Отопительная техника и запчасти Riello 

Азбука горения

Измерение КПД горения


>> Вернуться к содержанию

4.1. Приборы

Для правильного измерения КПД горения требуются следующие приборы:

  1. Прибор для измерения двуокиси углерода СO2 или прибор для измерения O2 ;
  2. Прибор для измерения монооксида углерода CO (только для газового топлива);
  3. Прибор для измерения сажевого числа по шкале Бахараха (только для жидкого топлива);
  4. Термометр для измерения температуры участвующего в горении воздуха;
  5. Термометр для измерения температуры продуктов горения;
  6. Термометр для измерения температуры воды в котле;
  7. Хронометр.

Инструменты, перечисленные в пунктах 1-5, можно заменить многофункциональным устройством - газоанализатором (рис. 108).

Рисунок 108. Образец прибора для измерения КПД горения

 


4.2. Предварительные операции

Первоначально следует определить реальную полную тепловую мощность теплогенератора. Это можно сделать перемножив реально замеренный расход топлива с известной величиной низшей теплотворной способности используемого топлива.

В случае невозможности определения реального расхода топлива описанными ниже способами можно использовать заявленное производителем значение полезной тепловой мощности.

Найденное значение полной тепловой мощности должно быть меньше или равно максимальной полной тепловой мощности теплогенератора.

Методы измерения расхода как жидкого, так и газообразного топлива описаны далее.

 

 


4.2.1. Определение расхода жидкого топлива

Мы можем применить метод взвешивания и определить объём топлива, которое было взято из ёмкости горелкой за определённый период времени. Объём израсходованного топлива, отнесённый к времени эксперимента, даст нам расход топлива.

Есть более простой метод (с допуском 10%). Зная размер форсунки (форсунок) и величины давления распыления на форсунке по таблице форсунок мы можем определить расход топлива (обычно он выражается в кг/ч). Этот параметр умножают на величину низшей теплотворной способности и получают реальную полную тепловую мощность, выделяемую при горении.

Таблицы форсунок представлены в главе 5 для разных видов жидкого топлива. По таблицам можно определить расход жидкого топлива в зависимости от типоразмера форсунки и давления на топливном насосе горелки.


 

 

4.2.2. Определение расхода газообразного топлива

В системах, работающих на природном газе, расход топлива определяется по счётчику на подводящем газопроводе. Для вычисления реальной полной тепловой мощности необходимо перемножить замеренный расход газа и величину низшей теплотворной способности газа.

При считывании показаний счетчика рекомендуем обратить внимание на давление в данном газопроводе. Если газопровод находится под высоким давлением, то

необходимо учитывать сжимаемость газа. При сжатии объём газа уменьшается, но количество молекул остаётся неизменным, то есть увеличивается плотность.

В нашем случае показания счётчика, который показывает объём, будут ниже, чем реальный массовый расход,

где:

Ρ1 - давление газа при плотности δ1;

Р2 - давление газа при плотности δ2.

Далее приведена упрощённая формула (действительна, когда давление на счётчике больше 40 мбар) для корректировки считанного значения расхода (в зависимости от давления):

где:

Vvc - правильный расход газа (Нм³ /час);

Vvi - измеренный объёмный расход газа (Нм³ /час);

Ρ - давление газа на счётчике (мбар).

Другой простой способ для измерения реального расход газа состоит в использовании корректирующего коэффициента, который берётся из таблицы на стр. 135 (в зависимости от давления и температуры газа).

В системах, где счётчика нет, на питающий газопровод необходимо установить калиброванную диафрагму или использовать величину давления на головке горелки для приблизительной оценки расхода газа.


 

 

4.3. Условия и методы измерения

Измерения должны проводиться при устойчивом рабочем режиме теплогенератора (для водогрейных котлов - температура воды в котле 70°С) на максимальной мощности.

Для проведения измерений следуйте приведенным ниже инструкциям:

  1. Проделайте в дымоходе отверстие для измерительного зонда диаметром приблизительно 10 мм на расстоянии двух диаметров дымохода от теплогенератора (рис. 109).
  2. Перед проведением измерений убедитесь в том, что через зазор между измерительным зондом и краями отверстия в дымоход не попадает воздух из атмосферы (герметизируйте все щели, т.к. результаты измерений станут неточными).
  3. Выведите теплогенератор на устойчивый рабочий режим (температура воды в котле 70°С для водогрейных котлов).
  4. Для каждого отдельного параметра проводите не менее трёх измерений через равные интервалы времени, но не менее чем через 2 минуты.
  5. После окончания измерений герметизируйте отверстия, проделанные для испытаний.
  6. Запишите дату, когда проводились измерения. В качестве замеренного значения каждого отдельного параметра берётся среднее арифметическое от первых трех значащих измерений (измерения с аномальным отклонением от нормы не учитываются).
Рисунок 109. Точки для замера состава дымовых газов

 


4.4. Расчет кпд горения

КПД теплогенератора рассчитывается по следующей формуле (потери теплоты через теплоизоляцию теплогенератора принимается равным нулю).

где:

η - КПД теплогенератора;

Ps - тепловая мощность, теряемая уходящими дымовыми газами;

±2% - допуск, связанный с неточностью измерений и считывания результатов измерения параметров.

Как мы уже видели в параграфе 1.5.1, для определения потерь теплоты с уходящими дымовыми газами используется традиционная формула:

если известна концентрация свободного кислорода в дымовых газах, или:

если известна концентрация углекислого газа в дымовых газах;

где:

Ps - потери тепловой мощности с уходящими дымовыми газами [%];

Tf - температура дымовых газов (°С);

Та - температура воздуха, участвующего в горении (°С);

O2 - концентрация кислорода в сухих дымовых газах [%];

СO2 - концентрация углекислого газа в сухих дымовых газах [%];

А1, А2 и В - это эмпирические коэффициенты, которые приведены в таблице 37.

 

Таблица 37. Коэффициенты для расчета КПД горения

Топливо А1 А2 В
Метан 0,66 0,38 0,010
Сжиженный нефтяной газ 0,63 0,42 0,008
Дизельное топливо 0,68 0,50 0,007
Мазут 0,68 0,52 0,007

 

Оставим пока измеренное значение КПД горения и проверим концентрацию CO в дымо­вых газах. Концентрация CO измеряется для сухих продуктов горения при отсутствии воздуха. Чтобы процесс горения считался удовлетво­рительным она должна быть менее 0,1 %.

Концентрация CO в сухих дымовых газах без воздуха вычисляется по следующей формуле:

где:

СOm - это измеренное количество угарного газа;

СO2 теоретическое - это теоретическое количество углекислого газа;

СO2 измеренное - это измеренное количество углекислого газа.

В таблице 5 указан максимальный и рекомендуемый уровень СO2 для разных видов топлива.

Для теплогенераторов, работающих на жидком топливе, сажевое число по шкале Бахараха должно быть не больше 2 для дизельного топлива и не больше чем 6 для мазута.

 

 


4.4.1. Пример расчёта КПД горения

Давайте проверим следующие измеренные значения:

Измеренное СO2 - 9,6%

Температура дымовых газов Tfc - 170°С

Температура воздуха, участвующего в горении

Tа - 30°с

Измеренное СO - 80 ppm Теоретическое значение СO2 - 11,7%

Поскольку мы знаем количество СO2, присутствующего в дымовых газах, мы можем рассчитать потерю тепловой мощности с уходящими дымовыми газами:

КПД горения теплогенератора для полной тепловой мощности, при которой было произведено измерение, равно:

В заключение проверим концентрацию СO при условии сухих продуктов горения без воздуха:

Неравенство 0,0098% < 0,1% выполняется.


>> Вернуться к содержанию