Madalrõhu-keskküttekatla soojustehniline katsetamine (4)

Tallinna Tehnikaülikool
Soojustehnika instituut
Praktilised tööd aines
Töö nr. 9
Töö nimetus: Madalrõhu-keskküttekatla soojustehniline katsetamine
Üliõpilane:
Matr . nr.
Rühm: MATB34
Õppejõud: Allan Vrager
Töö tehtud: 6.11.2009
Aruanne esitatud: 27.11.2009
Aruanne vastu võetud:
Töö eesmärk: Tutvuda väikese ja keskmise võimsusega madalrõhu veesoojendus(keskkütte-)kateldega ning teostada ühe katla soojustehniline katsetus tema kasuteguri, väljund(kasuliku) võimsuse ja erivõimsuse määramiseks.
Tööks vajalikud vahendid: 1. Üks TTÜ soojustehnika instituudi katlalaboris paiknevatest kateldest (Molle), 2. Elektrokeemiline gaasianalüsaator Bacharach PCA 65, 3.Radiatsioonipüromeeter Omega või Fluke 4. Vedelkütuse kulumõõteseade, 5. Laokaalud tahke kütuse koguse mõõtmiseks, 6. Stopper, 7. Mõõdulint, 8. Vee ja veeauru termodünaamiliste omaduste tabelid , 9. Vedelkütuse sertifikaadi koopia, 10. Kateldele paigaldatud mõõteseadmed temperatuuride ja veekulu mõõtmiseks, 11. Soovitatavalt Notebook või flopiketas töö käigus salvestatud mõõteseadmete edasiseks töötlemiseks
Töö käik: Bilansikatsetus tehakse töösoojal katlal , mis tähendab, et katel on enne katse algust püsival töörežiimil (püsiv väljundvõimsus, püsivad suitsugaasi ja vee temperatuurid). Katse kestis 20 minutit, mille vältel fikseeriti 2 - 5 min järel arvutusteks vajalikud katla tööd iseloomustavad parameetrid . Töömahukaim sisuline tegevus katse ajal on katla välispiirete eri osade temperatuuri määramine. Kütusekulu määrati vähemalt kord katse vältel.
Katseandmete töötlus:

Vedelkütuse kulu

Otsene soojubilanss
q2 lahkuvgaasi koostise ja temperatuuri järgi
Z=43,245(CO2+CO)-0,8815 Z=43,245 (12,72+60,2)-0.8815=0,99
Valem 3. q2 hapniku sisalduse järgi
%
Soojuskadu keemiliselt mittetäielikust põlemisest q3
=12,57 kg/m3
Liigõhutegur α
Soojuskadu katla välisjahtumisest q5
Katla välispinna keskmise ja ruumi temperatuuride vahe
Soojusülekandetegur
P=1,52
Soojusülekandetegur kiirgusega
93W/(m2K)
Kaudne soojusbilanss
Katla välispinna temperatuuri arvutamine
=37,135 K
Tabelid:
Tabel 1. Katlabilansi mõõtmisandmete tabel
Mõõdetav suurus
Ühik
Tähis
 
 
 
 
 
Keskmine
Aeg
min
τ
0,00
5,00
10,00
15,00
20,00
 
Katla väljundvõimsus
kW
Q1
17,91
17,92
17,96
18,13
18,13
18,01
Vee kulu läbi katla
m3/h
Vv
0,65
0,65
0,65
0,65
0,65
0,65
Katlasse siseneva vee temperatuur
ºC
tsv
47,25
47,25
47,26
47,27
47,28
47,26
Katlast väljuva vee temperatuur
ºC
tvv
71,45
71,45
71,55
71,75
71,85
71,61
Katlast väljuva suitsugaasi temp.
ºC
tlg
112,78
113,89
114,44
114,44
115,00
114,11
Katla kesta välispinna temperatuur
ºC
tF
 
 
 
 
 
37,14
Väliskeskkonna temperatuur
ºC
truum
17,83
18,00
18,17
17,94
18,11
18,01
Hapnikusisaldus lahkuvgaasis
O2
4,40
3,80
3,90
3,80
3,80
3,94
CO2 sisaldus lahkuvgaasis
CO2
12,50
12,80
12,70
12,80
12,80
12,72
CO sisaldus lahkuvgaasis
Vol.ppm
CO
30,00
71,00
70,00
66,00
64,00
60,20
Tabel 2. Arvutuste tulemused ning abiväärtused
Valitud nivoode vahe kütusemõõturil
200
mm
Aeg, mis kulus kütusenivoo langemisele
1137
s
Mõõtetoru sisemine ristlõige A
40,2
cm2
kütuse tihedus ρk
840,08
kg/m3
Kütuse kulu B
0,000594
kg/s
Siseneva vee tihedus ρv
989,28
kg/m3
Siseneva vee entalpia hsv
197,76
kJ/kg
Väljuva vee entalpia hvv
299,6
kJ/kg
Katla kasutegur ηk
71,18
Kasulik veele antud võimsus Qkas
D·101840,00
W
Lahkuvgaasi koostise abil q2
0,95
Z
0,99
 
Hapnikku sisalduse abil q2
2,49
Soojuskadu ebatäiuslikust põlemisest q3
0,02
Liigõhutegur α
1,23
 
Soojuskadu katla välisjahtumisest q5
0,90
Δt=tF-truum/.
/li ༀ αkonv.2ကW/(m2*K)0. ᄀ αkiir.20
19,13
Kαkonv.2ကW/(m2*K)0. ᄀ αkiir.20
4,07
W/(m2*K)
αkiir.20
0,0043
W/(m2*K)
Katla kasutegur ηk
96,59
Tabel 3. Katla pinna andmed
Külg
Pindala mm2
Temp ºC
 
 
Esikülg, alumine osa
197800
90,1
17821780
37,135
Vasak külg
837900
29,8
24969420
Parem külg
837900
28,7
24047730
Tagumine külg
638400
31,5
20109600
Esikülg, ülemine osa
432000
51,8
22377600
Kogu
2944000
 
109326130
Järeldus: Tutvusime keskküttekatlaga ning soojustehnlise katsetuse järel leidsime tema kasutegurid : otsene ηk=71,18% ja kaudne ηk=95,12%
6