DE19536236A1 - Measurement of inner wall temp. in a multi wall high temp. vessel - Google Patents

Measurement of inner wall temp. in a multi wall high temp. vessel

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Abstract

To determine the temp. of the inner wall of a multi-walled vessel used for working at high temps. such as metallurgical or chemical furnaces, a gas medium (33) such as air is passed between at least an inner (9) and an outer (10) wall. The temp. of the inner wall (9) and the gas medium (33) is measured at the outer wall (10) as a value representing the heat radiation from the inner wall (9) for at least three heat radiation frequencies. Also claimed is a temp. measurement system with at least one pyrometer (15) to register the heat radiation of the inner wall (9) and a temp. monitor (11) to give the temp. of the outer wall (10). An interference filter (16) selects the heat radiation frequency. The readings are evaluated by a single chip computer, a programmable control, a VME bus system or an industrial PC.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung von Innenwandtempe­ raturen bei mehrwandigen Gefäßen, insbesondere von Hochtempe­ raturaggregaten, wie z. B. Öfen in der Metallurgie oder der chemischen Verfahrenstechnik.Method and device for determining inner wall temperature tatures for multi-walled vessels, especially high-temperature ones raturaggregaten such. B. furnaces in metallurgy or chemical engineering.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Innenwandtemperaturen bei mehrwandigen Gefä­ ßen, insbesondere von Hochtemperaturaggregaten, wie z. B. Öfen in der Metallurgie oder der chemischen Verfahrenstechnik.The invention relates to a method and an apparatus for Determination of the inner wall temperatures with multi-walled vessels essen, especially of high temperature units, such as. B. ovens in metallurgy or chemical process engineering.

Aus dem wissenschaftlichen Buch "Verbesserung der Wärmeaus­ nutzung und Steuerung des Wärmeaustausches in metallurgischen Öfen", von Lissÿenko, W.G., Wolkow, W.W., Malikow, J.K., Moskau: Metallurgia ist ein Verfahren der berührungslosen Temperaturmessung einer abgeschirmten Oberfläche eines Fest­ körpers mit einem Strahlungspyrometer, in dem ein Lichtfilter zur Beseitigung der abgeschirmten Wirkung des selektiv strah­ lenden Gasmediums eingesetzt wird, bekannt. Dabei wird die Strahlungsdurchströmung von der Körperoberfläche zum Strah­ lungsempfänger durch ein Gastransparenzfenster gesichert. Für die Beseitigung des von der Strahlungsoberfläche reflektier­ ten Hintergrundstroms wird ein zweites Pyrometer, das auf die Innenseite der Oberfläche der zweiten Wandfläche des mehrwan­ digen Gefäßes gerichtet ist, mit einem gleichen Lichtfilter eingesetzt. Dieses Verfahren führt jedoch zu einer niedrigen Präzision der Messung, insbesondere bei Aggregaten mit staub­ haltiger Gasatmosphäre, wo es zu einer zusätzlichen Strah­ lungsabschirmung durch Ruß- und Staubteilchen kommt.From the scientific book "Improvement of heat levels use and control of heat exchange in metallurgical Ovens ", by Lissÿenko, W.G., Wolkow, W.W., Malikow, J.K., Moscow: Metallurgia is a non-contact process Temperature measurement of a screened surface of a festival body with a radiation pyrometer in which a light filter to eliminate the shielded effect of the selective beam lentil gas medium is known. The Radiation flow from the body surface to the beam secured by a gas transparency window. For the removal of the reflecting from the radiation surface th background current will be a second pyrometer, which on the Inside of the surface of the second wall surface of the Mehrwan the same vessel, with the same light filter used. However, this method leads to a low one Precision of the measurement, especially for units with dust containing gas atmosphere where there is an additional jet shielding by soot and dust particles.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren bzw. eine Vor­ richtung anzugeben, mit dem bzw. mit der die Präzision bei der Messung der Temperatur von Innenwänden bei mehrwandigen Gefäßen, insbesondere von Hochtemperaturaggregaten, wie z. B. Öfen in der Metallurgie oder der chemischen Verfahrentechnik, gegenüber dem Stand der Technik erhöht werden kann. Dabei ist es wünschenswert, daß sich die Kosten für eine Vorrichtung zur Bestimmung dieser Temperatur gegenüber dem Stand der Technik möglichst verringern oder zumindest nicht wesentlich erhöhen.The object of the invention is a method or a front to indicate the direction with which the precision the measurement of the temperature of inner walls with multi-wall Vessels, especially high-temperature units, such as. B. Furnaces in metallurgy or chemical engineering,  can be increased compared to the prior art. It is it is desirable that the cost of a device to determine this temperature compared to the state of the Reduce technology as much as possible or at least not significantly increase.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Verfahren sowie eine entsprechende Vorrichtung zur Bestimmung von Innenwand­ temperaturen bei mehrwandigen Gefäßen, insbesondere von Hoch­ temperaturaggregaten, wie z. B. Öfen in der Metallurgie oder chemische Verfahrenstechnik, mit zumindest einer Innen- und einer Außenwand sowie einem gasförmigen Medium, z. B. Luft, zwischen der Innen- und der Außenwand, gelöst, wobei die Tem­ peratur der Innenwand und gegebenenfalls die Temperatur des gasförmigen Mediums durch Messung einer die Temperatur der Außenwand repräsentierenden Größe und Messung der Abstrahlung der Innenwand für zumindest drei Strahlungsfrequenzen bestimmt werden. Auf diese Weise ist es möglich, die Beein­ flussung der Strahlung durch das gasförmige Medium, z. B. durch Ruß- und Staubpartikel, zu berücksichtigen, ohne daß diese Eigenschaften des gasförmigen Mediums vorab bekannt sein müssen. Durch die Messung einer die Temperatur der Au­ ßenwand repräsentierenden Größe und die Messung der Abstrah­ lung der Innenwand für zumindest drei Strahlungsfrequenzen, ist es möglich, drei Beziehungen aufzustellen, bei denen zu­ mindest eine charakteristische Größe des gasförmigen Mediums, wie z. B. seine Absorptionseigenschaften, als rechentechnisch Unbekannte in einem Gleichungssystem zu behandeln, und diese auf diese Art und Weise herauszurechnen.The object is achieved by the method and a corresponding device for determining the inner wall temperatures for multi-walled vessels, especially high temperature units, such as B. furnaces in metallurgy or chemical engineering, with at least one interior and an outer wall and a gaseous medium, e.g. B. air, between the inner and the outer wall, the tem temperature of the inner wall and possibly the temperature of the gaseous medium by measuring the temperature of the Exterior wall representing size and measurement of radiation the inner wall for at least three radiation frequencies be determined. This way it is possible to get the legs flow of radiation through the gaseous medium, e.g. B. due to soot and dust particles, without taking into account these properties of the gaseous medium are known in advance have to be. By measuring the temperature of the Au Outer wall representative size and measurement of the radiation the inner wall for at least three radiation frequencies, it is possible to establish three relationships in which to at least one characteristic size of the gaseous medium, such as B. its absorption properties, as computational Treat unknowns in a system of equations, and this to calculate out in this way.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Temperatur der Innenwand durch Messung einer die Temperatur der Außenwand repräsentierenden Größe und Messung der Ab­ strahlung der Innenwand für vier Strahlungsfrequenzen be­ stimmt. Durch die Messung für vier Strahlungsfrequenzen, ist es möglich, vier Zusammenhänge aufzustellen, von denen zwei dazu genutzt werden können, die beiden als wesentlich erach­ teten Größen der Beeinflussung von Strahlung durch das gas­ förmige Medium, wie die Absorptionseigenschaften des gasför­ migen Mediums und den Grad der Oberflächenschwärze des gas­ förmigen Mediums, zu berücksichtigen, ohne daß diese explizit bekannt sein müssen. Auf-diese Weise ist es möglich, die Be­ einflussung der reflektierten Strahlung durch das gasförmige Medium herauszurechnen, ohne daß diese Eigenschaften vorab bekannt sein müssen. Durch diese Berücksichtigung der Eigen­ schaften des gasförmigen Mediums in Hinsicht auf seine Beein­ flussung der reflektierten Strahlung ist es möglich, die Prä­ zision gegenüber dem bekannten Verfahren zur Bestimmung einer Innenwandtemperatur bei mehrwandigen Gefäßen deutlich zu erhöhen.In an advantageous embodiment of the invention, the Temperature of the inner wall by measuring the temperature the outer wall representing size and measurement of the Ab radiation of the inner wall for four radiation frequencies Right. By measuring for four radiation frequencies, is it is possible to establish four connections, two of which can be used, both of which are considered essential sizes of the influence of radiation by the gas  shaped medium, such as the absorption properties of the gasför medium and the degree of surface blackness of the gas shaped medium, to be taken into account without this being explicit must be known. In this way it is possible to be influence of the reflected radiation by the gaseous To calculate medium without these properties in advance must be known. By taking this into account of the gaseous medium with regard to its legs flow of reflected radiation it is possible to pre precision compared to the known method for determining a The inner wall temperature in multi-walled vessels increases significantly increase.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Bestimmung der Temperatur der Innenwand und gege­ benenfalls der Temperatur des gasförmigen Mediums über eine Beziehung zwischen gemessener Strahlung der Innenwand für eine Strahlungsfrequenz, der Temperatur der Innenwand, der Temperatur des gasförmigen Mediums, der Temperatur der Außen­ wand und der Strahlungsabsorptionseigenschaften des gasför­ migen Mediums. Dabei wird geeigneterweise die BeziehungIn a further advantageous embodiment of the invention the temperature of the inner wall and counter is determined if necessary, the temperature of the gaseous medium over a Relationship between measured radiation of the inner wall for a radiation frequency, the temperature of the inner wall, the Temperature of the gaseous medium, the temperature of the outside wall and the radiation absorption properties of gas medium. In doing so, the relationship suitably

verwendet, wobei die gemessene effektkive Strahlung der Innenwand für eine Wellenlänge λ, der Grad der Oberflächenschwärze der Innenwand in bezug auf die Wellenlänge λ, (Tin) die Strahlungsdichte des absolut schwarzen Körpers in Abhängigkeit von der Temperatur der Innenwand Tin in bezug auf die Wellenlänge λ, die Absorptions­ eigenschaften des gasförmigen Mediums in bezug auf die Wellenlänge λ, der Schwärzegrad des gasförmigen Mediums in bezug auf die Wellenlänge λ, die Strahlungsdichte des absolut schwarzen Körpers bei der Temperatur des gasförmigen Mediums TM in bezug auf die Wellenlänge λ und die auf die erste Begrenzungsfläche auftreffende Strahlung in bezug auf die Wellenlänge λ ist. Diese Beziehung ist besonders geeignet, die Temperatur des gasförmigen Mediums bei unbekannten Ei­ genschaften des gasförmigen Mediums in bezug auf die Beein­ flussung der reflektierten Strahlung sowie die Temperatur des zu bearbeitenden Materials zu ermitteln. Dafür wird die Beziehungused, with the measured effektkive radiation from the inner wall of λ for a wavelength, the degree of surface blackness of the inner wall with respect to the wavelength λ (T in) the radiation density of the black body, depending on the temperature of the inner wall T in respect to the Wavelength λ, the absorption properties of the gaseous medium in relation to the wavelength λ, the degree of blackness of the gaseous medium in relation to the wavelength λ, the radiation density of the absolutely black body at the temperature of the gaseous medium T M in relation to the wavelength λ and the radiation incident on the first boundary surface with respect to the wavelength λ. This relationship is particularly suitable to determine the temperature of the gaseous medium in the case of unknown properties of the gaseous medium in relation to the influence of the reflected radiation and the temperature of the material to be processed. For that the relationship

für vier verschiedene Strahlungsfrequenzen, also vier verschiedene Wellenlängen, aufgestellt, und das daraus resul­ tierende Gleichungssystem mit vier Gleichungen und vier Un­ bekannten gelöst, wobei die Temperatur der Innenwand, die Temperatur des gasförmigen Mediums und die Absorptions- und Schwärzeeigenschaften des gasförmigen Mediums als Lösung an­ fallen.for four different radiation frequencies, i.e. four different wavelengths, set up, and the result system of equations with four equations and four Un known solved, the temperature of the inner wall, the Temperature of the gaseous medium and the absorption and Blackness properties of the gaseous medium as a solution fall.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Temperatur der Innenwand und gegebenenfalls die Tem­ peratur des gasförmigen Mediums durch Messung der Abstrahlung der Innenwand und der Außenwand für zumindest je drei Strahlungsfrequenzen bestimmt. Besonders vorteilhaft ist es dabei, die Temperatur der Innenwand und gegebenenfalls die Temperatur des gasförmigen Mediums durch Messung der Abstrah­ lung der Innen- und der Außenwand für je vier Strahlungsfre­ quenzen unter Ausnutzung der Beziehung zwischen gemessener Strahlung der Innen- und der Außenwand für eine Strahlungs­ frequenz, der Temperatur der Innenwand, der Temperatur der Außenwand, der Temperatur des gasförmigen Mediums, und den Strahlungsabsorptionseigenschaften des gasförmigen Mediums zu bestimmen. Dieses ist besonders dann vorteilhaft, wenn eine direkte Messung der Temperatur der Außenwand, z. B. durch Thermopaare oder durch temperaturanhängige Widerstände, nicht möglich oder nicht wünschenswert ist.In a further advantageous embodiment of the invention the temperature of the inner wall and, if necessary, the tem temperature of the gaseous medium by measuring the radiation the inner wall and the outer wall for at least three each Radiation frequencies determined. It is particularly advantageous the temperature of the inner wall and, if applicable, the Temperature of the gaseous medium by measuring the abstrah inner and outer walls for four radiation fre sequences taking advantage of the relationship between measured Radiation of the inner and outer walls for one radiation frequency, the temperature of the inner wall, the temperature of the Outer wall, the temperature of the gaseous medium, and the Radiation absorption properties of the gaseous medium determine. This is particularly advantageous if one direct measurement of the temperature of the outer wall, e.g. B. by Thermocouples or through temperature-dependent resistors, not is possible or not desirable.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden aus der BeziehungIn a further advantageous embodiment of the invention become from the relationship

sowie der Beziehungas well as the relationship

wobei die gemessene effektive Strahlung der Außenwand für eine Wellenlänge λ, der Grad der Oberflächenschwärze der Innenwand in bezug auf die Wellenlänge λ, (Taus) die Strahlungsdichte des absolut schwarzen Körpers in Abhängigkeit von der Temperatur der Außenwand Taus in bezug auf die Wellenlänge λ, die Absorptions­ eigenschaft des gasförmigen Mediums in bezug auf die Wellenlänge λ, der Schwärzegrad des gasförmigen Mediums in bezug auf die Wellenlänge λ und die auf die zweite Begrenzungsfläche auftreffende Strahlung in bezug auf die Wel­ lenlänge λ ist, für je vier verschiedene Strahlungsfrequen­ zen, also vier verschiedene Wellenlängen, Gleichungen aufge­ stellt und das daraus resultierende Gleichungssystem mit acht Gleichungen und acht Unbekannten gelöst, wobei die Temperatur der Innenwand und die Temperatur der Außenwand, die Tem­ peratur des gasförmigen Mediums sowie die Absorptions- und Schwärzeeigenschaften des gasförmigen Mediums als Lösung an­ fallen.where the measured effective radiation of the outer wall for a wavelength λ, the degree of surface blackness of the inner wall in relation to the wavelength λ, (T off ) the radiation density of the absolutely black body as a function of the temperature of the outer wall T out in relation to the wavelength λ , the absorption property of the gaseous medium in relation to the wavelength λ, the degree of blackness of the gaseous medium in relation to the wavelength λ and the radiation incident on the second boundary surface in relation to the wavelength λ, for four different radiation frequencies, that is four different wavelengths, equations and the resulting system of equations solved with eight equations and eight unknowns, whereby the temperature of the inner wall and the temperature of the outer wall, the temperature of the gaseous medium and the absorption and blackness properties of the gaseous medium fall as a solution .

Weitere Vorteile und erfinderische Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, anhand der Zeichnungen und in Verbindung mit den Unteransprüchen.Further advantages and inventive details emerge from the following description of exemplary embodiments, based on the drawings and in connection with the subclaims.

Im einzelnen zeigen:In detail show:

Fig. 1 einen metallurgischen Ofen, Fig. 1 a metallurgical furnace,

Fig. 2 eine erfindungsgemäße Meßeinrichtung mit einem Pyro­ meter, Fig. 2 shows a measuring device according to the invention with a pyro meter,

Fig. 3 eine erfindungsgemäße Meßeinrichtung mit zwei Pyro­ metern. Fig. 3 shows a measuring device according to the invention with two Pyro meters.

Fig. 1 zeigt einen zweiwandigen Ofen 1 für metallurgische Zwecke. Dieser weist eine Innenwand 2 und eine Außenwand 3 auf. Dabei dient die Innenwand 2 zur Aufnahme von flüssigem Metall 4 und die Außenwand 3 der Hitzeabschirmung und der Stabilität des Ofens 1. Die Temperatur der Innenwand 2 wird durch eine Meßeinrichtung, die ein an der Außenwand 3 ange­ brachtes Thermopaar 6, ein Pyrometer 7 und eine Auswerteein­ heit 8 aufweist, bestimmt. Mit dem Pyrometer 7 wird die Ab­ strahlung der Innenwand 2 durch ein Sichtfenster 5 gemessen. Fig. 1 shows a double-walled furnace 1 for metallurgical purposes. This has an inner wall 2 and an outer wall 3 . The inner wall 2 serves to hold liquid metal 4 and the outer wall 3 serves to heat shield and the stability of the furnace 1 . The temperature of the inner wall 2 is determined by a measuring device which has a thermocouple 6 attached to the outer wall 3 , a pyrometer 7 and an evaluation unit 8 . With the pyrometer 7 , the radiation from the inner wall 2 is measured through a viewing window 5 .

Aus den vom Pyrometer 7 und dem Thermopaar 6 gelieferten Wer­ ten ermittelt die Auswerteeinheit 8 die Temperatur der Innen­ wand 2.The evaluation unit 8 determines the temperature of the inner wall 2 from the values supplied by the pyrometer 7 and the thermocouple 6 .

Fig. 2 zeigt die Meßeinrichtung aus Fig. 1 in detaillierterer Form. Dabei bezeichnet Bezugszeichen 9 die Innenwand, Bezugs­ zeichen 10 die Außenwand und Bezugszeichen 33 ein gasförmiges Medium zwischen der Innen- 9 und der Außenwand 10. Im vorlie­ genden Ausführungsbeispiel eines metallurgischen Ofens weist die Außenwand 10 eine Ausmauerung 19 sowie eine Stabilisie­ rungsschicht 18, z. B. einen Stahlmantel, auf. Mit einem Thermopaar 11 wird die Temperatur an der Innenseite der Au­ ßenwand gemessen und über eine Datenleitung 12 an eine Aus­ werteeinheit 14 übertragen. Die Meßeinrichtung weist ferner ein Pyrometer 15 auf, dessen Strahlachse 17 auf die Außen­ oberfläche der Innenwand gerichtet ist. Die von der Außen­ oberfläche der Innenwand 9 abgestrahlte Strahlung gelangt entlang der Strahlachse 17 durch ein Interferenzfilter 16 in das Pyrometer 15. Das Interferenzfilter 16 läßt nur vier aus­ gewählte Strahlungsfrequenzen passieren, während es die ande­ ren Frequenzen unterdrückt. Mit dem Pyrometer 15 werden die Intensitäten der ausgewählten Strahlungen über eine Daten­ leitung 13 an die Auswerteeinheit 14 geliefert. Die Auswer­ teeinheit 14 ermittelt aus der Strahlungsintensität für die einzelnen der ausgewählten vier Wellenlängen und aus dem Tem­ peratursignal, das von dem Thermopaar 11 geliefert wird, die Temperatur an der Außenoberfläche der Innenwand 9. FIG. 2 shows the measuring device from FIG. 1 in more detailed form. Reference numeral 9 denotes the inner wall, reference character 10 the outer wall and reference numeral 33 a gaseous medium between the inner 9 and the outer wall 10 . In the vorlie embodiment of a metallurgical furnace, the outer wall 10 has a lining 19 and a stabilization layer 18 , for. B. a steel jacket. With a thermocouple 11 , the temperature is measured on the inside of the outer wall and transmitted to an evaluation unit 14 via a data line 12 . The measuring device also has a pyrometer 15 , the beam axis 17 is directed to the outer surface of the inner wall. The radiation emitted from the outer surface of the inner wall 9 passes along the beam axis 17 through an interference filter 16 into the pyrometer 15 . The interference filter 16 lets only four selected radiation frequencies pass while suppressing the other frequencies. With the pyrometer 15 , the intensities of the selected radiation are supplied via a data line 13 to the evaluation unit 14 . The evaluation unit 14 determines the temperature on the outer surface of the inner wall 9 from the radiation intensity for the individual of the selected four wavelengths and from the temperature signal supplied by the thermocouple 11 .

Fig. 3 zeigt eine alternative Ausgestaltung der erfindungsge­ mäßen Meßeinrichtung, bei der auf eine direkte Bestimmung der Außenwandtemperatur, z. B. durch ein Thermopaar oder durch temperaturabhängige Widerstände, verzichtet wird. Bezugszei­ chen 20 bezieht sich dabei auf die Innenwand und Bezugszei­ chen 22 auf die Außenwand. Wie in Fig. 2 weist die Außenwand 21 eine Ausmauerung 23 und eine Stabilisierungsschicht 22, z. B. einen Stahlmantel, auf. Die zu bestimmende Größe ist die Temperatur an der Außenoberfläche der Innenwand 20. Auf diese ist die Strahlachse 26 eines Pyrometers 24 gerichtet. Fig. 3 shows an alternative embodiment of the measuring device according to the invention, in which on a direct determination of the outer wall temperature, for. B. is dispensed with by a thermocouple or by temperature-dependent resistors. Reference character 20 refers to the inner wall and reference character 22 to the outer wall. As in Fig. 2, the outer wall 21 has a lining 23 and a stabilizing layer 22 , for. B. a steel jacket. The size to be determined is the temperature on the outer surface of the inner wall 20 . The beam axis 26 of a pyrometer 24 is directed onto this.

Die Strahlachse 29 eines weiteren Pyrometers 27 ist auf die Innenoberfläche der Außenwand 21 gerichtet. Die von den Pyro­ metern 24 und 27 aufgenommene Strahlung wird durch je ein In­ terferenzfilter 25 und 28, von denen jedes nur je vier aus­ gewählte Strahlungsfrequenzen passieren lassen, gefiltert. Die Pyrometer 24 und 27 messen die Intensitäten dieser aus­ gewählten Strahlung, die über je eine Datenleitung 30 und 31 einer Auswerteeinheit 23 zugeführt werden. In der Auswerte­ einheit 32 aus der Beziehung zwischen gemessener Strahlung der Innenwand 20 für eine Strahlungsfrequenz, der Innenwand­ temperatur, der Temperatur des gasförmigen Mediums 34, der Außenwandtemperatur und der Strahlungsabsorptionseigen­ schaften des gasförmigen Mediums 34 sowie der Beziehung zwi­ schen gemessener Strahlung der Außenwand 21 für eine Strah­ lungsfrequenz, der Außenwandtemperatur, der Temperatur des gasförmigen Mediums 34, der Innenwandtemperatur und der Strahlungsabsorptionseigenschaften des gasförmigen Mediums 34 durch Aufstellen von je vier Gleichungssystemen, wobei je eine Gleichung einer ausgewählten Wellenlänge zugeordnet ist, gelöst.The beam axis 29 of a further pyrometer 27 is directed onto the inner surface of the outer wall 21 . The radiation absorbed by the pyro meters 24 and 27 is filtered by an interference filter 25 and 28 , each of which allows only four radiation frequencies selected to pass through. The pyrometers 24 and 27 measure the intensities of the radiation selected from them, which are each fed to an evaluation unit 23 via a data line 30 and 31 . In the evaluation unit 32 from the relationship between the measured radiation of the inner wall 20 for a radiation frequency, the inner wall temperature, the temperature of the gaseous medium 34 , the outer wall temperature and the radiation absorption properties of the gaseous medium 34 as well as the relationship between measured radiation of the outer wall 21 for a radiation frequency, the outer wall temperature, the temperature of the gaseous medium 34 , the inner wall temperature and the radiation absorption properties of the gaseous medium 34 by setting up four systems of equations, each with an equation associated with a selected wavelength.

Claims (15)

1. Verfahren zur Bestimmung von Innenwandtemperaturen bei mehrwandigen Gefäßen, insbesondere von Hochtemperaturaggre­ gaten, wie z. B. Öfen in der Metallurgie oder der chemischen Verfahrenstechnik, mit zumindest einer Innen- (9) und einer Außenwand (10) sowie einem gasförmigen Medium (33), z. B. Luft, zwischen der Innen- (9) und der Außenwand (10), wobei die Temperatur der Innenwand (9) und gegebenenfalls die Tem­ peratur des gasförmigen Mediums durch Messung einer die Tem­ peratur der Außenwand (10) repräsentierenden Größe und Mes­ sung der Abstrahlung der Innenwand (9) für zumindest drei Strahlungsfrequenzen bestimmt werden.1. A method for determining inner wall temperatures in multi-walled vessels, in particular high-temperature units, such as. B. furnaces in metallurgy or chemical engineering, with at least one inner ( 9 ) and one outer wall ( 10 ) and a gaseous medium ( 33 ), for. B. air, between the inner ( 9 ) and the outer wall ( 10 ), the temperature of the inner wall ( 9 ) and optionally the temperature of the gaseous medium by measuring a temperature representing the temperature of the outer wall ( 10 ) size and measurement solution the radiation of the inner wall ( 9 ) can be determined for at least three radiation frequencies. 2. Verfahren zur Bestimmung von Innenwandtemperaturen bei mehrwandigen Gefäßen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der Innenwand (9) und gegebenenfalls die Temperatur des gasförmigen Mediums (33) durch Messung einer die Temperatur der Außenwand (10) repräsentierenden Größe und Messung der Abstrahlung der Innenwand (9) für vier Strah­ lungsfrequenzen bestimmt wird.2. A method for determining inner wall temperatures in multi-walled vessels according to claim 1, characterized in that the temperature of the inner wall ( 9 ) and optionally the temperature of the gaseous medium ( 33 ) by measuring a size and measuring the temperature of the outer wall ( 10 ) Radiation of the inner wall ( 9 ) for four radiation frequencies is determined. 3. Verfahren zur Bestimmung von Innenwandtemperaturen bei mehrwandigen Gefäßen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestimmung der Temperatur der Innenwand (9) und ge­ gebenenfalls der Temperatur des gasförmigen Mediums (33) über eine Beziehung zwischen gemessener Strahlung der Innenwand (9) für eine Strahlungsfrequenz, der Innenwandtemperatur, der Temperatur des gasförmigen Mediums (33), der Außenwandtem­ peratur und der Strahlungsabsorptionseigenschaften des gas­ förmigen Mediums (33) erfolgt. 3. A method for determining inner wall temperatures in multi-walled vessels according to claim 1 or 2, characterized in that the determination of the temperature of the inner wall ( 9 ) and, if appropriate, the temperature of the gaseous medium ( 33 ) via a relationship between measured radiation of the inner wall ( 9 takes place) for a radiation frequency, the inner wall temperature, the temperature of the gaseous medium (33), the Außenwandtem temperature and the radiation absorption properties of the gaseous medium (33). 4. Verfahren zur Bestimmung von Innenwandtemperaturen bei mehrwandigen Gefäßen nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des gasförmigen Mediums (33) durch Ver­ wendung der Beziehung bestimmt wird, wobei die gemessene effektive Strahklung der Innenwand (9) für eine Wellenlänge λ, der Grad der Oberflächenschwärze der Innenwand (9) in bezug auf die Wellenlänge λ, (Tin) die Strahlungsdichte des absolut schwarzen Körpers in Abhängigkeit von der Temperatur Tin der Innenwand (9) die Absorptionseigenschaft des gasförmigen Mediums (33), die Schwärze des gasförmigen Mediums (33) in bezug auf die Wellenlänge λ, die Strahlungsdichte des absolut schwarzen Körpers bei der Temperatur TM des gasförmigen Mediums (33) und die auf die erste Begrenzungsfläche (9) auftreffende Strahlung ist.4. A method for determining inner wall temperatures in multi-walled vessels according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the temperature of the gaseous medium ( 33 ) by using the relationship is determined, the measured effective radiation of the inner wall ( 9 ) for a wavelength λ, the degree of surface blackness of the inner wall ( 9 ) with respect to the wavelength λ, (T in ) the radiation density of the absolutely black body as a function of the temperature T in the inner wall ( 9 ) the absorption property of the gaseous medium ( 33 ), the blackness of the gaseous medium ( 33 ) in relation to the wavelength λ, the radiation density of the absolutely black body at the temperature T M of the gaseous medium ( 33 ) and the the first boundary surface ( 9 ) is radiation. 5. Verfahren zur Bestimmung von Innenwandtemperaturen bei mehrwandigen Gefäßen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Beziehung für vier verschiedene Strahlungsfrequenzen, also vier ver­ schiedene Wellenlängen, aufgestellt, und das daraus resul­ tierende Gleichungssystem mit vier Gleichungen und vier Un­ bekannten gelöst wird, wobei die Temperatur der Innenwand (9), die Temperatur des gasförmigen Mediums (33) und die Absorptions- und Schwärzeeigenschaften des gasförmigen Mediums (33) als Lösung anfallen.5. A method for determining inner wall temperatures in multi-walled vessels according to one of claims 1 to 4, characterized in that the relationship for four different radiation frequencies, i.e. four different wavelengths, set up, and the resulting system of equations is solved with four equations and four unknowns, the temperature of the inner wall ( 9 ), the temperature of the gaseous medium ( 33 ) and the absorption and blackness properties of the gaseous medium ( 33 ) arise as a solution. 6. Verfahren zur Bestimmung von Innenwandtemperaturen bei mehrwandigen Gefäßen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der Innenwand (20) und gegebenenfalls die Temperatur des gasförmigen Mediums (34) durch Messung der Ab­ strahlung der Innen- (20) und der Außenwand (21) für zumin­ dest je drei Strahlungsfrequenzen bestimmt werden.6. A method for determining inner wall temperatures in multi-walled vessels according to one or more of claims 1 to 5, characterized in that the temperature of the inner wall ( 20 ) and optionally the temperature of the gaseous medium ( 34 ) by measuring the radiation from the inside ( 20 ) and the outer wall ( 21 ) can be determined for at least three radiation frequencies. 7. Verfahren zur Bestimmung von Innenwandtemperaturen bei mehrwandigen Gefäßen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der Innenwand (20) und gegebenenfalls die Temperatur des gasförmigen Mediums (34) durch Messung der Ab­ strahlung der Innen- (20) und der Außenwand (21) für vier Strahlungsfrequenzen unter Ausnutzung der Beziehung zwischen der Innen- und Außenwandtemperatur, gemessener Strahlung der Innenwand (20), gemessener Strahlung der Außenwand (21), der Temperatur des gasförmigen Mediums (34) und den Strahlungs­ absorptionseigenschaften des gasförmigen Mediums (34) be­ stimmt werden.7. A method for determining inner wall temperatures in multi-walled vessels according to one or more of claims 1 to 6, characterized in that the temperature of the inner wall ( 20 ) and optionally the temperature of the gaseous medium ( 34 ) by measuring the radiation from the inside ( 20 ) and the outer wall ( 21 ) for four radiation frequencies using the relationship between the inner and outer wall temperature, measured radiation of the inner wall ( 20 ), measured radiation of the outer wall ( 21 ), the temperature of the gaseous medium ( 34 ) and the radiation absorption properties of the gaseous medium ( 34 ) be determined. 8. Verfahren zur Bestimmung von Innenwandtemperaturen bei mehrwandigen Gefäßen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Beziehung sowie die Beziehung wobei die gemessene effektive Strahlung der Außenwand (21) für eine Wellenlänge λ, der Grad der Oberflächenschwärze der Außenwand (21) in bezug auf die Wellen­ länge λ, (Taus) die Strahlungsdichte des absolut schwarzen Körpers in Abhängigkeit von der Temperatur der Außenwand (21) Taus in bezug auf die Wellenlänge λ, die Absorptionseigenschaft des gasförmigen Mediums (34) in bezug auf die Wellenlänge λ, der Schwärzegrad des gas­ förmigen Mediums in bezug auf die Wellenlänge λ und die auf die zweite Begrenzungsfläche (21) auftreffende Strahlung ist, für je vier verschiedene Strahlungsfrequenzen, also vier verschiedene Wellenlängen, aufgestellt und das daraus resul­ tierende Gleichungssystem mit acht Gleichungen und acht Unbe­ kannten gelöst wird, wobei die Temperatur der Innen- (20) und der Außenwand (21), die Temperatur des gasförmigen Mediums (34) und die Absorptions- und Schwärzeeigenschaften des gas­ förmigen Mediums (34) als Lösung anfallen.8. A method for determining inner wall temperatures in multi-walled vessels according to one or more of claims 1 to 6, characterized in that the relationship as well as the relationship the measured effective radiation of the outer wall ( 21 ) for a wavelength λ, the degree of surface blackness of the outer wall ( 21 ) in relation to the wavelength λ, (T off ) the radiation density of the absolutely black body as a function of the temperature of the outer wall ( 21 ) T off in relation to the wavelength λ, the absorption property of the gaseous medium ( 34 ) in relation to the wavelength λ, the degree of blackness of the gaseous medium in relation to the wavelength λ and the radiation incident on the second boundary surface ( 21 ) , for four different radiation frequencies, i.e. four different wavelengths, set up and the resulting system of equations is solved with eight equations and eight unknowns, the temperature of the inner ( 20 ) and the outer wall ( 21 ), the temperature of the gaseous medium ( 34 ) and the absorption and blackening properties of the gaseous medium ( 34 ) as a solution len. 9. Temperaturmeßsystem zur Bestimmung von Innentemperaturen bei mehrwandigen Gefäßen, insbesondere Hochtemperaturaggre­ gaten wie z. B. Öfen in der Metallurgie oder der chemischen Verfahrenstechnik, mit zumindest einer Innen- (9) und einer Außenwand (10) sowie einem gasförmigen Medium (33), z. B. Luft, zwischen der Innen- (9) und Außenwand (10), insbeson­ dere nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß es zumindest ein Pyrometer (15) zur Messung der Abstrah­ lung der Innenwand (9) und eine Temperaturmeßeinrichtung (11 oder 27) zur Bestimmung der Temperatur der Außenwand (10) aufweist.9. Temperature measuring system for determining internal temperatures in multi-walled vessels, in particular high-temperature units such as B. furnaces in metallurgy or chemical engineering, with at least one inner ( 9 ) and one outer wall ( 10 ) and a gaseous medium ( 33 ), for. B. air, between the inner ( 9 ) and outer wall ( 10 ), in particular according to one or more of claims 1 to 8, characterized in that there is at least one pyrometer ( 15 ) for measuring the radiation development of the inner wall ( 9 ) and a temperature measuring device ( 11 or 27 ) for determining the temperature of the outer wall ( 10 ). 10. Temperaturmeßsystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Pyrometer (15) zumindest ein Interferenzfilter (16) zur Frequenzselektion der Strahlung aufweist.10. Temperature measuring system according to claim 9, characterized in that the pyrometer ( 15 ) has at least one interference filter ( 16 ) for frequency selection of the radiation. 11. Temperaturmeßsystem nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß es zumindest ein nicht berührungsfrei messendes Tempera­ turmeßelement, z. B. ein Thermopaar (11) oder einen tempera­ turabhängigen Widerstand, aufweist. 11. Temperature measuring system according to claim 9 or 10, characterized in that there is at least one non-contact measuring temperature measuring element, for. B. a thermocouple ( 11 ) or a temperature-dependent resistor. 12. Temperaturmeßsystem nach Anspruch 9, 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß es zumindest je ein Pyrometer (24) zur Messung der Strah­ lung der Innenwand (20) und zumindest je ein Pyrometer (27) zur Messung der Strahlung der Außenwand (21) aufweist.12. Temperature measuring system according to claim 9, 10 or 11, characterized in that there is at least one pyrometer ( 24 ) for measuring the radiation of the inner wall ( 20 ) and at least one pyrometer ( 27 ) for measuring the radiation of the outer wall ( 21 ) having. 13. Temperaturmeßsystem nach Anspruch 9, 10, 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Auswerteeinheit (8) aufweist.13. Temperature measuring system according to claim 9, 10, 11 or 12, characterized in that it has an evaluation unit ( 8 ). 14. Temperaturmeßsystem nach einem oder mehreren der Ansprü­ che 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinheit (8) als Einchiprechner, z. B. als Mikrokontroller oder als Mehrchiprechner, insbesondere als ein Einplatinenrechner oder als Automatisierungsgerät, aus­ gebildet ist.14. Temperature measuring system according to one or more of the claims 9 to 13, characterized in that the evaluation unit ( 8 ) as a single-chip computer, for. B. is formed as a microcontroller or as a multi-chip computer, in particular as a single-board computer or as an automation device. 15. Temperaturmeßsystem nach einem oder mehreren der Ansprü­ che 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinheit (8) als steuerprogrammierbare Steue­ rung, als VME-Bussystem oder als Industrie-PC, ausgebildet ist.15. Temperature measuring system according to one or more of claims 9 to 14, characterized in that the evaluation unit ( 8 ) is designed as a control programmable control, as a VME bus system or as an industrial PC.
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