Zakład Miernictwa i Eksploatacji Systemów i Urządzeń Energetycznych	Temat: Badania bilansowe agregatu grzewczego	Nr ćwiczenia 44
Uwagi prowadzącego:

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest przeprowadzenie bilansu energetycznego agregatu grzewczego zasilanego olejem opałowym i sporządzenie charakterystyk: q_{m pal} = f(p_pal), q_{m pal} = f(Q_pow), η= f(Q_pow/Q_nom),

b = f(Q_pow/Q_nom).

2. Schemat układu pomiarowego

3. Tabela pomiarów

Obciążenie		I	II	III	Obciążenie		I	II	III
ppal	MPa	0,4	0,5	0,6			h	h	h
	min	3	3	3	Lp		mm H2O	mm H2O	mm H2O
∆mpal	kg	0,26	0,3	0,34	1		3,9	4,2	4,2
tpg	^oC	92	94	105	2		4,6	5	5,2
tsp	^oC	469	471	487	3		4,5	4,6	5
		450	476	494	4		3,8	4	4,4
		465	481	500	5		4	3,5	4
CO2	%	8,3	9,1	9,5	6		4	4,1	4,5
		8,1	9,1	9,4	7		3,9	3,9	4,4
		8,3	9	9,3
O2	%	9,6	8,6	7,9
		9,6	8,4	8
		9,5	8,5	8

Gdzie:

p_pal - ciśnienie podawanego paliwa

- czas poszczególnych pomiarów

∆m_pal - ubytek masy paliwa

t_pg - temperatura powietrza gorącego (na wylocie)

t_sp - temperatura spalin

CO₂ - zawartość CO₂ w spalinach

O₂ - zawartość w spalinach

h - wartość wskazania rurki Prandtla.

W tabeli pomiarowej pogrubione zostały elementy wykorzystane później w obliczeniach

4. Wzory i obliczenia

Wartości stałe wykorzystane w obliczeniach:

g = 9,81 m/s²

t_ot = 18 ^oC

p_s = 0,01 mm H₂O = 0,01 * 9,81 = 0,0981 Pa - ciśnienie statyczne

A = 0,049 m² - pole przekroju poprzecznego nagrzewnicy

c_p = 1,005 kJ/kgK - ciepło właściwe powietrza

- wartość opałowa oleju napędowego

Q_nom = 52,3 kW - nominalna wydajność cieplna agregatu

Obliczenia są dla obciążenia trzeciego serii nr 7

- Strumień masy paliwa:

- Strumień ciepła dostarczony z paliwem:

kW

- Gęstość powietrza suchego w temperaturze t_pg:

- Ciśnienie dynamiczne:

Pa

- Prędkość przepływu powietrza:

- dla każdego pomiaru

- średnia dla 7 pomiarów

- Strumień objętości powietrza:

- Wydajność cieplna agregatu:

kW

- Strata wylotowa:

Ponieważ zawartość CO w spalinach jest mniejsza od 0,3% możemy skorzystać z empirycznego wzoru na stratę kominową. Współczynnik Siegerta
odczytaliśmy z wykresu zależności

%

- Sprawność cieplna agregatu:

%

- Jednostkowe zużycie paliwa:

- Reszta strat:

%

- Liczba nadmiaru powietrza:

5. Tabela wynikowa

Obciążenie		I
qm pal	kg/h	5,2
Qpal	kW	66,9
tsp śr	^oC	461
CO2 śr	%	8,23
O2 śr	%	9,57
ρ	kg/m^3	0,95
Lp		Pd	wi
-		Pa	m/s
1		38,3	9
2		45,1	9,7
3		44,1	9,6
4		37,3	8,8
5		39,2	9,1
6		39,2	9,1
7		38,3	9
wśr	m/s	9,2
qv	m^3/s	0,45
Qpow	kW	31,9
Sk	%	31,3
η	%	47,7
b	kg/MJ	0,045
Sr	%	21
λ		1,84
Qpow/Qnom		0,61

Obciążenie		II
qm pal	kg/h	6
Qpal	kW	77,2
tsp śr	^oC	476
CO2 śr	%	9,07
O2 śr	%	8,5
ρ	kg/m^3	0,95
Lp		Pd	wi
-		Pa	m/s
1		41,2	9,3
2		49,1	10,2
3		45,1	9,7
4		39,2	9,1
5		34,3	8,5
6		40,2	9,2
7		38,3	9
wśr	m/s	9,3
qv	m^3/s	0,46
Qpow	kW	33
Sk	%	29,7
η	%	42,8
b	kg/MJ	0,051
Sr	%	27,6
λ		1,68
Qpow/Qnom		0,63

Obciążenie		III
qm pal	kg/h	6,8
Qpal	kW	87,5
tsp śr	^oC	494
CO2 śr	%	9,4
O2 śr	%	7,97
ρ	kg/m^3	0,92
Lp		Pd	wi
-		Pa	m/s
1		41,2	9,5
2		51	10,5
3		49,1	10,3
4		43,2	9,7
5		39,2	9,2
6		44,1	9,8
7		43,2	9,7
wśr	m/s	9,8
qv	m^3/s	0,48
Qpow	kW	38,7
Sk	%	29,9
η	%	44,3
b	kg/MJ	0,049
Sr	%	25,8
λ		1,61
Qpow/Qnom		0,74

6. Wykresy

7. Wnioski

Analizując charakterystykę q_{m pal} = f(p_pal) zauważamy, że ze wzrostem wydajności pompy wzrasta ciśnienie podawanego przez nią paliwa.

Wykres zależności q_{m pal} = f(Q_pow) pokazuje wzrost zapotrzebowania na paliwo (zużycie paliwa) w miarę zwiększania się wydajności cieplnej agregatu.

Zależność b = f(Q_pow/Q_nom) jest krzywą drugiego stopnia.. Początkowo jednostkowe zużycie paliwa b spada wraz ze wzrostem stosunku wydajności cieplnej agregatu Q_pow do wydajności nominalnej Q_nom i osiąga wartość minimum. Następnie jednostkowe zużycie paliwa rośnie wraz ze wzrostem stosunku Q_pow/Q_nom. Sporządzanie wykresu zależności b = f(Q_pow/Q_nom) jest bardzo przydatne, bo pozwala na określenie takiego punktu pracy, przy którym układ grzewczy pracuje najbardziej ekonomicznie.

Analizując przebieg η= f(Q_pow/Q_nom) możemy wyznaczyć najbardziej optymalny punktu pracy agregatu grzewczego z punktu widzenia maksymalnej sprawności. Ze względu na małą liczbę punktów pomiarowych przebieg charakterystyki może być obarczony dużym błędem i znacznie odstawać od rzeczywistego.

Z wyników przedstawionych w tabeli wnioskujemy, że temperatura spalin i powietrza gorącego rośnie wraz ze wzrostem obciążenia.