Badanie maszyn

Laboratorium

Ćwiczenie 44

Pomiar nagrzewnicy powietrza

Michał Balicki 181539

		Obciążenie - 4 bary
	tpz	tpg	tsp	CO2	CO
	˚C	˚C	˚C	%	ppm
1	21	77,8	242	7,04	484
2	21	84,4	303	7,19	493
3	21	88,2	345	7,26	460
4	21	90,2	375	7,26	428
5	21	91,5	392	7,26	412
6	21	92,2	405	7,26	441
Średnie	21	87,38333		7,211667	453

		Obciążenie - 5 barów
	tpz	tpg	tsp	CO2	CO
1	21	95,1	417	8,43	116
2	21	98,2	430	8,21	82,1
3	21	100,2	440	8,14	77
4	21	102,2	448	8,14	72
5	21	103,2	454	8,14	71
6	21	103,7	458	8,14	70
Średnie	21	100,4333	441,1667	8,2	81,35

			Obciążenie - 6 barów
	tpz	tpg	tsp	CO2	CO	O2	mp	Δmp
1	21	105,7	463	9,09	29	8,6	9,90	0,49
2	21	108,4	472	9,02	18	8,7
3	21	110,9	479	9,02	16	8,7
4	21	112,2	484	9,02	15	8,7
5	21	112.9	488	9,02	14	8,7
6	21	113.4	490	9,02	14	8,7	9,41
Średnie	21	72,86667	479,3333	9,031667	17,66667	8,683333

	4bar	5 bar	6bar
	pd	w	pd
	Pa	m/s	Pa
VI	41	9,150093	48
V	52	10,3047	58
IV	47	9,796761	53
0	40	9,037818	45
III	41	9,150093	48
II	38	8,808975	44
I	39	8,92413	41
	w sred	9,310367	w sred

Przykład obliczeń dla drugiego obciążenia 5 bar:

• Strumień paliwa:

$${\dot{B}}_{\text{pal}} = \frac{\Delta M_{\text{pal}}}{\tau} = \frac{0,44}{300} = 0,00146\ \frac{\text{kg}}{s}$$

• Strumień ciepła dostarczonego do nagrzewnicy:

$$\dot{Q_{\text{pal}}} = {\dot{B}}_{\text{pal}} \bullet Q_{w}^{r} = 0,00146\ \bullet 46300 = 67,9\ \text{kW}$$

• Gęstość powietrza gorącego:

$$\rho_{\text{pg}} = \frac{P_{0}}{R_{p}T_{\text{pg}}} = \frac{101300}{287 \bullet (273 + 100,43)} = 0,945\ \frac{\text{kg}}{m^{3}}$$

• Prędkość gorącego powietrza w każdym punkcie:

$$w_{\text{pg}1} = \sqrt{\frac{2P_{d1}}{\varrho_{\text{pg}}}} = \sqrt{\frac{2 \bullet 48}{0,945}} = 10,078\ \frac{m}{s}$$

• Prędkość średnia gorącego powietrza:

$$w_{\begin{matrix} \text{pg}\ s\text{red} \\ \\ \end{matrix}} = \frac{\sum_{}^{}w_{\text{pg}\ i}}{7}\ = 10,077\ \frac{m}{s}$$

• Strumień objętościowy powietrza gorącego:

$$q_{v,\text{pg}} = w_{\begin{matrix} \text{pg}\ s\text{red} \\ \\ \end{matrix}} \bullet A = 10,077 \bullet \frac{3,14 \bullet {0,25}^{2}}{4} = 0,494\ \frac{m^{3}}{s}$$

• Wydajność cieplna agregatu:

$${\dot{Q}}_{\text{pg}} = {q_{v,\text{pg}} \bullet \rho}_{\text{pg}} \bullet c_{p}\left( t_{\text{pg}} - t_{\text{pz}} \right) = 0,494 \bullet 0,945 \bullet 1,005\left( 100,43 - 21 \right) = 37,308\ \text{kW}$$

• Strata kominowa:

$$S_{k} = \frac{\sigma\left( t_{s} - t_{o} \right)}{CO_{2}}$$

σ = 0, 00875 • CO₂ + 0, 51 = 0, 00875 • 8, 2 + 0, 51 = 0, 582

$$S_{k} = \frac{0,582\left( 441,166 - 21 \right)}{8,2} = 29,808\ \%$$

• Ciepło oddane w stracie kominowej:

$$Q_{k} = \dot{Q_{\text{pal}}} \bullet S_{k} = 67,9 \bullet 0,29808 = 20,24\ \text{kW}$$

• Reszta strat:

$$Q_{r} = \dot{Q_{\text{pal}}} - Q_{k} - Q_{\text{pg}} = 67,9 - 20,24 - 37,172 = 10,351\ \text{kW}$$

• Sprawność nagrzewnicy:

$$\eta = \frac{Q_{\text{pg}}}{Q_{\text{pal}}} \bullet 100 = \frac{37,308}{67,9} \bullet 100 = 54,946\ \%$$

• Jednostkowe zużycie paliwa:

$$b = \frac{{\dot{B}}_{\text{pal}}}{Q_{\text{pg}}} = \frac{0,00146}{37,308} = {3,9133 \bullet 10}^{- 5}\frac{\text{kg}}{\text{kJ}} = \ 0,039\ \frac{\text{kg}}{\text{MJ}}$$

• Obciążenie agregatu:

$$Q_{\text{nom}} = 188280\frac{\text{kJ}}{h}$$

$$\Theta = \frac{Q_{\text{pg}}}{Q_{\text{nom}}} = \frac{37,308}{\frac{188280}{3600}} = 0,713$$

3.Tabela wynikowa

		Obciążenie:
		4 bar
Bpal	kg/s	0,0014
Qpal	kW	64,82
ρpg	kg/m^3	0,979406
wpg	m/s	9,310367
qvpg	m^3/s	0,45679
Qpg	kW	29,84726
σ	-	0,573102
Sk	%	-1,66884
Qk	kW	-1,08174
Qr	kW	36,05449
η	%	46,04637
b	kg/MJ	4,69E-05
Θ	-	0,570693

4.Wykresy:

5. Wnioski

Najwyższą sprawność uzyskaliśmy przy ciśnieniu 5 bar wyniosła ona blisko 55%, przy zwiekszeniu cisnienia do 6 barow sprawność spadła. Na powyższych wykresach widać różne charakterystyki, niestety aby uzyskać zależność strumienia paliwa od strumienia powietrza mamy za mało punków pomiarowych i nie jesteśmy w stanie wykreślić krzywej. Na ostatniej charakterystyce można zauważyć, że sprawność rośnie wraz z zwiekszaniem obciążenia.