Politechnika Poznańska

Transkrypt

1 Politechika Pozańska Temat: Laboratorium z termodyamiki Aaliza składu spali powstałych przy spalaiu paliw gazowych oraz pomiar ich prędkości przepływu za pomocą Dopplerowskiego Aemometru Laserowego (LDA) Imię i azwisko Grupa Semestr/rok akademicki Prowadzący Data wykoaia ćwiczeia/godz. Ocea Zadaia do wykoaia: 1. Pomiar składu spali dla różych wartości Lambda.. Obliczyć jedostki, moc palika gazowego oraz teoretycze zapotrzebowaie powietrza λ V [m/s] T spali [ o C] T komory [ o C] Tabela pomiarowa - Część I O [%] CO [%] NO x [ppm] CO [ppm] Obliczeia - Część II λ CO [%] dla λ=1 NO x [ppm] dla λ=1 CO [ppm] dla λ=1 NO x [mg] CO [mg] λ O teoret (3) Air teoret (4) P [kw] (5)

2 Laboratorium z termodyamiki Ćwiczeie r 1 Temat: Aaliza składu spali powstałych przy spalaiu paliw gazowych oraz pomiar ich prędkości przepływu za pomocą Dopplerowskiego Aemometru Laserowego (LDA) Miejsce ćwiczeń: Laboratorium Techologii Gazowych Politechiki Pozańskiej -Hala 19 Osoba prowadząca: mgr iż. Ja Chmielewski

3 1. Cel ćwiczeia Zapozaie się z metodami pomiaru składu spali z palika gazowego oraz pomiaru prędkości przepływu gazów za pomocą Laser Doppler Aemometr (LDA).. Opis zagadieia W ćwiczeiu ależy dokoać pomiaru składu spali geerowaych przez palik gazowy dla różych wartości współczyika admiaru powietrza λ. Następie otrzymae składy spali ależy przeliczyć dla λ = 1, wyzaczyć lambdę dla daej zawartości tleu w spaliach oraz przeliczyć jedostki CO i NO x z [ppm] a [mg/m 3 ]. Współczyik admiaru powietrza możemy obliczyć z astępującego wzoru: λ = 1/(1-[O ]) (1) Aby obliczyć zawartość spali dla λ = 1 ależy pomożyć otrzymaą wartość składu daego gazu ze zmierzoa wartością admiaru powietrza λ p: [NO x λ = 1 ] = [NO x zmierzoe ] * λ zmierzoa () Teoretycze zapotrzebowaie powietrza obliczymy z wzorów: o mi H + CO = [ + CH 4 + Σ ( m + ) C m H O ] 4 (3) Moc palika obliczymy ze wzoru: a mi =(λ/0.1)* omi (4) V P = H ( P at + Pg ) T [kw] (5) Gdzie: V/T przepływ gazu [Nm3/s] H- wartość opałowa gazu [MJ/m3] Pat ciśieie otoczeia [mbar] Pg- ciśieie gazu [mbar] Zamiay jedostek z [ppm] a [mg/m 3 ] możemy dokoać stosując astępujące przelicziki: CO NO x 1 ppm = 1,5 mg/m 3 1 mg/m 3 = 0,80 ppm 1 ppm =,05 mg/m 3 1 mg/m 3 = 0,488 ppm Skład gazu paliwowego L.p. Nazwa składika Wzór Zawartość [%] 1 Meta CH 4 95,64 Eta C H 6 1,5 3 Propa C 3 H 8 0,0 4 Buta C 4 H 10 0,1

4 5 Peta C 5 H 1 0,16 6 Azot N reszta Własości gazu ziemego L.p. Własość Jedostka Wartość 1 MJ/Nm 3 36,15 Wartość opałowa MJ/kg 48,04 3 Gęstość kg/m 3 0, Zagadieia obowiązujące Współczyik admiaru powietrza λ, teoretycze zapotrzebowaie powietrza do spalaia, emisja zawiązków szkodliwych przy spalaiu paliw gazowych. Zasada działaia Dopplerowskiego aemometru laserowego 4. Literatura: I. Tuliszka Edmud Termodyamika techicza, PWN 1978 II. Szargut Ja Termodyamika techicza, WPS Wprowadzeie a) Emisja CO w zależosci od Lambda b) Pomiar prędkości za pomocą LDA Aemometr laserowy jest bezkotaktowym przyrządem optyczym, służącym do badaia struktury przepływu płyów, przy zachowaiu waruku, że pły jest ośrodkiem przezroczystym o odpowiedim stężeiu cząstek wskaźikowych. Jeżeli te waruek ie jest spełioy, do mierzoego ośrodka ależy wprowadzić posiew. Wybór cząstek posiewu zależy od szeregu parametrów, ajważiejsze jest jedak to, aby cząstki były a tyle małe, by dokładie podążały za przepływem, a zarazem a tyle duże, by rozpraszały odpowiedią ilość światła. W trakcie badań, jako posiew wykorzystamy proszek dwutleku tytau TiO. Najważiejszymi elemetami składowymi aemometru są: laser gazowy, adajik (trasmiter), soda pomiarowa oraz światłowody, którymi przesyłae są wiązki światła schemat aemometru przedstawioo a rysuku 1.

5 Rysuek 1. Schemat Dopplerowskiego Aemometru Laserowego Światło lasera wchodzące do trasmitera jest rozdzielae a dwie wiązki, z czego jeda jest wiązką bezpośredią, atomiast druga przsuiętą. Następie każda wiązka jest rozdzieloa a trzy kolory; zieloy λ = 514,5 m iebieski λ = 488 m purpurowy λ = 476,5 m Każdy kolor jest użyty do mierzeia jedej składowej wektora prędkości. W te sposób adajik może zostać użyty do jedo, dwu lub trójwymiarowego pomiaru w zależości od zastosowaej sody. Użyty w pomiarach aemometr jest dwuwymiarowym urzadzeiem, tz. ma możliwość pomiaru pioowej i poziomej składowej prędkości. W takim układzie wykorzystywae jest światło zieloe i iebieskie. W trakcie badań stosowaa jest soda pomiorowa, której ogiskowa wyosi 800 mm. Rysuek. Widok aemometru laserowego z głowicami do pomiarów D