POLITECHNIKA WROCŁAWSKA INSTYTUT TECHNIKI CIEPLNEJ I MECHANIKI PŁYNÓW
Temat: Pomiar agregatu grzewczego

1. Cel ćwiczenia :

Celem ćwiczenia jest sporządzenie bilansu cieplnego agregatu grzewczego, który zasilany jest paliwem - olejem opałowym.

2. Schemat stanowiska pomiarowego .

3. tabela pomiarów i wyników obliczeń.

Wielkość			Ociążenie I				Obciążenie II						Obciążenie III
τ		[min]	3				3						3
Δpal		[kg]	0,4				0,25						0,30
ΔMpal		[kg/h]	8				5						6
ppal		[bar]	3,8				4,8						6
tspal		[°C]	389	399	409	415	439		445		449	452	462		472	474	496
Średnia tspal		[°C]	403				446,25						476
Przyrząd pomiarowy			Orsat				Orsat						Orsat
CO2		[%]	6				7,1						8,1
O2		[%]	9,8				8,1						9,9
tpg		[°C]	67	68	70	72	80		82		84	85	93		95	96	97
psp		[mmH2O]	1,4				1,4						1,6
Średnia tpg		[°C]	69,25				82,75						95,25
cp		[kJ/kgK]	1,005				1,005						1,005
ρ		[kg/m^3]	1,0092				0,9709						0,9380
Lp		R[mm]	h[mm]H2O H		wi[m/s] H		h[mm]H2O H			wi[m/s] H			h[mm]H2O H			wi[m/s] H
1		228,2	5,7		10,50		6,1			11,07			6,9			11,98
2		176,8	5,6		10,41		6,5			11,43			7,2			12,24
3		102,1	5,0		10,59		7,5			12,28			7,0			12,07
4		102,1	6,6		11,30		7,1			11,95			7,5			12,49
5		176,8	7,0		11,64		6,5			11,43			7,7			12,66
6		228,2	5,7		10,50		6,1			11,07			6,9			11,98
Pd	1 2 3 4 5 6 śr.	Pa	55,92				59,84						67,69
						54,94				63,76						70,63
						56,89				73,57						68,67
						64,75				69,65						73,57
						68,67				63,76						75,54
						55,92				59,84						67,69
						59,51					65,07						70,63
wpgśr		[m/s]	10,89				11,63						12,29
ρpg		[kg/m^3]	1,014				0,97						0,94

Parametry wyliczone	Symbol	Jednostka	Stopień obciążenia
						I	II	III
Strumień ciepła dostarczony z paliwem		kW	102,22	63,89	76,67
Wydajność cieplna agregatu		kW	29,50	37,87	45,78
Strata wylotowa (kominowa)		%	36,39	34,77	33,08
Sprawność cieplna agregatu		%	28,86	59,28	59,72
Jednostkowe zużycie paliwa		kg/kJ	0,000075	0,000037	0,000036
Reszta strat		%	34,76	5,97	7,22
Współczynnik nadmiaru powietrza		-	1,88	1,63	1,60
Stopień obciążenia		-	0,567	0,728	0,880
Natężenie przepływu gorącego pow.		m^3/s	0,53	0,57	0,60

Temperatura otoczenia	tb	°C	22
Ciśnienie otoczenia	pot	Pa	99190
Wysokość ciśnienia otoczenia	ht	mmHg	744
Wartość opałowa oleju napędowego	Qw^r	MJ/kg	46
Ciepło właściwe	cp	J/(kg K)	1005
Współ. rozszerzalności liniowej mosiądzu	α	1/°C	0,0000188
Współ. rozszerzalności objętościowej rtęci	β	1/°C	0,00018
Gęstość wody	ρH2O	kg/m^3	1000
Gęstość rtęci	ρHg	kg/m^3	13550
Stała gazowa dla powietrza	R	J/(kg*K)	287
Średnica rury	Dw	m	0,25
Strumień ciepła agregatu	Qn	kW	52

l1-6	228,2	mm
l2-5	176,8	mm
l3-4	102,1	mm

4. Wzory obliczeniowe .

Strumień ciepła dostarczonego z paliwem

ilość paliwa zużywana w jednostce czasu [kg/s]

wartość opałowa oleju napędowego 46 [MJ/kg]

Wydajność cieplna agregatu

gdzie :

natężenie przepływu powietrza ogrzewanego w agregacie [m³/s] ,

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

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

temperatura powietrza gorącego [°C] ,

temperatura powietrza na wlocie do agregatu [°C] .

Natężenie przepływu powietrza gorącego

- pole przekroju przepływowego rury

w_pg - prędkość przepływu powietrza gorącego

P_d - ciśnienie dynamiczne

ρ_pg - gęstość powietrza gorącego [kg/m³]

P = P_o

Strata wylotowa (kominowa) S_k

współczynnik wzoru Siegerta w zależności od CO₂ w spalinach

Sprawność cieplna agregatu

Jednostkowe zużycie paliwa

Reszta strat

Liczba nadmiaru powietrza

objętościowy udział tlenu w gazach spalinowych

5. Przykładowe obliczenia :

- dla obciążenia I

6. Wykresy :

7. Wnioski :

Obiektem badań jest agregat grzewczy, który stosuje się do podgrzewania powietrza. Agregat grzewczy wykorzystuje się w halach fabrycznych czy widowiskowych lub także do zastosowania w procesach suszenia tam, gdzie gorące powietrze może być użyte jako czynnik suszący. Przepływ powietrza
i spalin odbywa się przy pomocy wentylatora, który z kolei napędzany jest silnikiem elektrycznym, silnik ten napędza również pompę paliwową. Spalanie paliwa zachodzi w palniku umieszczonym w komorze spalania z komory spaliny przepływają przez usytuowany koncentrycznie wokół komory spalania przeponowy wymiennik ciepła i kanałem spalinowym odprowadzane są do atmosfery. Powietrze nagrzewa się omywając gorące ściany przeponowego wymiennika ciepła oraz komory spalania.

Przeprowadzone pomiary wykazały między innymi jak zmienia się zużycie paliwa przy różnych obciążeniach cieplnych agregatu. Po wyznaczeniu charakterystyki sprawności można określić przy jakim obciążeniu sprawność jest największa, a zatem jakie są optymalne parametry użytkowania tego urządzenia. Sprawność agregatu przy wzroście obciążenia wzrasta. Równocześnie wartości średniej prędkości powietrza w miarę wzrostu obciążenia ulega wzrostowi.

---