Sprawozdanie
ćw. nr 44 „Pomiar agregatu grzewczego”

1. Cel ćwiczenia - sporządzenie bilansu cieplnego agregatu grzewczego (typ TAJFUN EC 220 MA f-my Schifter Co /Austria/), który zasilany jest paliwem.

2. Schemat stanowiska

Rysunek . Schemat stanowiska pomiarowego z agregatem grzewczym

1. Tabele pomiarowo-wynikowe

Tabela . Zestawienie danych pomiarowych dla obciążenia 6 bar.

L.p.	τ	tsp	tot	tpg	mpal	CO2	CO	O2
	min	°C	°C	°C	kg	%	ppm	%
1.	0	147	22	62	13,90	8,05	96	11,43
2.	2	336	23	97	13,68	8,40	56	9,55
3.	4	422	23	107	13,48	8,44	60	9,47
4.	6	459	23	111	13,28	8,46	66	9,46
5.	8	476	23	112	13,08	8,46	68	9,44
6.	10	484	24	113	12,88	8,37	69	9,55

τ - czas pomiaru

t_sp - temperatura spalin

t_pg - powietrza gorącego

t_ot - temperatura otoczenia

m_pal - masa paliwa

CO_2, CO, O₂ - udziały

Tabela . Zestawienie ciśnień w danych przekrojach

L.p.	τ	pVI	pV	pIV	p0	pIII	pII	pI
	min	Pa	Pa	Pa	Pa	Pa	Pa	Pa
1.	4	40	50	42	36	38	37	37
2.	6	45	53	45	41	41	43	42
3.	10	41	47	42	40	40	40	38

1. Przykładowe obliczenia

a) strumień ciepła dostarczonego z paliwem:

$${\dot{Q}}_{\text{pal}} = {\dot{M}}_{\text{pal}}*Q_{w}^{r} = 0,0015*46300 = 69,5\ kW$$

gdzie:

${\dot{M}}_{\text{pal}}$-ilość paliwa zużywana w jednostce czasu [kg/s];

Q_w^r-wartość opałowa oleju napędowego 46 300 [MJ/kg].

b) wydajność cieplna agregatu:

$${\dot{Q}}_{\text{pow}} = {\dot{V}}_{\text{pow}}*\rho_{\text{pg}}*c_{p}*\left( t_{\text{pg}} - t_{\text{ot}} \right) = 0,45*0,987*1,005*\left( 82,5 - 17 \right) = 29,2\ \text{kW}$$

gdzie :

${\dot{V}}_{\text{pow}}$- natężenie przepływu powietrza ogrzewanego w agregacie [m³/s] ,

ρ- gęstość powietrza w temperaturze t_pg przy ciśnieniu otoczenia p_ot [kg/m³] ,

c_p- ciepło właściwe powietrza równe 1,005 [J/kgK] ,

t_pg- temperatura powietrza gorącego [°C] ,

t_ot- temperatura powietrza na wlocie do agregatu [°C] .

c) natężenie przepływu powietrza gorącego:

$${\dot{V}}_{\text{pow}} = w_{\text{pg}}*A = 9,17*0,0491 = 0,45\ \frac{m^{3}}{s}$$

gdzie:

w_pg- prędkość przepływu powietrza gorącego;

$$A = \frac{\pi D^{2}}{4} = \frac{\pi*({125)}^{2}}{4} = 0,0491\ m^{2}$$

gdzie:

A- pole przekroju rury [m²]

$$w_{\text{pg}} = \sqrt{\frac{2P_{d}}{\rho_{\text{pg}}}} = \sqrt{\frac{2*41,5}{0,987}} = 9,17\ \frac{m}{s}$$

gdzie:

w_pg- prędkość przepływu powietrza gorącego;

P_d = ρ_pg * g * h = 0, 987 * 9, 81 * 42, 9 = 41, 5 Pa

gdzie:

P_d- ciśnienie dynamiczne

$$\rho_{\text{pg} = \frac{P}{R*T_{\text{pg}}} = \frac{101340}{287*357,6} = 0,987\ \frac{\text{kg}}{m^{3}}}$$

gdzie:

ρ_pg- gęstość powietrza gorącego

d) strata wylotowa (kominowa):

$$S_{k} = \frac{\sigma*\left( t_{\text{sp}} - t_{o} \right)}{\text{CO}_{2}} = \frac{\left( 0,00875*7,24 + 0,51 \right)*(397 - 17)}{7,24} = 30,09\ \%$$

gdzie:

σ-współczynnik wzoru Siegerta w zależności od CO₂ w spalinach (σ=0,00875*CO₂+0,51);

e) sprawność cieplna agregatu:

$$\eta_{A} = \frac{\dot{{\dot{Q}}_{\text{pow}}}}{{\dot{Q}}_{\text{pal}}} = \frac{29,2}{69,5}*100\% = 42,11\ \%$$

f) jednostkowe zużycie paliwa:

$$b = \frac{{\dot{\dot{M}}}_{\text{pal}}}{{\dot{Q}}_{\text{pow}}} = \frac{0,0015}{29,2} = 0,00005\ \text{kg}/\text{kJ}$$

g) reszta strat:

S_R = 100 − (η_A+S_K) = 100 − (42,11+30,09) = 27, 79 %

h) liczba nadmiaru powietrza:

$$\lambda = \frac{21}{21 - O_{2}} = \frac{21}{21 - 11,15} = 2,13$$

gdzie:

O₂−objętościowy udział tlenu w gazach spalinowych;

i) stopień obciążenia:

$$\frac{{\dot{Q}}_{\text{pow}}}{{\dot{Q}}_{n}} = \frac{29,2}{52,3} = 0,56$$