CN103308421A - 一种检测热流密度的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种检测热流密度的方法及装置。所述方法包括：采集回转窑窑表面温度；采集环境温度；获取回转窑窑壁向周围环境散热时的对流换热系数；获取回转窑窑壁向周围环境散热时的辐射换热系数；根据所述对流换热系数、辐射换热系数、窑表面温度、环境温度以及预设的第一模型，获得回转窑窑壁的热流密度。当需要检测热流密度时，本发明实施例并不需要使用大型的或专门的设备去测量，也无需获取窑壁内部温度的梯度，而是采用了一种对实际热流密度分布影响特别小的测量方式，只需采集回转窑窑表面温度及环境温度即可，然后结合预设的热工模型以及获取的对流换热系数、辐射换热系数，最终可获得精确的回转窑窑壁热流密度。

Description

一种检测热流密度的方法及装置

技术领域

本发明实施例一般涉及回转窑技术领域，尤其是涉及一种检测热流密度的方法及装置。

背景技术

回转窑是一种可连续转动的高温窑炉，属于大型热工设备，能用于多种工业原料的烧结、焙烧、挥发、煅烧、离析等过程，因此在冶金、水泥、耐火材料、建材、化工等多种行业中被广泛使用。

回转窑窑内温度的高低和均匀性会影响回转窑使用寿命以及能耗水平、产品质量等，但回转窑的封闭、旋转等因素给窑内温度测量带来非常大的困难，如何快速准确的检测窑内温度一直是一个重要课题，同时也是一个难题。在现有技术中，可以使用直接测量法对窑内温度进行测量，即在窑壁上穿孔，令热电偶通过孔洞直接插入窑内以测量窑内温度。但这种方法由于热电偶被窑内物料冲刷磨损严重、信号传送难度大等原因应用起来较为困难。而如果抛弃直接测量法转而进行间接测量（软测量），即借助测量、计算其他参数间接获得窑内温度，此时对回转窑窑壁的热流密度进行精确检测是非常重要的一环。

在现有技术中，当需要检测热流密度时，可以采用通过获取窑壁内部温度的梯度的方式来计算热流密度，而为了获取窑壁内部温度的梯度，则必须在回转窑上使用一些大型的复杂的设备或特殊的传感器。发明人在实现本发明的过程中发现，使用这些设备时，由于其体积较大或要进行覆盖或需要开孔等原因，影响了被测表面的温度场和附近的流场等，导致实际的热流密度分布发生了变化，从而使测量结果出现误差。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的目的是提供一种检测热流密度的方法及装置，以精确获取回转窑窑壁热流密度。

一方面，本发明实施例提供了一种检测热流密度的方法，所述方法包括：

采集回转窑窑表面温度；

采集环境温度；

获取回转窑窑壁向周围环境散热时的对流换热系数；

获取回转窑窑壁向周围环境散热时的辐射换热系数；

根据所述对流换热系数、辐射换热系数、窑表面温度、环境温度以及预设的第一模型，获得回转窑窑壁的热流密度。

优选的，所述方法还包括：

获取窑内到窑表面的总热阻；

根据所述热流密度、总热阻、窑表面温度以及预设的第二模型，获取窑内温度，所述第二模型包括：

T_内＝qR_总+T_b

其中，q为所述热流密度，T_b为所述窑表面温度，T_内为所述窑内温度，R_总为所述总热阻。

优选的，所述第一模型包括：

q＝（h₁+h₂)·(T_b-T_∞)

其中，q为所述热流密度，h₁为所述对流换热系数，h₂为所述辐射换热系数，T_b为所述回转窑窑表面温度，T_∞为所述环境温度。

优选的，所述获取回转窑窑壁向周围环境散热时的对流换热系数，包括：

采集回转窑外径；

获取定性温度下空气的导热系数，其中所述定性温度为所述窑表面温度与所述环境温度的算术平均值；

获取所述定性温度下空气的普朗特数；

获取所述定性温度下空气的格拉晓夫数；

根据所述的回转窑外径、导热系数、普朗特数、格拉晓夫数以及预设的第三模型，获取所述对流换热系数。

优选的，所述第三模型包括：

$h_1=C{(\mathrm{Gr}\·\mathrm{Pr})}^n\·\frac{\mathrm{\λ}}{l}$

其中，h₁为所述对流换热系数，λ为所述导热系数，l为所述回转窑外径，Pr为所述普朗特数，Gr为所述格拉晓夫数，C和n为根据所述格拉晓夫数及预设的对应关系数据库获得的常量。

优选的，所述获取所述定性温度下空气的格拉晓夫数，包括：

根据所述定性温度的倒数获取空气的流体膨胀系数α_v；

获取所述定性温度下空气的运动粘度ν；

根据

$\mathrm{Gr}=\frac{g\·{\mathrm{\α}}_v\·\mathrm{\ΔT}\·l^3}{v^2}$

获取所述格拉晓夫数Gr；

其中，g为重力加速度，l为所述回转窑外径，ΔT为所述窑表面温度与所述环境温度的差值。

优选的，所述获取回转窑窑壁向周围环境散热时的辐射换热系数，包括：

获取窑表面的黑度ε；

根据

$h_2=\mathrm{\σ\ϵ}(T_b^4-T_{\∞}^4)/(T_b-T_{\∞})$

获取所述辐射换热系数；

其中，h₂为所述辐射换热系数，T_b为所述回转窑窑表面温度，T_∞为所述环境温度，σ为波尔兹曼常数。

另一方面，本发明实施例提供了一种检测热流密度的装置，所述装置包括：

表面温度采集单元，用于采集回转窑窑表面温度；

环境温度采集单元，用于采集环境温度；

对流换热系数获取单元，用于获取回转窑窑壁向周围环境散热时的对流换热系数；

辐射换热系数获取单元，用于获取回转窑窑壁向周围环境散热时的辐射换热系数；

热流密度获取单元，用于根据所述对流换热系数、辐射换热系数、窑表面温度、环境温度以及预设的第一模型，获得回转窑窑壁的热流密度。

优选的，所述装置还包括：

总热阻获取单元，用于获取窑内到窑表面的总热阻；

窑内温度获取单元，用于根据所述热流密度、总热阻、窑表面温度以及预设的第二模型，获取窑内温度，所述第二模型包括：

T_内＝qR_总+T_b

其中，q为所述热流密度，T_b为所述窑表面温度，T_b为所述窑内温度，R_总为所述总热阻。

优选的，所述第一模型包括：

q＝（h₁+h₂)·(T_b-T_∞)

其中，q为所述热流密度，h₁为所述对流换热系数，h₂为所述辐射换热系数，T_b为所述回转窑窑表面温度，T_∞为所述环境温度。

优选的，所述对流换热系数获取单元，包括：

外径获取子单元，用于采集回转窑外径；

导热系数获取子单元，用于获取定性温度下空气的导热系数，其中所述定性温度为所述窑表面温度与所述环境温度的算术平均值；

普朗特数获取子单元，用于获取所述定性温度下空气的普朗特数；

格拉晓夫数获取子单元，用于获取所述定性温度下空气的格拉晓夫数；

对流换热系数获取子单元，用于根据所述的回转窑外径、导热系数、普朗特数、格拉晓夫数以及预设的第三模型，获取所述对流换热系数。

优选的，所述第三模型包括：

$h_1=C{(\mathrm{Gr}\·\mathrm{Pr})}^n\·\frac{\mathrm{\λ}}{l}$

其中，h₁为所述对流换热系数，λ为所述导热系数，l为所述回转窑外径，Pr为所述普朗特数，Gr为所述格拉晓夫数，C和n为根据所述格拉晓夫数及预设的对应关系数据库获得的常量。

优选的，所述格拉晓夫数获取子单元，包括：

流体膨胀系数获取子单元，用于根据所述定性温度的倒数获取空气的流体膨胀系数α_v；

运动粘度获取子单元，用于获取所述定性温度下空气的运动粘度ν；

格拉晓夫数计算子单元，用于根据

$\mathrm{Gr}=\frac{g\·{\mathrm{\α}}_v\·\mathrm{\ΔT}\·l^3}{v^2}$

获取所述格拉晓夫数Gr；

其中，g为重力加速度，l为所述回转窑外径，ΔT为所述窑表面温度与所述环境温度的差值。

优选的，所述辐射换热系数获取单元，包括：

黑度获取子单元，用于获取窑表面的黑度ε；

辐射换热系数获取子单元，用于根据

$h_2=\mathrm{\σ\ϵ}(T_b^4-T_{\∞}^4)/(T_b-T_{\∞})$

获取所述辐射换热系数；

其中，h₂为所述辐射换热系数，T_b为所述回转窑窑表面温度，T∞为所述环境温度，σ为波尔兹曼常数。

当需要检测热流密度时，本发明实施例并不需要使用大型的或专门的设备去测量，也无需获取窑壁内部温度的梯度，而是采用了一种对实际热流密度分布影响特别小的测量方式，只需采集回转窑窑表面温度及环境温度即可，然后结合预设的热工模型以及获取的对流换热系数、辐射换热系数，最终可获得精确的回转窑窑壁热流密度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是说明本发明实施例一方法的流程图；

图2是说明本发明实施例二方法的流程图；

图3是说明本发明实施例三装置的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了全面理解本发明，在以下详细描述中提到了众多具体的细节，但是本领域技术人员应该理解，本发明可以无需这些具体细节而实现。在其他实施例中，不详细描述公知的方法、过程、组件和电路，以免不必要地导致实施例模糊。

实施例一

热流密度也称热通量，其定义一般为单位面积（1平方米）的截面内单位时间（1秒）通过的热量，单位W/m²。图1为本发明实施例一方法的流程图。为了精确的获取回转窑窑壁的热流密度，本实施例提供了一种检测热流密度的方法，所述方法包括：

S101、采集回转窑窑表面温度。

S102、采集环境温度。

本实施例在测量参数的选取上完全抛弃了现有技术中的习惯思路，进行了巧妙的创造性的改变，选取了窑表面温度和环境温度这两个温度作为测量对象。由于窑表面温度和环境温度的测量要比窑壁内部温度的测量容易的多，所以在本实施例中进行温度测量时不需要复杂的仪器也不需要破坏窑壁（打孔），只需使用普通的热电偶、热电阻或其他简单的器件即可测得所需温度，从而避免了因测量设备或测量过程对原有温度场的影响。当然，本实施例的创新点并不仅仅在于测量参数选取的不同，接下来还包括：

S103、获取回转窑窑壁向周围环境散热时的对流换热系数。

S104、获取回转窑窑壁向周围环境散热时的辐射换热系数。

根据传热学原理，回转窑窑壁对周围环境的散热应包括对流传热、辐射传热和热传导三种方式，但因为空气的导热系数非常低，其热传导传热与另外的对流传热和辐射传热相比要小得多，因此热传导传热可以忽略不计。

S105、根据所述对流换热系数、辐射换热系数、窑表面温度、环境温度以及预设的第一模型，获得回转窑窑壁的热流密度。

本发明的基本思路是通过采集窑表面温度及环境温度并结合预设的热工模型从而得到精确的热流密度。此外，容易理解的是上述S101、S102步骤之间是可以没有先后顺序的，即可以先获取任何一个温度；S103、S104也可以是没有先后顺序的，即可以先获取任何一个系数。

在本实施例或本发明其他某些实施例中，优选的，所述第一模型可以包括：

q＝（h₁+h₂)·(T_b-T_∞)    （1）

其中，q为所述热流密度，单位为W/m²；h₁为所述对流换热系数，h₂为所述辐射换热系数，单位均为W/（m²·K）；T_b为所述回转窑窑表面温度，T_∞为所述环境温度，单位均为K。

T_b和T_∞可以通过相应的温度检测元件测量得到；而h₁和h₂可以通过经验公式、查表或实验等方式确定，对此本发明实施例不做限制。

下面进一步介绍一下在本实施例或本发明其他某些实施例中，h₁和h₂优选的获得方式：

i）h₁

所述获取回转窑窑壁向周围环境散热时的对流换热系数，可以包括：

采集回转窑外径；

获取定性温度下空气的导热系数，其中所述定性温度为所述窑表面温度与所述环境温度的算术平均值，也即（T_b+T_∞）/2；

获取所述定性温度下空气的普朗特数；

获取所述定性温度下空气的格拉晓夫数；

根据所述的回转窑外径、导热系数、普朗特数、格拉晓夫数以及预设的第三模型，获取所述对流换热系数h₁。

进一步优选的，根据大空间自然对流换热特点可以得到

$\mathrm{Nu}=C{(\mathrm{Gr}\·\mathrm{Pr})}^n=h_1\·\frac{1}{\mathrm{\λ}}$

其中Nu为努赛尔数，用于表示对流换热的强弱，所以所述第三模型可以包括：

$h_1=C{(\mathrm{Gr}\·\mathrm{Pr})}^n\·\frac{\mathrm{\λ}}{l}---\left(2\right)$

其中，h₁为所述对流换热系数；λ为所述定性温度下空气的导热系数，单位w/(m·K)；l为特征尺寸，此处取所述回转窑外径，单位m；Pr为所述定性温度下空气的普朗特数；Gr为所述定性温度下空气的格拉晓夫数；C和n为根据所述格拉晓夫数及预设的对应关系数据库获得的常量。

进一步优选的，可以通过如下方式获取Gr：

对于所述获取所述定性温度下空气的格拉晓夫数，可以包括：

根据所述定性温度的倒数获取空气的流体膨胀系数α_v，单位K^-1，对于空气α_v＝1/T；

获取所述定性温度下空气的运动粘度ν，单位m²/s；

然后根据

$\mathrm{Gr}=\frac{g\·{\mathrm{\α}}_v\·\mathrm{\ΔT}\·l^3}{v^2}---\left(3\right)$

获取所述格拉晓夫数Gr；

其中，g为重力加速度，l为所述回转窑外径，ΔT为所述窑表面温度与所述环境温度的差值，ΔT＝T_b-T_∞。

ii）h₂

所述获取回转窑窑壁向周围环境散热时的辐射换热系数，可以包括：

获取窑表面的黑度ε，黑度用于表征物体辐射能力的强弱；

根据

$h_2=\mathrm{\σ\ϵ}(T_b^4-T_{\∞}^4)/(T_b-T_{\∞})---\left(4\right)$

获取所述辐射换热系数；

其中，h₂为所述辐射换热系数，T_b为所述回转窑窑表面温度，T_∞为所述环境温度，σ为波尔兹曼常数，5.67×10^-8。

进一步的，根据以上各具体方式，综合可得

$q=(h_1+h_2)\·\left(T_b\text{-}{T}_{\∞}\right)=[C{(\mathrm{Gr}\·\mathrm{Pr})}^n\·\frac{\mathrm{\λ}}{l}+\frac{\mathrm{\σ\ϵ}(T_b^4-T_{\∞}^4)}{(T_b-T_{\∞})}]\·(T_b-T_{\∞})---\left(5\right)$

上式中各参数可参见前文描述。其中T_b和T_∞均通过温度检测元件检测得到，而其它均为对应流态下的常量，可凭经验公式或查表或通过上述各模型计算等方式得到。

此外，为了最终通过间接测量方式得到窑内温度，所述方法还可以包括：

获取窑内到窑表面的总热阻；

根据所述热流密度、总热阻、窑表面温度以及预设的第二模型，获取窑内温度，所述第二模型包括：

即T_内＝qR_总+T_b    （6）

其中q为所述热流密度，单位W/m²；T_b为所述窑表面温度，T_内为所述窑内温度，单位均为K；R_总为所述总热阻，单位(m²·K)/W。

实施例二

图2为本发明实施例二方法的流程图。本实施例是在实施例一基础上所做的进一步细化及完善。包括如下步骤：

S201、输入回转窑特征尺寸l。回转窑是一个带有一定倾斜角度的横圆柱体，在本发明的热工计算模型中可以将其当作横圆柱体近似处理。特征尺寸取回转窑的外径，单位为m。

S202、测量回转窑表面温度T_b和环境温度T_∞，并作滤波、信号平滑处理，以消除干扰。具体可采用快速表面热电偶对窑表面温度进行测量。

S203、计算格拉晓夫数Gr。利用公式（3）并结合测得的窑表面温度T_b和环境温度T_∞，算得定性温度下的格拉晓夫数。其中，可以根据正常情况下回转窑外壁温度不会超过350℃的特点，将该温度范围下空气的一些物理特性参数进行公式拟合，以解决物性参数准确调用的问题，所以对于定性温度下空气的运动粘度ν，可以有

ν＝（-7.8143+0.0568×T+T²×7×10^-5）×10^-6

其中T为定性温度，单位为K，该公式适用于323K～473K温度区间。

S204、根据格拉晓夫数Gr获取C和n的值。具体可根据表1中Gr数范围判断出回转窑表面空气的流态，获取相应的C值和n值。

表1

S205、计算对流换热系数h₁。设T为定性温度，则经过拟合后可有定性温度下空气的导热系数

λ＝0.002859+0.000082×T-T²×10^-8

该公式适用于T在323～473K温度区间。定性温度下空气的普朗特数

Pr＝0.841-0.0007×T+T²×7×10^-7

该公式适用于T在323～473K温度区间。

再根据公式（2）可得h₁。

S206、计算对流换热系数h₂。根据公式（4）可得h₂。

S207、得到并输出热流密度q。

实施例三

图3为本发明实施例三装置的示意图。本实施例与上述方法实施例相对应，提供了一种检测热流密度的装置300，所述装置300包括：

表面温度采集单元301，用于采集回转窑窑表面温度；

环境温度采集单元302，用于采集环境温度；

对流换热系数获取单元303，用于获取回转窑窑壁向周围环境散热时的对流换热系数；

辐射换热系数获取单元304，用于获取回转窑窑壁向周围环境散热时的辐射换热系数；

热流密度获取单元305，用于根据所述对流换热系数、辐射换热系数、窑表面温度、环境温度以及预设的第一模型，获得回转窑窑壁的热流密度。

优选的，所述装置400还包括：

总热阻获取单元，用于获取窑内到窑表面的总热阻；

窑内温度获取单元，用于根据所述热流密度、总热阻、窑表面温度以及预设的第二模型，获取窑内温度，所述第二模型包括：

T_内＝qR_总+T_b

其中，q为所述热流密度，T_b为所述窑表面温度，T_b为所述窑内温度，R_总为所述总热阻。

优选的，所述第一模型包括：

q＝（h₁+h₂)·(T_b-T_∞)

其中，q为所述热流密度，h₁为所述对流换热系数，h₂为所述辐射换热系数，T_b为所述回转窑窑表面温度，T_∞为所述环境温度。

优选的，所述对流换热系数获取单元，包括：

外径获取子单元，用于采集回转窑外径；

导热系数获取子单元，用于获取定性温度下空气的导热系数，其中所述定性温度为所述窑表面温度与所述环境温度的算术平均值；

普朗特数获取子单元，用于获取所述定性温度下空气的普朗特数；

格拉晓夫数获取子单元，用于获取所述定性温度下空气的格拉晓夫数；

对流换热系数获取子单元，用于根据所述的回转窑外径、导热系数、普朗特数、格拉晓夫数以及预设的第三模型，获取所述对流换热系数。

优选的，所述第三模型包括：

$h_1=C{(\mathrm{Gr}\·\mathrm{Pr})}^n\·\frac{\mathrm{\λ}}{l}$

其中，h₁为所述对流换热系数，λ为所述导热系数，l为所述回转窑外径，Pr为所述普朗特数，Gr为所述格拉晓夫数，C和n为根据所述格拉晓夫数及预设的对应关系数据库获得的常量。

优选的，所述格拉晓夫数获取子单元，包括：

流体膨胀系数获取子单元，用于根据所述定性温度的倒数获取空气的流体膨胀系数α_v；

运动粘度获取子单元，用于获取所述定性温度下空气的运动粘度ν；

格拉晓夫数计算子单元，用于根据

$\mathrm{Gr}=\frac{g\·{\mathrm{\α}}_v\·\mathrm{\ΔT}\·l^3}{v^2}$

获取所述格拉晓夫数Gr；

其中，g为重力加速度，l为所述回转窑外径，ΔT为所述窑表面温度与所述环境温度的差值。

优选的，所述辐射换热系数获取单元，包括：

黑度获取子单元，用于获取窑表面的黑度ε；

辐射换热系数获取子单元，用于根据

$h_2=\mathrm{\σ\ϵ}(T_b^4-T_{\∞}^4)/(T_b-T_{\∞})$

获取所述辐射换热系数；

其中，h₂为所述辐射换热系数，T_b为所述回转窑窑表面温度，T_∞为所述环境温度，σ为波尔兹曼常数。

对于装置实施例而言，由于其基本对应于方法实施例，所以相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

本领域普通技术人员可以理解实现上述方法实施方式中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中，这里所称得的存储介质，如：ROM、RAM、磁碟、光盘等。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了闸述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (14)

1.一种检测热流密度的方法，其特征在于，所述方法包括：

采集回转窑窑表面温度；

采集环境温度；

获取回转窑窑壁向周围环境散热时的对流换热系数；

获取回转窑窑壁向周围环境散热时的辐射换热系数；

根据所述对流换热系数、辐射换热系数、窑表面温度、环境温度以及预设的第一模型，获得回转窑窑壁的热流密度。

2.根据所述权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

获取窑内到窑表面的总热阻；

根据所述热流密度、总热阻、窑表面温度以及预设的第二模型，获取窑内温度，所述第二模型包括：

T_内＝qR_总+T_b

其中，q为所述热流密度，T_b为所述窑表面温度，T_内为所述窑内温度，R_总为所述总热阻。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述第一模型包括：

q＝（h₁+h₂)·(T_b-T_∞)

其中，q为所述热流密度，h₁为所述对流换热系数，h₂为所述辐射换热系数，T_b为所述回转窑窑表面温度，T_∞为所述环境温度。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述获取回转窑窑壁向周围环境散热时的对流换热系数，包括：

采集回转窑外径；

获取定性温度下空气的导热系数，其中所述定性温度为所述窑表面温度与所述环境温度的算术平均值；

获取所述定性温度下空气的普朗特数；

获取所述定性温度下空气的格拉晓夫数；

根据所述的回转窑外径、导热系数、普朗特数、格拉晓夫数以及预设的第三模型，获取所述对流换热系数。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第三模型包括：

$h_1=C{(\mathrm{Gr}\·\mathrm{Pr})}^n\·\frac{\mathrm{\λ}}{l}$

其中，h₁为所述对流换热系数，λ为所述导热系数，l为所述回转窑外径，Pr为所述普朗特数，Gr为所述格拉晓夫数，C和n为根据所述格拉晓夫数及预设的对应关系数据库获得的常量。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述获取所述定性温度下空气的格拉晓夫数，包括：

根据所述定性温度的倒数获取空气的流体膨胀系数α_v；

获取所述定性温度下空气的运动粘度ν；

根据

$\mathrm{Gr}=\frac{g\·{\mathrm{\α}}_v\·\mathrm{\ΔT}\·l^3}{v^2}$

获取所述格拉晓夫数Gr；

其中，g为重力加速度，l为所述回转窑外径，ΔT为所述窑表面温度与所述环境温度的差值。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述获取回转窑窑壁向周围环境散热时的辐射换热系数，包括：

获取窑表面的黑度ε；

根据

$h_2=\mathrm{\σ\ϵ}(T_b^4-T_{\∞}^4)/(T_b-T_{\∞})$

获取所述辐射换热系数；

其中，h₂为所述辐射换热系数，T_b为所述回转窑窑表面温度，T∞为所述环境温度，σ为波尔兹曼常数。

8.一种检测热流密度的装置，其特征在于，所述装置包括：

表面温度采集单元，用于采集回转窑窑表面温度；

环境温度采集单元，用于采集环境温度；

对流换热系数获取单元，用于获取回转窑窑壁向周围环境散热时的对流换热系数；

辐射换热系数获取单元，用于获取回转窑窑壁向周围环境散热时的辐射换热系数；

热流密度获取单元，用于根据所述对流换热系数、辐射换热系数、窑表面温度、环境温度以及预设的第一模型，获得回转窑窑壁的热流密度。

9.根据所述权利要求8所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

总热阻获取单元，用于获取窑内到窑表面的总热阻；

窑内温度获取单元，用于根据所述热流密度、总热阻、窑表面温度以及预设的第二模型，获取窑内温度，所述第二模型包括：

T_内＝qR_总+T_b

其中，q为所述热流密度，T_b为所述窑表面温度，T_b为所述窑内温度，R_总为所述总热阻。

10.根据权利要求8或9所述的装置，其特征在于，所述第一模型包括：

q＝（h₁+h₂)·(T_b-T_∞)

其中，q为所述热流密度，h₁为所述对流换热系数，h₂为所述辐射换热系数，T_b为所述回转窑窑表面温度，T_∞为所述环境温度。

11.根据权利要求8或9所述的装置，其特征在于，所述对流换热系数获取单元，包括：

外径获取子单元，用于采集回转窑外径；

导热系数获取子单元，用于获取定性温度下空气的导热系数，其中所述定性温度为所述窑表面温度与所述环境温度的算术平均值；

普朗特数获取子单元，用于获取所述定性温度下空气的普朗特数；

格拉晓夫数获取子单元，用于获取所述定性温度下空气的格拉晓夫数；

对流换热系数获取子单元，用于根据所述的回转窑外径、导热系数、普朗特数、格拉晓夫数以及预设的第三模型，获取所述对流换热系数。

12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述第三模型包括：

$h_1=C{(\mathrm{Gr}\·\mathrm{Pr})}^n\·\frac{\mathrm{\λ}}{l}$

其中，h₁为所述对流换热系数，λ为所述导热系数，l为所述回转窑外径，Pr为所述普朗特数，Gr为所述格拉晓夫数，C和n为根据所述格拉晓夫数及预设的对应关系数据库获得的常量。

13.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述格拉晓夫数获取子单元，包括：

流体膨胀系数获取子单元，用于根据所述定性温度的倒数获取空气的流体膨胀系数α_v；

运动粘度获取子单元，用于获取所述定性温度下空气的运动粘度ν；

格拉晓夫数计算子单元，用于根据

$\mathrm{Gr}=\frac{g\·{\mathrm{\α}}_v\·\mathrm{\ΔT}\·l^3}{v^2}$

获取所述格拉晓夫数Gr；

其中，g为重力加速度，l为所述回转窑外径，ΔT为所述窑表面温度与所述环境温度的差值。

14.根据权利要求8或9所述的装置，其特征在于，所述辐射换热系数获取单元，包括：

黑度获取子单元，用于获取窑表面的黑度ε；

辐射换热系数获取子单元，用于根据

$h_2=\mathrm{\σ\ϵ}(T_b^4-T_{\∞}^4)/(T_b-T_{\∞})$

获取所述辐射换热系数；

其中，h₂为所述辐射换热系数，T_b为所述回转窑窑表面温度，T_∞为所述环境温度，σ为波尔兹曼常数。

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