 |
|
 |
| Автор |
Сообщение
|
Александр Бацулин
Зарегистрирован: Пт 17 Февраль 2006, 19:20
Сообщения: 928
Регион: Москва
|
 Добавлено:
Вс 6 Декабрь 2009, 18:45
|
  |
SashBatsHomeLabs представляет...
Предложен простой способ определения эффективности бытовых печей и описан минимальный набор оборудования, позволяющий это сделать. Оценены погрешности измерений. Оценено количество теплоты, уносимое из печи при незакрытой задвижке. Выведены основные формулы, используемые при анализе эффективности работы печей, сделан акцент на физический смысл выражений и коэффициентов. Показана некорректность усреднения данных, полученных газоанализатором, для расчета эффективности бытовых печей периодического действия. Для широкого круга заинтересованных читателей.
СОДЕРЖАНИЕ
1. Теоретическая часть
1.1 Влажность древесины
1.2 Теплота сгорания древесины
1.3 Удельный объем воздуха и отходящих газов
1.4 Теплоемкость воздуха и отходящих газов
1.5 КПД печи
1.5.1 Анализ выражений для КПД
1.5.2 Сравнение с формулой Зигерта, европейский стандарт
2. Экспериментальная часть
2.1 Печь
2.2 Термометр
2.3 Анемометр
2.4 Весы
2.5 Проведение эксперимента
3. Обработка экспериментальных данных
3.1 Коррекция данных скорости входящего воздуха
3.2 Расчет потока входящего воздуха и его приведение к нормальным условиям
3.3 Выделение периода горения топлива и периода остывания печи
3.4 Определение среднего значения коэффициента избытка воздуха αсредн
и нахождение вида зависимости α от времени
3.5 Расчет величины потерь тепла при горении и вычисление КПД печи
3.6 Оценка погрешностей измерений
3.7 Расчет величины потерь тепла после окончания процесса горения
4. Выводы
5. Литература
6. Приложение
6.1 Вывод формул для расчета удельных объемов воздуха и отходящих газов
6.2 Вывод формул для расчета КПД печи
6.3 Переводные коэффициенты основных физических величин
Окончательная версия статьи-
Скачать
|
_________________
Здесь могла бы быть ваша реклама.
| Описание: |
|
| Размер файла: |
47.81 КБ |
| Просмотров: |
1257 раз(а) |
|
|
|
   |
|
Евгений Колчин
Зарегистрирован: Чт 3 Октябрь 2002, 06:26
Сообщения: 10078
Регион: Москва
|
| Добавлено:
Вс 6 Декабрь 2009, 20:57
|
|
Александр, молодца, фундаментально!
Хотелось бы немного пояснений по
3.7 Расчет величины потерь тепла после окончания процесса горения.
Непонятка все же с СО2max 
В Делта и Тесто для России установлено 20,3% (в Делта величина не изменяемая)
О2max=20.9%
сл. β=0,03
В справочнике дают СО2max-20,5 при β- 0,04
|
_________________
************************************
Последний раз редактировалось: Евгений Колчин (Вс 6 Декабрь 2009, 21:26), всего редактировалось 1 раз |
|
   |
|
Александр Бацулин
Зарегистрирован: Пт 17 Февраль 2006, 19:20
Сообщения: 928
Регион: Москва
|
| Добавлено:
Вс 6 Декабрь 2009, 21:14
|
|
Так вроде - это просто - интеграл мощности по времени = энергия.
Мощность = поток*теплоемкость*разность т-р.
Поконкретнее, вопрос в чем?
|
_________________
Здесь могла бы быть ваша реклама.
|
|
|
|
Евгений Колчин
Зарегистрирован: Чт 3 Октябрь 2002, 06:26
Сообщения: 10078
Регион: Москва
|
| Добавлено:
Вс 6 Декабрь 2009, 21:28
|
|
разность температур?
если принять поток и теплоемкость констант
а насколько точно измерение скорости по краю коробки
может по верху больше-меньше ?
может точнее диффузор с центральным расположением прибора?
|
_________________
************************************
|
|
|
|
Александр Бацулин
Зарегистрирован: Пт 17 Февраль 2006, 19:20
Сообщения: 928
Регион: Москва
|
| Добавлено:
Пн 7 Декабрь 2009, 03:57
|
|
| Евгений Колчин писал(а): |
разность температур?
если принять поток и теплоемкость констант |
Что Вы имеете ввиду? теплоемкость можно посчитать константой, а поток и разность т-р меняются по ходу остывания печи.
| Цитата: |
а насколько точно измерение скорости по краю коробки
может по верху больше-меньше ?
может точнее диффузор с центральным расположением прибора? |
В ходе предварительных опытов я пробовал подносить прибор со всех сторон и в центре - показания отличались не более чем на 0,1-0,2 мс.
Безусловно есть наверное более точные методы измерения, но для начала можно и так попробовать.
|
_________________
Здесь могла бы быть ваша реклама.
|
|
|
|
Евгений Колчин
Зарегистрирован: Чт 3 Октябрь 2002, 06:26
Сообщения: 10078
Регион: Москва
|
| Добавлено:
Пн 7 Декабрь 2009, 11:31
|
|
т.е. это условная формула "выдувания сквозного канала"? всей печи
Значительно ли поменяется поток при одних и тех же условиях (открытых ЗП и ПД) со снижением температуры в топливнике?
А не мал ли объем отходящих газов на 12 кг при избытке воздуха 2.2?
|
_________________
************************************
|
|
|
|
Александр Бацулин
Зарегистрирован: Пт 17 Февраль 2006, 19:20
Сообщения: 928
Регион: Москва
|
| Добавлено:
Пн 7 Декабрь 2009, 12:57
|
|
Евгений, в вашем сообщении про коэффициенты - непонятные значки - что-то не отобразилось. В принципе концентрация СО2 макс как таковая нам не так уж важна. Можно просто снимать избыток воздуха и температуры и пересчитывать после в любой электронной таблице.
| Цитата: |
| т.е. это условная формула "выдувания сквозного канала"? всей печи |
Ну, можно и так сказать. Печь протоплена, ничего не горит. Задвижка и поддувальная дверка открыты - фактически это калорифер - греем воздух. Меряем его поток (от времени) и разность т-р (от времени) - помножаем на теплоемкость - получаем тепловую мощность этого потока (кВт). Численно интегрируем - находим площадь под кривой - получаем сколько тепла (кВтчас) вынесено за период времени (по которому интегрировали).
Можно таким образом проверить работу газовой вьюшки прямым измерением.
| Цитата: |
| А не мал ли объем отходящих газов на 12 кг при избытке воздуха 2.2? |
Это что вы имеете ввиду, в каком месте?
|
_________________
Здесь могла бы быть ваша реклама.
|
|
|
|
Евгений Колчин
Зарегистрирован: Чт 3 Октябрь 2002, 06:26
Сообщения: 10078
Регион: Москва
|
| Добавлено:
Пн 7 Декабрь 2009, 23:59
|
|
Сидел читал, считал ... слишком как то 
Попробовал пересчитал по простому.
Зная основные исходные данные потери с УГ можно посчитать, как объем газов, приведенный к температуре, на среднюю теплоемкость при температуре от 120-200*С и на разность температур исходящей и входящей.
Q2=c*V*(tг-tв) примем tг=175*С за период 5-35 мин.
тогда 0.25*15,8*155=612 ккал/кг
q=(Q2/Qр)*100%=(612/3476)*100= 17.6%
КИТ=82.4% (без учета хим.недожога)
Второй расчет по Равич (упрощенная методика).
При a=2.21 находим близкое по таблице состава продуктов полного сгорания древесины СО2=9.3%
Будем считать, что горение идет полное и СО не превышает 0.5% (условно)
По таблице находим коэф. Z=9.0
считаем
q2=0,01*(tг-tв)*Z=0,01*155*9,0=14%
зная уже СО2 и СО можем посчитать потери на химический недожог
q3=[90*СО/(СО2+СО)]=[90*0.5/(9.3+0.5)]=4,6% (условно)
КИТ=81.4%
Второй считаю более правильный, но еще правильней лучше считать по реально замеренному составу ДГ.
|
_________________
************************************
|
|
|
|
Александр Бацулин
Зарегистрирован: Пт 17 Февраль 2006, 19:20
Сообщения: 928
Регион: Москва
|
| Добавлено:
Вт 8 Декабрь 2009, 07:08
|
|
| Цитата: |
Q2=c*V*(tг-tв) примем tг=175*С за период 5-35 мин.
тогда 0.25*15,8*155=612 ккал/кг |
А что такое 15,8? Масса, у меня 12,8 кг.
С методикой Равича не знаком. Но СО - 0,5% вроде это много. И потом сразу вопрос - это на протяжении всего горения или в какой-то момент.
А потом дело вот в чем. Использовать все эти средние величины (температуры, концентрации) не очень корректно, так как они меняются и не являются аддитивными, точно также как нельзя усреднять КПД. Особенно в печах периодического действия.
Конечно, как-то оценить по ним можно. Но точно также можно и сказать -что КПД всех печей около 80% и вообще ничего не считать. Вопросы возникают, если сравнивать две похожие печи.
| Цитата: |
| но еще правильней лучше считать по реально замеренному составу ДГ. |
Это будет "наипримейший" способ.
Да, но тогда газоанализатор должен измерять О2, СО и Н20. потом, исходя из этого надо вычислить текущую теплоемкость. Замерить текущий поток газов и текущую температуру. Все это перемножить - получить зависимость мощности потерь от времени. А за тем площадь под этой кривой и будет искомая величина потерь.
Собственно я для того это все и затевал - что думаю при использовании анемометра можно приблизиться к "прямому" способу, и уйти от усреднений.
|
_________________
Здесь могла бы быть ваша реклама.
Последний раз редактировалось: Александр Бацулин (Вт 8 Декабрь 2009, 08:05), всего редактировалось 1 раз |
|
|
|
Александр Бацулин
Зарегистрирован: Пт 17 Февраль 2006, 19:20
Сообщения: 928
Регион: Москва
|
| Добавлено:
Вт 8 Декабрь 2009, 08:01
|
|
А потом, Евгений, Вы как-то хитро сделали 
По первой методике не учли недожег, а по второй учли. Видимо это чтобы расхождение уменьшить  .
Я его не учитывал, у меня нет анализатора. Я там указал - пренебрежем недожегом.
По второй - то почти совпало . 86% и 85,1 у меня. Но дело не в конкретных числах, а в том какая методика более адекватна для наших задач.
|
_________________
Здесь могла бы быть ваша реклама.
|
|
|
|
Евгений Колчин
Зарегистрирован: Чт 3 Октябрь 2002, 06:26
Сообщения: 10078
Регион: Москва
|
| Добавлено:
Вт 8 Декабрь 2009, 09:08
|
|
Александр, 15.8 - объем газов в трубе с кг топлива.
0.5%СО я взял чисто условно, на самом деле там скорее всего было не более 0.1%
Первый рассчет я взял у Лукашевича. Он очень примерный. А вот у Равич (1958 и 1966 книги) ближе к действительности.
Если взять у Семенова, то цифра получается примерно 84%, но там такая заумная формула и приводить ее на форуме сложно. По составленной таблице только уже считаю. Но опять же исходя из вами замеренного a=2.21 и с таблиц у Равич.
Вопрос стоит определения конца периода горения. В Евростандарте это определено в 4%СО2 или четверть от пикового значения. Если заканчивать раньше, то придется замерять остаток огарков.
Чернов сейчас проводит испытания печи и держит газовый анализ от 5 минуты до достижения 4%СО2. Средний КПД колеблется до 80% это по газоанализатору. Хотя они то же особо ему не верят, а используют его только непосредственно для измерения состава газов. Расчет делают по таблице с формулами, заполняя ячейки с таблиц газоанализатора.
Поэтому он хоть и назван КПД (тепловой баланс печи), но все же больше отражает именно КИТ. А вот замерив (посчитав) теплоотдачу печи на сутки при затраченном топливе, определить распределение температур по поясам печи и просчитать коэфициент неравномерности ее, то уже можно сказать насколько хороша печь.
Согласен полностью, что сказать о печи хорошая - ничего не сказать. Нужна единая методика испытаний, которой в принципе и нет.
|
_________________
************************************
|
|
|
|
Александр Бацулин
Зарегистрирован: Пт 17 Февраль 2006, 19:20
Сообщения: 928
Регион: Москва
|
| Добавлено:
Вт 8 Декабрь 2009, 14:44
|
|
Судя по количеству участников в обсуждении этой темы
народ "запуган интегралом". Видимо надо быть ближе к народу. Попробую на примере выяснения, что концентрация - неаддитивная величина.
Допустим у нас есть литр спирта (1 л, 80%) и ведро воды (10 л., 0% сприрта).
Теперь мы все смешаем и усредним концентрацию - получаем 11 литров. (80%+0%)/2=40%. 11 литров водки однако. Но, думаю, на объекте за такое усреднение можно и по рогам получить.
А вот пример аддитивной величины. У Коли есть 1 бутылка водки, у Пети еще одна, а у ВасильПетровича - 3. Всего у ребят - 5 бутылок. (на троих).
Так же и с концентрацией СО - очень сомнительные усреднения (даже евростандарте).
|
_________________
Здесь могла бы быть ваша реклама.
|
|
|
|
Александр Бацулин
Зарегистрирован: Пт 17 Февраль 2006, 19:20
Сообщения: 928
Регион: Москва
|
| Добавлено:
Вт 8 Декабрь 2009, 14:52
|
|
| Евгений Колчин писал(а): |
Вопрос стоит определения конца периода горения. |
У меня этот момент практически точно соответствует максимуму тепловой мощности потока ДГ. После этого мощность очень резко спадает. Довольно удобно. Думаю вопрос начала горения не так важен, поскольку дельта Т там близка к нулю - поправка небольшая. Важно только чтобы альфа не зашкалил в бесконечность.
|
_________________
Здесь могла бы быть ваша реклама.
|
|
|
|
Александр Бацулин
Зарегистрирован: Пт 17 Февраль 2006, 19:20
Сообщения: 928
Регион: Москва
|
| Добавлено:
Вт 8 Декабрь 2009, 17:17
|
|
Заметил ошибку в статье при определении теплоты сгорания по евростандарту. По слабоумию не заметил различия между влажностью и долей влаги в образце.
Таким образом, теплота сгорания абсолютно сухой древесины по евростандарту EN15250 составляет 5562 ккал/кг. В отечественной литературе приводятся значения порядка 4500 ккал/кг. Вопрос требует уточнения.
В статье ошибочно посчитал 5338 ккал/кг.
|
_________________
Здесь могла бы быть ваша реклама.
| Описание: |
|
Скачать |
| Название файла: |
Теплота_ сгорания_евростандарт.rar |
| Размер файла: |
12.46 КБ |
| Скачено: |
906 раз(а) |
|
|
|
|
Евгений Колчин
Зарегистрирован: Чт 3 Октябрь 2002, 06:26
Сообщения: 10078
Регион: Москва
|
| Добавлено:
Вт 8 Декабрь 2009, 17:23
|
|
Да все одно непонятные дрова в Европе. Лес там другой чтоль?
Да и еще, Александр. Может есть смысл добавить температуру в помещение и сводные таблицы по замерам в ДТ, чтоб не скользить по графику с дельта.
|
_________________
************************************
|
|
|
|
Александр Бацулин
Зарегистрирован: Пт 17 Февраль 2006, 19:20
Сообщения: 928
Регион: Москва
|
| Добавлено:
Вт 8 Декабрь 2009, 17:31
|
|
Да по дровам непонятка конкретная - т.е что толку вычислять доли процентов, когда здесь расхождение в десятки процентов.
В смысле исходные данные? Может как нибудь добавлю, только зачем?
У меня еще есть 2 необсчитанных опыта. Обсчитаю их по этой методе, и тогда все таблицы и графики.
|
_________________
Здесь могла бы быть ваша реклама.
|
|
|
|
Евгений Колчин
Зарегистрирован: Чт 3 Октябрь 2002, 06:26
Сообщения: 10078
Регион: Москва
|
| Добавлено:
Вт 8 Декабрь 2009, 17:39
|
|
Мне как то удобней когда данные на виду, а график сам собой.
Хотя бы средняя температура газов в ДТ и воздуха на горение, а то на улице есть и по окончанию опыта потеплело
|
_________________
************************************
|
|
|
|
Александр Бацулин
Зарегистрирован: Пт 17 Февраль 2006, 19:20
Сообщения: 928
Регион: Москва
|
| Добавлено:
Вт 8 Декабрь 2009, 21:33
|
|
| Евгений Колчин писал(а): |
Второй расчет по Равич (упрощенная методика).
При a=2.21 находим близкое по таблице состава продуктов полного сгорания древесины СО2=9.3%
Будем считать, что горение идет полное и СО не превышает 0.5% (условно)
По таблице находим коэф. Z=9.0
считаем
q2=0,01*(tг-tв)*Z=0,01*155*9,0=14% |
Вот еще что в голову пришло. Итак величина почти совпала -это прекрасно. Но само значение а=2,21 (реальный средний избыток воздуха) можно получить только по анемометру. Если усреднить показания газоанализатора то будет a=3,2 (или что-то подобное) в зависимости от хода кривой альфа, см табл. 3
А что за книга Равич? есть в электронном виде?
Температуру на улице с статье я привел для того чтобы обратить внимание, что испытывая одну и туже печь при разных наружных т-х можно получить разные результаты. Надо это тоже иметь ввиду.
|
_________________
Здесь могла бы быть ваша реклама.
|
|
|
|
Евгений Колчин
Зарегистрирован: Чт 3 Октябрь 2002, 06:26
Сообщения: 10078
Регион: Москва
|
| Добавлено:
Вт 8 Декабрь 2009, 21:41
|
|
Если использовать газоанализатор, то и не надо избыток с него брать, а только состав газов. Можно А потом посчитать или снять с таблиц.
А улицу ты нагрел
|
_________________
************************************
Последний раз редактировалось: Евгений Колчин (Вт 8 Декабрь 2009, 23:23), всего редактировалось 1 раз |
|
|
|
Александр Бацулин
Зарегистрирован: Пт 17 Февраль 2006, 19:20
Сообщения: 928
Регион: Москва
|
| Добавлено:
Вт 8 Декабрь 2009, 23:01
|
|
Читаю Равича. Классная книжка. Приятно, что кое-что что я посчитал - совпадает.
В частности отпал вопрос по СО2мах. 20,5% - это в сухих продуктах сгорания.
Только нам это все равно по барабану.
|
_________________
Здесь могла бы быть ваша реклама.
|
|
|
|
|
|
|
Следующая тема
Предыдущая тема
Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете голосовать в опросах
Вы не можете добавлять приложения в этом форуме
Вы можете скачивать файлы в этом форуме
|
|
