ręcznie zaznacz punkt odniesienia na termogramach.</li>
		<li>Stwórz wykres przeglądu temperatury procesu za pomocą pliku danych procesu wygenerowanego w wersji 2.2.3.</li>
		<li>Powiązaj dane o temperaturze kotła z lokalnego interfejsu z zarejestrowanymi termogramami procesu.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
3. Analiza i przetwarzanie termogramów do procesu płyty kotłowej
<ol>
	<li>Opracowanie algorytmu do przetwarzania termogramów.<ol>
		<li>Przygotowanie wykresów do wizualizacji średnich trendów.<ol>
			<li>Załaduj obraz do zmiennej.</li>
			<li>Zdefiniuj rozmiar wektorów dla osi grafu, używając zmiennej obrazu.</li>
			<li>Zdefiniuj obszar do wykrywania minimalnych i maksymalnych zakresów temperatur na podstawie obrazu analitycznego.</li>
			<li>Przygotuj figurę do wykresu.</li>
		</ol>
		</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Przetwarzanie termogramów (Rysunek 4).<ol>
		<li>Załaduj obraz do zmiennej.</li>
		<li>Zdefiniuj obszar wyszukiwania dla punktu odniesienia oznaczonego w wersji 2.3.3.</li>
		<li>Wyizoluj punkt odniesienia i uzyskaj jego współrzędne.</li>
		<li>Wskaż obszar analizy za pomocą współrzędnych w wersji 3.2.3.</li>
		<li>Przekonwertuj obszar analizy na skalę szarości.</li>
		<li>Oblicz średnią powierzchni zdefiniowanej przez 3.2.5.</li>
		<li>Wyodrębnić obszary maksymalnej i minimalnej temperatury na obrazie.</li>
		<li>Przekonwertuj liczby graficzne na tekst numeryczny.</li>
		<li>Przelicz wartości średnie na skalowane temperatury maksymalne i minimalne zgodnie z zakresami obrazu.</li>
		<li>Zapisz całkowite wartości średnie i etykiety.</li>
		<li>Zrób wykres całkowitych średnich wyników.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>

<ol><li>Heras-Cervantes, M., Anzurez-Marin, J., Téllez-Anguiano, A. D. C., García-Ramírez, M., Correa-Gómez, J. Modelling a heating-power actuator for a distillation column boiler. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aHeras-Cervantes%2C+M+%22IEEE+Int.+Autumn+Meet.+Power+Electron.+Comput.+%28ROPEC%29%22">IEEE Int. Autumn Meet. Power Electron. Comput. (ROPEC)</a>. , https://www.proceedings.com/content/033/033329webtoc.pdf (2016).</li>
<li>Mendoza, D. F., Riascos, C. A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Methodology+for+design%2C+analysis+and+thermodynamic+optimization+of+distillation+columns+with+internal+heat+exchangers%5BTitle%5D)+AND+%22Rev.+Mex.+Ing.+Qu%C3%ADm%22%5BJournal%5D)">Methodology for design, analysis and thermodynamic optimization of distillation columns with internal heat exchangers.</a> Rev. Mex. Ing. Quím. 14 (2), 523-542 (2015).</li>
<li>Cervantes Vallejo, F., Gómez, K., Soto, G., Navarro, C., Mendoza, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optimization+of+the+heating+system+by+electrical+resistances+in+a+rapid+thermal+response+mold+based+on+MSR-PSO-FEM%5BTitle%5D)+AND+%22Rev.+Int.+M%C3%A9tod.+Num%C3%A9r.+C%C3%A1lc.+Dis.+Ing%22%5BJournal%5D)">Optimization of the heating system by electrical resistances in a rapid thermal response mold based on MSR-PSO-FEM.</a> Rev. Int. Métod. Numér. Cálc. Dis. Ing. 35 (3), 1-12 (2019).</li>
<li>Demurie, S. N., De Mey, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Parasitic+capacitance+effects+of+planar+resistors%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Trans.+Compon.+Hybrids+Manuf.+Technol%22%5BJournal%5D)">Parasitic capacitance effects of planar resistors.</a> IEEE Trans. Compon. Hybrids Manuf. Technol. 12 (3), 348-351 (2002).</li>
<li>Calor y Control. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Tendencias+tecnol%C3%B3gicas+en+las+resistencias+el%C3%A9ctricas+industriales%22">Tendencias tecnológicas en las resistencias eléctricas industriales</a>. , Calor y Control. (2025).</li>
<li>Arneth, S., Stichlmair, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characteristics+of+thermosiphon+reboilers%5BTitle%5D)+AND+%22Int.+J.+Therm.+Sci%22%5BJournal%5D)">Characteristics of thermosiphon reboilers.</a> Int. J. Therm. Sci. 40 (4), 385-391 (2001).</li>
<li>Pinto, F. S., Zemp, R., Jobson, M., Smith, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Thermodynamic+optimisation+of+distillation+columns%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Eng.+Sci%22%5BJournal%5D)">Thermodynamic optimisation of distillation columns.</a> Chem. Eng. Sci. 66 (13), 2920-2934 (2011).</li>
<li>Goedecke, R., Scholl, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Modelling+and+simulation+of+a+pillow+plate+thermosiphon+reboiler%5BTitle%5D)+AND+%22Heat+Mass+Transf%22%5BJournal%5D)">Modelling and simulation of a pillow plate thermosiphon reboiler.</a> Heat Mass Transf. 55 (1), 95-104 (2019).</li>
<li>Melkikh, A., Skripov, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Thermal+conductivity+of+liquid+mixtures%3A+Model+of+the+dependence+on+concentration%5BTitle%5D)+AND+%22Int.+J.+Thermophys%22%5BJournal%5D)">Thermal conductivity of liquid mixtures: Model of the dependence on concentration.</a> Int. J. Thermophys. 44 (2), 23(2023).</li>
<li>Mancera-Apolinar, J. A., Mendoza, D. F., Andersson, R., Riascos, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Heat+and+mass+transfer+study+of+top-heat-integrated+distillation+column+%28T-HIDiC%29+using+CFD%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Eng.+Trans%22%5BJournal%5D)">Heat and mass transfer study of top-heat-integrated distillation column (T-HIDiC) using CFD.</a> Chem. Eng. Trans. 117, 871-876 (2025).</li>
<li>Ränger, L. M., Halvorsen, I. J., Grützner, T., Skogestad, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Understanding+temperature+profiles+of+distillation+columns%5BTitle%5D)+AND+%22Ind.+Eng.+Chem.+Res%22%5BJournal%5D)">Understanding temperature profiles of distillation columns.</a> Ind. Eng. Chem. Res. 63 (10), 4533-4546 (2024).</li>
<li>de Azpeitia, F. I. P. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+thermographic+camera%3A+A+fascinating+view+of+physics%5BTitle%5D)+AND+%22Rev.+Esp.+F%C3%ADs%22%5BJournal%5D)">The thermographic camera: A fascinating view of physics.</a> Rev. Esp. Fís. 35 (2), (2021).</li>
<li>Emissivity of common surfaces. , Fluke Process Instruments. 
 <a target="_blank" href="https://www.flukeprocessinstruments.com/es/servicio-y-soporte/centro-de-conocimiento/ir/emisividad-superficies-comunes">https://www.flukeprocessinstruments.com/es/servicio-y-soporte/centro-de-conocimiento/ir/emisividad-superficies-comunes</a> (2025).</li>
</ol>

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Przedstawiona procedura daje ogólne pojęcie o znaczeniu prawidłowego wyboru paszy do procesu chemicznego, takiego jak kolumna destylacyjna; Jednak proces ten zawiera kilka kluczowych punktów, które należy uwzględnić z dużą ostrożnością, aby uniknąć negatywnych skutków.
Podczas rejestrowania termogramów ważne jest, aby rozważyć użycie statywu do lokalizacji aparatu. Zapobiega to przypadkowemu ruchowi podczas przechwytywania termogramów.
Pliki generowane przez lokalny...

Systemy wymiany ciepła to podstawowe urządzenia w inżynierii chemicznej, wykorzystywane do ułatwiania transferu energii cieplnej między dwoma strumieniami procesowymi, nawet bez bezpośredniego kontaktu fizycznego. Ich zastosowanie w urządzeniach takich jak kolumny destylacyjne pozwala na optymalizację zużycia energii, poprawę efektywności separacji komponentów oraz utrzymanie stabilnych warunków pracy dzięki precyzyjnej kontroli profili temperaturowych1.
Siłownik mocy w kolumnie destylacyjnej jest uważany za system wymiany ciepła, składający się z oporu elektrycznego, który zarówno w prądzie stałym (DC), jak i prądzie przemiennym (AC), spełnia prawo Ohma, ustanawiając bezpośrednią zależność między napięciem, prądem i rezystancją. Jednak zachowanie rezystora podczas pracy AC jest bardziej złożone ze względu na wpływ częstotliwości, impedancji oraz indukcyjnych i pojemnościowych efektów systemu. Jednak oferuje pewne zalety w konkretnych zastosowaniach przemysłowych 2,3.
Zachowanie rezystora rzeczywistego różni się od jego ideału, ponieważ materiały fizyczne mogą wywoływać zjawiska takie jak indukcyjność pasożytnicza, a w niektórych przypadkach pojemność pasożytnicza4. Efekty te zależą od częstotliwości sygnału AC, rozróżniającej się na podstawie wartości częstotliwości. W jednym przypadku efekty reaktywne (indukcyjne lub pojemnościowe) są praktycznie pomijalne; dlatego rezystor zachowuje się liniowo i niemal idealnie przestrzega prawa Ohma. Dlatego jego reakcja jest porównywalna z rezystorem idealnym stosowanym w prądzie stałym, jeśli uwzględnimy niskie częstotliwości.
Dla wysokich częstotliwości rzeczywista rezystancja zaczyna wykazywać składową indukcyjną, zwłaszcza jeśli jej konstrukcja obejmuje elementy takie jak uzwojenia lub długie połączenia5. Nieprawidłowe użycie rezystorów elektrycznych w procesach destylacji może powodować wstrząsy termiczne w kotle kolumnowym, zwłaszcza gdy równowaga efektu termosyfonowego ulega zmianie, zjawisko to występuje w wyniku interakcji między transferem ciepła a naturalnym przepływem cieczy wywołanej różnicami gęstości6.
Szybkość wymiany ciepła w kotle jest określana przez efektywną długość stref grzewczych i parowych, a także przez geometryczny układ wymiennika7. Ponadto ta szybkość zależy znacząco od ciśnienia roboczego i zawartości par, ponieważ współczynnik przenikania ciepła w strefie parowania jest znacznie wyższy niż w strefie wstępnego podgrzewania8.
Praca ta proponuje porównawcze badanie pomiędzy zasilaczami prądu przemiennego i stałego (AC) i DC do zasilania rezystora grzewczego wewnątrz kolumny destylacyjnej, oceniając ich wpływ na efektywność cieplną procesu, profil temperaturowy w kotle, zużycie energii oraz stabilność podczas cyklu destylacji. Główne cechy zakładu to: płyta kotłowa o pojemności 2 L, rezystor grzewczy o mocy 300 W, wyciąg produktu od dna, podwójny spiralny skraplacz, zbiornik zbiornikowy L na produkty destylowane oraz zawór refluksowy włączany/wyłączany.

<table><tbody><tr><td>Kamera</td><td>FLIR</td><td>i7</td><td>Sprzęt do przechwytywania termogramów</td></tr><tr><td>Zakład destylacji pilotażowy</td><td></td><td>EDF-1000</td><td>Zakład destylacji pilotażowy</td></tr><tr><td>Woda destylowana</td><td>Tecnologia y control ambiental</td><td>CAS-7732-18-5</td><td>Składnik mieszany</td></tr><tr><td>Etanol</td><td>JR</td><td></td><td>Składnik mieszany</td></tr><tr><td>Multimetr &nbsp;</td><td>FLUKE</td><td></td><td>Urządzenia pomiarowe</td></tr><tr><td>NI myRIO</td><td>Instrumenty narodowe</td><td>1900</td><td>Karta akwizycji danych</td></tr><tr><td>Zasilacz</td><td></td><td>SPS1203</td><td>Napięcie zasilacza stałego&nbsp;</td></tr><tr><td>Python</td><td></td><td>3.12</td><td>Oprogramowanie do przetwarzania obrazu</td></tr><tr><td>Czujnik temperatury</td><td></td><td>PT100</td><td>Czujniki zainstalowane w zakładzie do bezpośredniego pomiaru temperatury na niektórych płytach procesowych.</td></tr><tr><td>Opór termiczny</td><td>Sunny</td><td>SGH-380</td><td>Wartość 73 omów</td></tr></tbody></table>

porównanie zachowania termicznego i efektywności energetycznej ac i dc ogrzewania elektrycznego w kolumnie destylacyjnej za pomocą analizy termografii podczerwieni

Thermal Behavior and Power Efficiency Comparison of AC vs. DC Electrical Heating in a Distillation Column Using Infrared Thermography Analysis

Termografia podczerwieni (IRT) to szeroko stosowana technika bezkontaktowa do ilościowego określania wydajności termicznej w przemysłowych systemach grzewczych. Badanie to wykorzystuje IRT do analizy i porównania zachowania termicznego oraz sprawności elektrycznej rezystora grzewczego w kotle kolumnowym destylacji pod zasilaniem prądem zmiennym (AC) i prądem stałym (DC). Eksperymenty prowadzono z użyciem pilotażu destylacyjnego, który zawierał rezystor grzewczy o mocy 130 W zasilany przez źródło prądu przemiennego (60 Hz) oraz równoważne źródło prądu stałego, uwzględniając różne konfiguracje napięcia i prądu. Dynamikę termiczną rejestrowano za pomocą skalibrowanej kamery na podczerwień fal średnich (zakres spektralny od 7,5 do 13 μm), równolegle z pomiarami mocy elektrycznej z wbudowanego systemu kart do akwizycji danych.
Proponowana metodologia ustanawia protokół IRT do ilościowego określania odpowiedzi termicznych za pomocą obrazów IRT, umożliwiając mapowanie heterogeniczności temperatur 2D za pomocą termogramów skorygowanych emisywnością.
Analizy efektywności energetycznej wykazały, że DC zmniejsza straty dżulowe, podczas gdy AC wykazuje lepszą stabilność termiczną podczas długotrwałej pracy. To zintegrowane podejście IRT dostarcza praktycznych wniosków do optymalizacji systemów destylacji energii i jest zgodne z inicjatywami elektryfikacji przemysłowej. Protokół jest skalowalny do monitorowania procesów termoelektrycznych na podczerwień w zastosowaniach chemicznych, farmaceutycznych i odnawialnych źródeł energii.

Wyniki pochodzą z sześciu testów opracowanych z wartościami wymienionymi w Tabeli 1. Do analizy brano pod uwagę informacje termiczne, a także dane uzyskane przez interfejs lokalny.
Analiza porównawcza napięcia zasilającego 100 V AC-DC Dane uzyskane z procesu przy użyciu lokalnego interfejsu wskazywały, że dla zasilacza stałego pomiar temperatury zmienia się w trakcie procesu, podczas gdy przy użyciu prądu zmiennego (rysunek 5A</strong...

Niniejszy artykuł przedstawia porównawcze badanie zachowania termicznego i efektywności energetycznej elementu grzewczego w kotle kolumnowym destylacji, zasilanego prądem zmiennym (AC) i prądem stałym (DC), oceniając jego wydajność na podstawie wyników statystycznych, takich jak minimalna i maksymalna temperatura, średnia danych termicznych oraz współczynnik zmienności.

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

Infrared thermography (IRT) is a widely used non-contact technique for quantifying thermal performance in industrial heating systems. This study employs ...

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.

thermal-behavior-power-efficiency-comparison-ac-vs-dc-electrical

Research

JoVE Journal

Engineering

Tutaj prezentujemy trzy protokoły pomiarów termicznych w urządzeniach mikroprzepływowych.

Techniki pomiaru termicznego w analitycznych urządzeniach mikroprzepływowych

Eksperymenty z wymianą ciepła w basenie zostały przeprowadzone, aby zaobserwować wpływ hybrydowych wzorców zwilżalnych stołów na współczynnik wymiany ciepła (HTC). Parametrami badania są liczba interlinii oraz orientacja wzoru zmodyfikowanej powierzchni zwilżalnej.

Poprawa wymiany ciepła we wrzeniu w basenie na powierzchniach cylindrycznych dzięki hybrydowym wzorom zwilżalnym

Przedstawiono technikę wykorzystującą długości fal 1150 i 1412 nm do pomiaru temperatury wody otaczającej małą kulę magnetyczną ogrzewaną indukcyjnie.

Technika pomiaru temperatury w bliskiej podczerwieni dla wody otaczającej małą kulę magnetyczną ogrzewaną indukcyjnie

Ten manuskrypt opisuje metody mające na celu pomiar lokalnych współczynników chwilowej konwekcyjnej wymiany ciepła w jednofazowym lub dwufazowym przepływie rurowym. Przedstawiono również prostą metodę optyczną służącą do wyznaczania długości i prędkości rozchodzenia się wydłużonego (Taylora) pęcherzyka powietrza poruszającego się ze stałą prędkością.

Pomiary lokalnej chwilowej konwekcyjnej wymiany ciepła w rurze - przepływ jednofazowy i dwufazowy

Tutaj prezentujemy eksperymentalną metodę rozdzielania współzależnej siły Coriolisa i wyporu obrotowego na rozkłady wymiany ciepła w pełnym polu obracającego się kanału.

Rozprzęganie wpływu siły Coriolisa i wirującego wyporu na właściwości wymiany ciepła w pełnym polu obracającego się kanału

Ten protokół opisuje, jak zainstalować kamerę na podczerwień w piecu przenośnika taśmowego, przeprowadzić korektę klienta fabrycznie skalibrowanej kamery na podczerwień i ocenić przestrzenny rozkład temperatury powierzchni obiektu będącego przedmiotem zainteresowania. Przykładowe obiekty to przemysłowe krzemowe ogniwa słoneczne.

Pomiar temperatury powierzchni in situ w piecu przenośnika taśmowego za pomocą termografii w podczerwieni inline

Ten protokół opisuje kwantyfikację przenikania ciepła przez próbkę ptaka o płaskiej skórze za pomocą kamery termowizyjnej i kąpieli z gorącą wodą. Metoda pozwala na uzyskanie ilościowych, porównawczych danych na temat wydajności termicznej okrywy włosowej u różnych gatunków przy użyciu wysuszonych próbek płaskiej skóry.

Używanie kamery termowizyjnej do pomiaru strat ciepła przez sierść z ptasich piór

Ten protokół szczegółowo opisuje użycie systemu ogrzewania sterowanego temperaturą sprzężenia zwrotnego do promowania składania monowarstw lipidowych i tworzenia dwuwarstwowych warstw na granicy kropelek dla lipidów o podwyższonych temperaturach topnienia, oraz pomiary pojemności w celu scharakteryzowania zmian w membranie sterowanych temperaturą.

Montaż i charakterystyka dwuwarstwy z powierzchnią kropelkową w kontrolowanej temperaturze

Ten artykuł omawia problem wzrostu temperatury w pierścieniowej jednostce głównej, ustanawiając uproszczony model i przeprowadzając analizę porównawczą w dwóch modułach rozwiązywania problemów z temperaturą.

Badanie porównawcze symulacji wzrostu temperatury w pierścieniowej jednostce głównej

Niniejszym opisano procedurę implementacji czujnika współczynnika załamania światła dla częstotliwości terahercowych, opartego na geometrii falowodu z równoległymi płytkami z rowkami. Metoda ta pozwala na pomiar współczynnika załamania światła małej objętości cieczy poprzez monitorowanie przesunięcia częstotliwości rezonansowej struktury...

Mikrofluidyczne detekcje w zakresie terahercowym z wykorzystaniem czujnika z falowodem z równoległych płytek

Poznaj metodę analizy termografii podczerwieni do badania zachowania termicznego i efektywności energetycznej ogrzewania AC i DC w kolumnie destylacyjnej. Protokół ten pozwala zoptymalizować wydajność procesu i obniżyć koszty energii.

Porównanie zachowania termicznego i efektywności energetycznej AC i DC ogrzewania elektrycznego w kolumnie destylacyjnej za pomocą analizy termografii podczerwieni (Wideo) | JoVE Journal

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

Przeglądaj więcej filmów