一種金屬焊割氣高溫火焰溫度測(cè)定的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種火焰溫度測(cè)定方法，具體涉及一種金屬焊割氣高溫火焰溫度測(cè)定 的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] -種好的金屬焊割氣，除了本身沒有腐蝕性不損壞設(shè)備外，火焰溫度是最主要的 一個(gè)指標(biāo)?；鹧鏈囟葴y(cè)定的方法很多，對(duì)于高溫火焰（3000°C以上）和低溫火焰也有不同 的測(cè)量方法。由于高溫火焰的溫度較高，所以無法直接測(cè)量得出。目前世界上最通用的是 1902~1903年發(fā)明的鈉譜線反轉(zhuǎn)法，也稱為庫(kù)爾鮑姆一弗里法。乙炔、丙烯、丙烷等均用該 法測(cè)定，是一種相當(dāng)正統(tǒng)的火焰溫度測(cè)定方法。但由于在實(shí)際測(cè)量中，距離、煙霧等對(duì)測(cè)量 的影響較大，對(duì)于低溫火焰測(cè)量誤差一般在5~10 %左右；對(duì)于3000°C以上高溫段測(cè)量的 誤差卻在10%以上，甚至?xí)^15%。
[0003] 2006年環(huán)境保護(hù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)-金屬焊割氣HJ/T234中采用"熱流法"測(cè)定燃?xì)鉁囟取?但熱流法不僅需要進(jìn)行計(jì)算，還需要通過調(diào)試儀器對(duì)燃燒后的煙氣組分進(jìn)行測(cè)量。實(shí)際應(yīng) 用中，氣體的收集和組分的確認(rèn)測(cè)定誤差比較大，測(cè)量誤差一般在15~20%，最高甚至?xí)?達(dá)到30%。所以熱流法測(cè)量比較繁瑣，誤差也比較大，不適用于企業(yè)。
[0004] 2008年全國(guó)氣體標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)在行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)"增效丙烷"、"增效液化氣"中采用 了比色紅外測(cè)溫法。主要是通過測(cè)溫介質(zhì)進(jìn)行溫度測(cè)量。但在實(shí)際測(cè)量中，高溫下不熔化、 不升華并且不氧化的測(cè)溫介質(zhì)非常難找到，干擾因素比較多；而且測(cè)量?jī)x器的校正溫度在 1800°C，高溫段是通過校正曲線延展的，所以3000°C以上高溫段的測(cè)量誤差會(huì)超過10%， 甚至達(dá)到15%。使用成本高，且測(cè)量誤差大。
[0005] 其余測(cè)量方法成本高且操作困難，不適用于企業(yè)中對(duì)不同成分的混合氣體進(jìn)行溫 度測(cè)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種金屬焊割 氣高溫火焰溫度測(cè)定的方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中檢測(cè)過程繁瑣、準(zhǔn)確率低的問題。
[0007] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種金屬焊割氣高溫火焰溫度測(cè)定的方法： 首先通過使金屬焊割氣通過割嘴噴出并燃燒，燃燒的火焰對(duì)低碳鋼熱軋鋼板的表面加熱， 同時(shí)保證割嘴出口直徑為5. 5_，火焰垂直于鋼板表面。
[0008] (1)當(dāng)鋼板與火焰的焰心接觸時(shí)，開始計(jì)時(shí)；當(dāng)鋼板與火焰焰心的接觸處形成明 亮的圓時(shí)，停止計(jì)時(shí)；
[0009] (2)根據(jù)乙炔中性焰溫度（K)、鋼板表面熔化時(shí)間（秒）以及鋼板表面融化溫度 (K)，得到試樣鋼板表面熔化時(shí)間（秒）和試樣的火焰溫度（K)的換算公式為：
[0010]
[0011] 式中t#為試樣鋼板表面熔化時(shí)間，T#為試樣的火焰溫度。
[0012] (3)繪制曲線圖：根據(jù)Τ#的取值不同，得出相對(duì)應(yīng)的值；以橫坐標(biāo)為，縱坐 標(biāo)為T樣，繪制t樣 -T樣曲線圖。
[0013] (4)根據(jù)⑴得到的時(shí)間，從t#-T#曲線圖中讀取該、的數(shù)值相對(duì)應(yīng)的1^的數(shù) 值，則該I#的數(shù)值即為該種金屬焊割氣火焰溫度。
[0014] 所述鋼板表面初始溫度為40°C ±2°C，鋼板規(guī)格為200X200X40mm ;所述割嘴出 口直徑為5. 5mm。
[0015] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：（1)本發(fā)明基于對(duì)鋼板表面及火焰溫度之間所存在的關(guān)系的分 析，根據(jù)計(jì)時(shí)所得到的鋼板表面融化時(shí)間即可快速且準(zhǔn)確得出該種金屬焊割氣的火焰溫 度，誤差范圍在3%~5%之間，該誤差值遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于現(xiàn)有技術(shù)中的誤差值；（2)本發(fā)明測(cè)量所 需環(huán)境條件低，外界環(huán)境對(duì)測(cè)量結(jié)果幾乎沒有影響，測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確；（3)便于對(duì)同種金屬焊 割氣進(jìn)行重復(fù)測(cè)量，進(jìn)而得到更準(zhǔn)確的火焰溫度；(4)檢測(cè)成本低廉且檢測(cè)過程簡(jiǎn)單快捷， 對(duì)操作人員要求低，節(jié)省培訓(xùn)專業(yè)測(cè)量人員的成本。
【附圖說明】
[0016] 圖1是t樣-T樣曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 為了更好的了解本發(fā)明，首先現(xiàn)有技術(shù)中常用的幾種方法的原理以及測(cè)量方法進(jìn) 行詳細(xì)的介紹。
[0018] (1)鈉譜線反轉(zhuǎn)（庫(kù)爾鮑姆-弗里法，也被稱為"光學(xué)高溫計(jì)法"）
[0019] 其原理是：已知單色亮度與單色輻射強(qiáng)度的關(guān)系：
[0021 ] 從上式中可以看出，物體的發(fā)光亮度與物體的輻射強(qiáng)度成正比。
[0022] 但由于亮度不易被直接測(cè)量，故實(shí)際測(cè)量中要采用比較亮度的方法，即：用已知亮 度的高溫?zé)艚z的亮度與被測(cè)物體的亮度相比較。當(dāng)兩者亮度相等時(shí)，按高溫?zé)艚z的已知溫 度來反映被測(cè)物體的溫度。
[0023] 測(cè)量時(shí)，首先將望遠(yuǎn)系統(tǒng)對(duì)準(zhǔn)被測(cè)物體，調(diào)節(jié)物鏡使被測(cè)物體清晰成像在燈絲平 面上。調(diào)節(jié)目鏡使在觀察孔能清楚看到被測(cè)物體和燈絲像。調(diào)節(jié)好后，用定位螺絲將目鏡 鎖緊。此時(shí)，在被測(cè)物體的物像所形成的發(fā)光背景上可看到燈絲。若燈絲亮度低于被測(cè)物 體的亮度，則物像背景上有一條暗的燈絲弧線；若燈絲亮度高于被測(cè)物體亮度，則呈亮的弧 線；若二者亮度相等，燈絲隱沒在物像背景中。但是由于望遠(yuǎn)系統(tǒng)與被測(cè)物體之間的距離、 金屬焊割氣燃燒時(shí)產(chǎn)生的煙霧等對(duì)測(cè)量的影響較大，加上人為因素對(duì)光強(qiáng)度的判定偏差， 導(dǎo)致低溫火焰的溫度測(cè)量誤差一般在5~10%左右。3000°C以上高溫段測(cè)量誤差甚至?xí)?15%以上。
[0024] (2)熱流法
[0025] 原理：駐點(diǎn)傳熱率與混合氣體駐點(diǎn)焓、熱流探頭有效頭部半徑、駐點(diǎn)壓力有如下關(guān) 系：
[0026]
[0027] 式中 qs-駐點(diǎn)熱流，cal/cm2 . s ;
[0028] Reff-熱流探頭有效頭部半徑，cm ;
[0029] ps-駐點(diǎn)絕對(duì)壓力，atm;
[0030] Cl-單獨(dú)氣體與混合氣體的質(zhì)量比
[0031] Kx--不同氣體常數(shù)；
[0032] Hs--駐點(diǎn)比焓，cal/g ;
[0033] Hw--冷壁焓，cal/g ;
[0034] 由以上可以看出，不同氣體混合后其駐點(diǎn)傳熱率與不同氣體在混合氣體中所占質(zhì) 量比有關(guān)。只要知道被測(cè)氣體燃燒后產(chǎn)生的氣體組分，測(cè)量出火焰的駐點(diǎn)熱流和壓力，就可 以由上述公式得到混合氣體的駐點(diǎn)比焓，再通過查熱力學(xué)焓熵表，可以得到不同氣體的溫 度，從而根據(jù)不同的質(zhì)量比，
[0035] 測(cè)量時(shí)，需要自制實(shí)驗(yàn)裝置，埋入熱電偶，做好實(shí)驗(yàn)裝置的絕熱。再測(cè)出冷壁焓和
駐點(diǎn)焓。用相關(guān)煙氣分析儀測(cè)量燃燒后的氣體組份根據(jù)不同的質(zhì)量比， 到混合氣體的溫度。熱流法不僅需要自行制作部分實(shí)驗(yàn)裝置，而且在實(shí)際測(cè)量中，要保證完 全絕熱、熱量不流失是很難做到，尤其是燃燒過程。所以金屬焊割氣燃燒時(shí)產(chǎn)生的氣體的收 集和組分的確認(rèn)測(cè)定誤差是比較大的，測(cè)量誤差一般在15~20%，最高會(huì)達(dá)到30%。
[0036] (3)比色紅外測(cè)溫法
[0037] 測(cè)溫原理：任何物體在低溫時(shí)向外輻射的能量大部分為紅外輻射。單色紅外輻射 感溫器實(shí)際上是接受某一窄波段λ 1~λ2的紅外輻射線。此波段的Ελ~T關(guān)系用普郎 克或維恩公式積分求得
[0039] 測(cè)量時(shí)，光電檢測(cè)器交替接受來自調(diào)節(jié)盤的波長(zhǎng)為λ?和λ2的單色輻射，向比值 運(yùn)算器輸入電信號(hào)，經(jīng)比較運(yùn)算后輸至顯示儀表。目鏡通過反射鏡接受平行于平面玻璃反 射的部分輻射，以便瞄準(zhǔn)目標(biāo)并調(diào)節(jié)成相大小。但在實(shí)際測(cè)量中，高溫下不熔化、不升華并 且不氧化的測(cè)溫介質(zhì)非常難找到，干擾因素比較多，系統(tǒng)誤差一般在3~8%。儀器的校正 溫度在1800°C，高溫段是通過校正曲線延展的，所以3000°C以上高溫段的系統(tǒng)誤差會(huì)超過 10%，甚至