Measurement of a temperature profile of a hot gas is made using the Spectral Remote Sensing (SRS) method. Emphasis is placed on the accuracy of the SRS method in a test furnace with intense radiation emerging from the walls. Kerosene is used as the fuel and a 2m long STS tube is employed as the test section for experimental investigation. Spectral intensities emitted from the combustion gas are measured at $7cm^{-1}$ intervals from 2045 to $2451cm^{-1}$.
When viewing the hot rear wall through the hot gas, spectral intensities are generally increased by the strong emission from the wall; however, they are diminished by the gas for the range where the strong $CO_2$ absorption band exists. In calculating spectral intensity, the CK-based WNB model is used for the advantage of saving computation time without sacrificing accuracy compared with the LBL (line-by-line) method. By minimizing the error between the measured spectral intensities and the computed ones, the temperature profile along the line-of-sight is recovered. To demonstrate the SRS method, the recovered temperatures are compared with measured temperatures using thermocouples. As a result, the recovered temperature profile and measured temperatures are in good agreement within an error of 4%. Especially, the hot rear wall is found to affect the overall performance of the SRS method significantly through heavily weighted Plank distribution there.
The SRS method proves to be more promising in determining the temperature distribution of the gas with a reasonable accuracy when applied to industrial furnaces with the hot rear wall.
Spectral Remote Sensing(SRS)을 이용하여 테스트 튜브 내 연소가스의 온도분포를 측정하였다. 테스트 튜브의 뒷벽으로부터 강한 방사가 SRS의 역계산 성능에 미치는 영향을 주로 살펴보았다. 이러한 목적을 위해 2m 길이의 테스트 튜브가 사용되었고, 케로신(Kerosene)을 연료로 사용하였다. 역계산을 위해 연소가스로부터 방사된 파장별 복사강도는 $2045~2451cm^{-1}$까지의 파장대를 $7cm^{-1}$간격으로 측정하였다.
고온가스를 통해 뜨거운 뒷벽을 바라보았을 때, 파장별 복사강도는 뒷벽의 강한 방사로 인해 전체적으로 증가하였다. 그러나 $CO_2$ 흡수밴드가 강하게 존재하는 영역의 경우 파장별 복사강도는 가스체에 의해 흡수되어 감소한다. 복사강도의 계산에 있어, line-by-line(LBL) 방법에 비교하여 상당한 정확성과 계산시간을 줄일 수 있는 장점이 있는 CK-based WNB 모델이 사용되었다. 역계산 과정의 경우, 측정된 파장별 복사강도와 계산된 복사강도의 오차를 최소화시켜가면서 시선방향(line-of-sight)의 가스 온도분포를 결정하게된다. SRS방법을 검증하기 위해, 역계산된 온도분포는 열전대(thermocouple)를 이용해 실측한 온도와 비교되었다. 결과를 통해, 역계산 된 온도분포와 측정된 온도분포는 4%이내의 오차로 잘 일치한다. 특별히, 고온의 뒷벽은 그곳에서 Plank 분포의 높은 가중치로 인해, 전체적인 SRS 역계산 성능에 중요한 영향을 주는 것으로 나타났다.
따라서, 향후 SRS방법은 뒷벽이 고온인 실제 산업노에 적용시, 상당한 정도의 정확성을 가지고 가스체의 온도 역계산을 할 수 있을 것으로 기대된다.
