Laboratorium z techniki cieplnej

Ćw. nr L3	Pomiar natężenia przepływu.	Ocena:
Zespół nr		Uwagi:
	MiIM II rok

1. Cel ćwiczenia.

Celem przeprowadzonego ćwiczenia była ocena pracy cieplnej kotła wodnego a także sporządzenie bilansu masowego i energetycznego.

2. Schemat kotła.

gaz spaliny

Kocioł

powietrze Q (otoczenie)

woda woda

wchodząca wychodząca

Aby ocenić pracę urządzeń cieplnych należy sporządzić bilanse energii. Następnie określa się wskaźniki podstawowe (np.: jednostkowe zużycie energii i sprawności cieplnej). Należy sporządzić bilans masy (Σ m substratów = Σ m produktów) oraz energii(Σ I substratów = Σ I produktów + Q strat).

3. Wyniki pomiarów.

	Stan gazomierza [m3]	Stan ciepłomierza [GJ]
Przed rozpoczęciem pomiaru	15,42	0,197
Po zakończeniu pomiaru	16,5	0,211

Numer pomiaru	CO2	O2	CO	SO2	NO2	λ	NO	tspalin
		%	%	ppm	ppm		ppm		ppm	°C
1.	8,9	5,3	45	0	0	1,33	43	122,8
2.	8,2	5,3	38	2	0	1,31	44	113,5
3.	9,2	4,6	32	0	0	1,28	47	113,4

Temperatura otoczenia t_otoczenia = 20,6°C

Czas trwania pomiaru = 32 min.

4. Wykonane obliczenia.

Wartości ρ_g, Q_w, Cp_powietrza, Cp_{spalin gazu ziemnego}, ρ_{powietrza suchego}, ρ_spalin, Cp_{gazu ziemnego} wyszukane w tablicach:

śr.
dla 273°K

śr. Cp_{spal. gazu ziem.} =

dla 20°C

śr. Cp_{gazu ziem.} =

Do obliczeń przyjąć można następujący skład gazu ziemnego z 10% nadmiarem powietrza:

CH4 = 96,54%

CO2 = 0,04%

N2 = 2,25%

C2H4 = 1,17%

Teoretyczną ilość tlenu O_t można obliczyć następująco:

Powietrze teoretyczne V₀ wynosi zatem:

Strumień gazu
:

Podczas pomiaru zużyto 1,08 m³ gazu.

Czas trwania pomiaru wynosił 32 min = 0,533h więc:

Strumień powietrza
wynosi więc:

Masa powietrza m_pow wynosi więc:

Zawilżenie gazu obliczyć można ze wzoru:

Aby obliczyć
i X skorzystać można ze wzorów:

MH₂O = 18

M_pow.such. = 0,21·32+0,79·28 = 28,8

Gęstość spalin mokrych wynosi zatem:

Strumień spalin mokrych wynosi zatem:

A więc masa spalin wynosi:

A więc masa gazu wynosi:

Można zatem zapisać bilans energetyczny kotła:

2,026 · 1,485 · 20,6 + 2,026 · 35600 + 11,46 · 1,297 · 220,6 + 0,197 = 0,211 + 0,078 · 1,369 · 116,56 + 0,078 · 0,00003 · 12640 +

Sprawność cieplną kotła obliczyć można za pomocą następującego wzoru:

5. Wnioski

Błędy które wystąpiły w obliczeniach mogły być spowodowane niestabilnością pracy kotła. Niska sprawność sugeruje wykorzystanie znacznej ilości ciepła do nagrzania komory spalania kotła. Błędy mogły być również spowodowane niedokładnością pomiarów oraz przyjętymi w obliczeniach przybliżeniami.

---