GB7651-1987民用炕连灶热性能测试方法.pdf 18页

'GB7651—87民用炕连灶热性能测试方法1引言1.1本方法适用于以柴草（薪柴、秸杆、树叶等）和畜粪为燃料的炕连灶的热性能测试。1.2制订本方法的目的是为了炕连灶的热性能测试。1.3通过给定数量和柴质的燃料，采用锅内煮定量的水，在一天内定时烧火三次，使锅内水升温、蒸发，并使炕体升温，测定有关热性能参数。2测试条件2.1炕灶试验前应处于近似正常使用状态，不允许有感官可感觉到的潮湿部位，炕面温度可略高于室温3～5℃，炕洞土层上层温度可略高于室温2～4℃。2.2炕灶各部分不应有泄漏现象。2.3若有其他燃烧装置和试验炕灶共用一烟囱时，应停止该装置运行，并封闭其通风口。2.4试验用燃料采用一般自然风干的燃料，其元素组成，工业分析成分和低位发热量可由实验室化验取得数据，也可以按现有的干物组测试数据，测定燃料水分后，加以修正取用。2.5试验环境温度为8～15℃，相对湿度小于85％。2.6架空炕的下方不应加任何遮蔽物。2.7炕面不加覆盖物。3热性能参数3.1灶的热性能用热效率、升温速度、蒸发速度和回升速度四个指标表示。按GB4363—84《民用柴炉、柴灶热性能测试方法》定义。3.2炕的热性能3.2.1炕面温度及其均匀性用三个指标表示： a.炕面的均值温升为测试规定时间（晨6时到晚9时）内炕面的均值温度和炕面起始均温之差，即……………………………………………（1）式中：──测试周期内的炕面均温升值，℃；km──测试周期内的炕面均温，℃；km0──炕面的起始均温，℃。b.炕面温度的不均率为：……………………………………………（2）式中：εkm──炕面温度不均率，％；kmimax──各点均温中的最大值，℃；kmimin──各点均温中的最小值，℃。表示炕面温度不均匀性的一般情况。作炕连灶一般性能测试时可以不计。c.炕面温度的极差率为：………………………………………（3）式中：Δkm──极差率，℃℃/；tkmmaxτ──测试周期中炕面最高温度，℃；tkmminτ──同一时刻的炕面最低温度，℃；kmτ──同一时刻的炕面均温，℃。表示炕面温度在测试周期中极端差别情况。3.2.2炕的保温性能以每小时，每度炕面均温和室温的平均温差的降温度数表示，为： ……………………………………………（4）式中：kmmax2──第二次烧火后的最高炕面均温，℃；kmmin3──第三次烧火前的最低炕面均温，℃；Δτ──降温时间间隔，小时；Δtm──炕面均温和室温的平均温差，℃；θ──降温率，℃/小时·℃。3.3炕连灶综合热效率采用反平衡法即测定各项热损失（灰渣残碳损失，气体不完全燃烧损失，排烟损失和土层导热损失），并按式（5）计算热效率：ηkz=100-（q2+q3+q4+q5）……………………………………………………（5）式中：ηkz──炕连灶综合热效率，％；q2──排烟热损失，％；q3──气体不完全燃烧损失，％；q4──机械不完全燃烧损失，％；q5──炕洞土层导热损失，％。4测试项目、测试设备和安装要求4.1灶的热性能按照GB4363─84规定的设备和要求设置和安装。4.2灰渣重量及其含碳量测定灰重和取样的设备为积灰盒和秤，灰渣中的残碳测定可送化验单位按规定方法测定。4.3排烟温度设备为0～100℃半导体点温计或水银温度计，测温端安装在烟囱进口截面中心。测出温度代号为tpy。4.4排烟烟气成分的分析采用奥氏烟气分析仪。取样管尺寸如图1所示。取样管装设在排烟温度测点附近，但应避免装在死角处，若有烟囱插板，应安装在插板前方。 图1烟气取样管4.5炕洞土层温度测定用设备为1米长，地温计2个，由炕的侧面插入，位置在炕的长度方向中心线，炕洞土层表面往下0.07米和0.14米处各插入一支，插入深度相当于炕的宽度方向中心线。测出温度代号为tt1和tt2，架空炕这一项不测。4.6炕面温度测定设备为10点（0～100℃）半导体点温计和求积仪。测头位置安装位置如图2所示。测温杆可用架固定。点温计玻璃测端应埋入炕面的土中（埋入8毫米）。测出温度代号为tkm1……tkm9。图2炕面测温点布置4.7进炕烟温测定设备为WREA镍铬考铜热电偶，和XCZ-101显示仪表。装在离灶体喉口端面0.26米处，测端处在炕洞高度的中心线处，露出炕面以上的测杆应加以保温。测出温度代号为tjy。4.8室温和室内相对湿度 测定设备为干湿球温度计，在垂直和水平方向上各离炕0.5米处安装。5测试时间由晨6时到晚9时共15小时，其间晨6时、午11时和晚5时共烧火三次。土层温度的测试时间应测试到恢复初始数值为止，按实际时间记录。6测试方法6.1称出燃料量，每次为5公斤。6.2锅中水重为15公斤，回水重量为6公斤。6.3其余按GB4363─84测定灶的热效率、升温速度、蒸发速度和回升速度三次烧火中测定晨、午二次。6.4测试期间，记录炕面各点温度值和土层温度值。烧火期间记录进炕烟温和排烟温度，各数据每10分钟记录一次。停火后每半小时记录一次。土层温度则按第5章中要求进行测试。6.5晨、午烧火期间，连续取烟样各三次，分析烟气中二氧化碳（CO2％）和氧气（O2％）的含量百分比。用6次数据均值记录于表4中。6.6灰渣计量和取样在三次烧火后进行，每次烧火前应扫清灶膛和灰坑，把积灰盒放入灰坑，在下次烧火前把灶膛中灰渣扫入积灰盒，每次称量净灰渣重量，记入表4。碾碎灰渣，混合，每次取样10克，三次样品混合后，再取样10克送验。7测试数据处理7.1填写数据7.1.1炕灶结构数据按表1项目填写。7.1.2灶的热性能测试数据按GB4363─84记录和计算，记入表2。7.1.3炕面温度、土层温度、进炕烟温、排烟温度和室内环境温度记入表3。7.1.4净灰渣重量和烟气分析的二氧化碳和氧测值记入表4，并计算其均值，作为计算依据。7.2参数计算7.2.1炕面均温的计算a.表3记录的炕面各点温度随时间的变化情况，用时间作横坐标，用炕面温度作纵坐标，绘出炕面9个点的变化曲线。 b.用求积仪求出各曲线下方和某一基准温度tb（℃）上方所包围的面积A（平方毫米），各点均值温度按式（6）计算：………………………………………（6）式中：L──横坐标实际长度，毫米；φ──纵坐标的比例尺，℃/毫米。c.炕面均温用式（7）计算：………………………………………（7）7.2.2土层平均温差用表3记录的tt1和tt2数据绘出土层两点温度的变化曲线。用炕面各点均温求法，求出第一点土层均温t1和第二点土层均温t2。用式（8）求出土层平均温差：………………………………………（8）7.2.3其他计算按表5中顺序和公式计算。8测试报告测试报告分两组成部分：文字说明部分，包括：a.试验对象、地点、日期和单位。b.测试小结。数据综合部分，包括：a.结构数据综合记录表（表1），b.灶的热性能综合记录计算表（表2），c.炕的热性能数据综合记录计算表（表3～5），d.测试报告（表6）。表1炕灶结构数据综合记录表炕灶名称：设计者：单位；灶： 锅台尺寸：长×宽×高米锅的规格：2灶门尺寸：宽×高米炉箅面积：米2吊火高度：米燃烧室容积：米炕：炕的尺寸：长×宽×高米炕洞型式名称：2炕洞高度：米烟囱出口处的内截面尺寸；米烟囱高度：米进炕烟气均温：℃烟囱中心处出口流速：米/秒炕的进烟、分烟和出烟位置示意简图：环境条件：室外温度：最高℃；最低℃室内平均温度：℃海拔：米室内相对湿度：％ 备注表2灶的热性能综合记录计算表测试次数序号→数据＼12平均参数名称→点火时刻T1时：分水沸时刻T2时：分时间间隔分ΔT1=T2-T1时间偏离沸点时刻T3时：分蒸发时间分ΔT2=T3-T2保温时间ΔT3分水初温tS1℃水温沸点温度tS2℃温差℃Δts=ts2-ts1初始Gs1公斤水重蒸发后剩余Gs2公斤蒸发公斤ΔGs=Gs1-Gs2燃料种类 重量Gc公斤低位发速度千焦/公斤升温速度V1℃/分计蒸发速度V2公斤/分算结回升速度V3℃/分果热效率ηz％测试日期年月日测试负责人测试地点测试人员表3炕的测试数据综合记录计算表（1）土层温炕面温度tkm，℃进炕排烟度，℃室温时间烟温温度平均℃tjy，℃tpy，℃tt1tt2123456789kmr1020630时4050007时30800时 30009时300010时3000102011时3040500012时300013时300014时300015时301600时 3000102017时304050注：炕面温度和室温记录到21点，土层温度记录到原始数值为止。表4炕的测试数据综合记录计算表（2）参数名称数据第1次灰渣重量第2次Glz公斤第3次均值烟100毫升干烟气在CO2吸收后剩余量毫升第100毫升干烟气在CO2和O2吸收后剩余量毫升1次CO2含量％气O2含量％第100毫升干烟气在CO2吸收后剩余量毫升2 分次100毫升干烟气在CO2和O2吸收后剩余量毫升CO2含量％析O2含量％100毫升干烟气在CO2吸收后剩余量毫升100毫升干烟气在CO2和O2吸收后剩余量毫升第3CO2含量％次O2含量％100毫升干烟气在CO2吸收后剩余量毫升第100毫升干烟气在CO2和O2吸收后剩余量毫升4次CO2含量％O2含量％100毫升干烟气在CO2吸收后剩余量毫升第100毫升干烟气在CO2和O2吸收后剩余量毫升5次CO2含量％O2含量％100毫升干烟气在CO2吸收后剩余量毫升第100毫升干烟气在CO2和O2吸收后剩余量毫升6次CO2含量％O2含量％均CO2含量％值 O2含量％表5炕的热性能数据综合记录计算表（3）序项目符号单位数据来源或计算公式号一、燃料特征y1应用基元素碳C％化验数据y2应用基元素氢H％化验数据y3应用基元素氧O％化验数据y4应用基元素氮N％化验数据y5应用基元素硫S％化验数据y6应用基元素钾K％化验数据y7应用基元素磷P％化验数据y8应用基水分W％化验数据y9应用基灰分A％化验数据10应用基低位发热量千焦/公斤化验数据 二、炕边灶反平衡热效率115公斤柴的灰渣重量Glz公斤实测12灰渣中含碳量Clz％化验数据13机械不完全燃烧损失q4％排烟处三原子气体RO214RO2％实测容积百分比15排烟处O2容积百分比O2％实测yyy2.358·H-0.1260+0.038N/16燃料特性系数βyyC+0.375S17排烟处CO容积百分比CO％实测或21-（1+β）RO2-O2/0.605+β21/21-79.O2-0.5CO/〔10018排烟处空气过量系数αpy-（RO2+O2+CO）〕yyy0.0889C+0.265H+0.033S+0319理论需要空气量V标米/公斤燃料yyY0.064K+0.0089P-0.033Ｏ3yy20三原子气体的容积VRO2标米/公斤燃料0.01866（C+0.375S）30y21理论氮气容积标米/公斤燃料0.79V+0.8/100.N3yy022理论水蒸气容积标米/公斤燃料0.111H+0.0124W+0.0161V23平均排烟温度tpy℃实测324三原子气体焓（Ct）RO2千焦/标米CRO2按tpy查比热表，可取1.650。CRO2×tpy 325氮气焓（Ct）N2千焦/标米CN2按tpy查比热表，可取1.300。CN2×tpy326水蒸汽焓（Ct）H2O千焦/标米CH2O按tpy查比热表，可取1.500CH2O×tpyK327空气焓（Ct）千焦/标米CK按查tpy查比热表，可取1.298×tpy281公斤燃料理论烟气量焓千焦/公斤燃料VRO2（Ct）RO2+VN2（Ct）N2+VH2O（Ct）H2O0291公斤燃料理论空气量焓千焦/公斤燃料V（Ct）k30排烟焓Ipy千焦/公斤燃料+（αpy-1）冷空气温度（燃烧时平均31tlk℃实测室温）332冷空气焓（Ct）lk千焦/标米Clk按tlk查比热表，可取1.290。Clk×tlk0331公斤燃料的冷空气焓Ilk千焦/公斤燃料αpyV（Ct）lk排烟处每公斤燃料带走34Ipy-Ilk千焦/公斤燃料Ipy-Ilk的热量35排烟热损失q2％336每公斤燃料的干烟气容积Vgy标米/公斤燃料37气体不完全燃料损失q3％38土层平均温差℃实测后计算导热土层厚度δ米定为0.07米 3940土层导热系数λ瓦/米·℃若为干土取用λ=0.7241导热面积F米实测，取用炕的内腔尺寸42导热时间τ小时土层两点温差相同的间隔时间43测试期间中导热量Q5千焦44土层导热损失q5％45炕灶反平衡热效率ηkz％100-（q2+q3+q4+q5）三、炕面温度及其均匀性46测试周期内的炕面均温km℃47炕面起始均温km0℃48炕面均温升值Δkm℃499点中最大的均温值kmimax℃实测后按7.2.1项a、计算509点中最小的均温值tkmimin℃实测后按7.2.1项a、b计算51炕面温度不均率εkm％测试周期中炕面最高温度tkmmaxτ℃实测52 53同一时刻炕面的最低温度tkmminτ℃实测54同一时刻的炕面均温℃55炕面温度极差率Δkm℃℃/（tkmmaxγ-tkmminγ）/tkmγ四、炕的保温性能第2次烧火后的最高炕面56℃实测均温第2次烧火后最高炕面均57γ2时∶分实测温出现时刻第3次烧火前的最低炕面58℃实测均温第3次烧火前59最低炕面均温实测τ3时：分出现时刻最高炕面均温tk2℃实测60时的室温最低炕面均温tk3℃实测61时的室温62时间间隔Δτ时τ3-τ2降温过程中炕63面和环境间的Δtm℃平均温差降温率64θ℃/小时.℃表6测试报告炕灶名称设计单位 规格特点测试地点结构特点示意图％蒸发速度公斤/分灶的热效率灶的热性能测升温速度℃/分回升速度℃/分试炕连灶的综合热效率％结炕面均温km℃极差率Δtkm℃℃/果灶的热性能炕面温度不均率εkm％降温率℃/小时·℃燃料化验单位灰分化验单位试验负责人试验日期年月日试验参加人员'