POLITECHNIKA CZESTOCHOWSKA

Transkrypt

1 POLITECHNIKA CZESTOCHOWSKA WYDZIAL INZYNIERII PROCESOWEJ, MATERIALOWEJ I FIZYKI STOSOWANEJ Katedra Pieców Przemyslowych i Ochrony Srodowiska Termodynamika i technika cieplna Cwiczenie nr 9 Wyznaczanie wartosci stosunku nadmiaru powietrza spalania na podstawie parametrów przeplywowych. 1

2 Tematy do przygotowania: 1. Strumien przeplywu.. Budowa i zasada dzialania rotametru. 3. Wartosc stosunku nadmiaru powietrza spalania. 4. Zasada dzialania analizatora TESTO Budowa stanowiska pomiarowego i przebieg cwiczenia. W sprawozdaniu nalezy zamiescic: 1. Cel cwiczenia.. Schemat stanowiska badawczego. 3. Tabele z otrzymanymi wynikami pomiarów i obliczen. 4. Wnioski. Cel cwiczenia Celem cwiczenia jest wyznaczenie wartosci stosunku nadmiaru powietrza spalania na podstawie parametrów przeplywowych oraz porównanie z wynikami pomiarów przeprowadzonych za pomoca analizatora Testo 350. Przeplywomierze plywakowe Do najbardziej rozpowszechnionych przyrzadów tej grupy naleza rotametry, które sluza do pomiaru strumienia objetosciowego cieczy i gazów. Ich zaletami w porównaniu z innymi przeplywomierzami sa: - równomiernosc podzialek, - zdolnosc do pomiaru niewielkich przeplywów, - nieznaczne straty cisnienia w rotametrach, niezalezne od strumienia objetosciowego, - duzy zakres pomiarowy. Sluza do pomiaru strumienia objetosciowego cieczy i gazów. F1 Rys. 1. Schemat rotametru F

3 Rotametr sklada sie ze stozkowej rurki z podzialka oraz plywaka. Podzialka moze byc wyskalowana w jednostkach strumienia objetosciowego lub procentach. Pomiar strumienia objetosciowego oparty jest na zrównowazeniu spadku cisnienia strugi przeplywajacej pomiedzy scianka rotametru i plywakiem, a ciezarem plywaka. Róznica cisnien przed i za plywakiem powoduje jego podniesienie, a szczelina pomiedzy sciana rury a plywakiem powieksza sie umozliwiajac przeplyw czynnika. Plywak ustawia sie na takiej wysokosci, przy której sila wywolana dzialaniem róznicy cisnien na powierzchnie plywaka równowazy ciezar plywaka i wówczas w szczelinie ustala sie predkosc przeplywu. Po ustaleniu sie warunków przeplywu w rotametrze sila F 1 - dzialajaca na plywak w kierunku do góry jest zrównowazona sila F skierowana pionowo w dól wynikajaca z ciezaru plywaka. Zmiana gestosci przeplywajacego gazu przez rotametr powoduje zmiane jego wskazan. Zmiany te uwzglednia sie wg zaleznosci ρ1 V = V 1 (1) ρ gdzie : V 1 wskazania rotametru w jednostkach strumienia objetosciowego, lub procentach ρ 1 gestosc medium, na które byl cechowany rotametr, kg / m 3 ρ gestosc przeplywajacego medium, kg / m 3 V strumien objetosciowy mierzonego medium, m 3 / s lub m 3 / h Wartosc stosunku nadmiaru powietrza spalania Wartoscia stosunku nadmiaru powietrza spalania a nazywa sie stosunek rzeczywistej ilosci powietrza dostarczanej do procesu do ilosci powietrza wynikajacej z obliczen stechiometrycznego spalania (z a=1). Wartosc stosunku nadmiaru powietrza spalania oblicza sie z zaleznosci: [ CO ] max α = () CO [ ] gdzie: [CO ] max zawartosc CO w spalinach suchych przy stechiometrycznym spalaniu (a=1,0), lub na podstawie parametrów przeplywowych: V p α = (3) V g V amin gdzie na podstawie skladu gazu oblicza sie: - minimalne zapotrzebowanie tlenu do spalania 1 1 V o min = CO + H + CH4 + 3,5 CH C3H 8 O, m 3 O /m 3 gazu (4) - minimalne zapotrzebowanie powietrza spalania Vomin V amin =, m 3 powietrza/m 3 gazu (5) 0,1 3

4 Wykonanie pomiarów i opracowanie wyników W celu wykonania cwiczenia nalezy uruchomic piec gazowy. Ustawic stala nastawe na rotametrze powietrznym 6m 3 /h, wykorzystujac w tym celu wykres cechownicy (rys.). Natezenie przeplywu powietrza, [m 3 /h] Wskazanie rotametru powietrznego, [liczba dzialek] Rys.. Charakterystyka rotametru powietrznego Ustawic i zanotowac wartosc na rotametrze przez który przeplywa gaz. Przeliczyc wskazanie rotametru na strumien objetosciowy gazu zgodnie rotametrów zaleznoscia (1). Po ustabilizowaniu procesu spalania w piecu wykonac pomiar za pomoca Testo 350. Obliczyc wartosc stosunku nadmiaru powietrza spalania rotametrów wykorzystujac zaleznosci (3 5), przyjmujac sklad gazu jak w tabeli. Sklad objetosciowy gazu ziemnego Tabela Skladnik gazu Udzial objetosciowy [%] CO O CH 4 C H 6 N 0,1 0,1 96,7 0,6,5 Pomiary powtórzyc dla 6 róznych nastaw rotametru gazowego. 4

5 Porównac obliczona wartosc stosunku nadmiaru powietrza spalania z wynikami pomiarów. Wyniki pomiarów i obliczen zestawic w tabeli. Nazwa wielkosci Minimalne zapotrzebowanie tlenu V o min,m 3 /m 3 g Minimalne zapotrzebowanie powietrza V a min,m 3 /m 3 g Strumien przeplywu Numer pomiaru powietrza V p, m 3 /h Wskazanie rotametru gazowego, V rot, m 3 /h Strumien przeplywu gazu V g, m 3 /h Wartosc stosunku nadmiaru powietrza spalania oblic zona a o Wartosc stosunku nadmiaru powietrza spalania zmierzona a z Literatura: 1. Kowalewicz A.: Podstawy procesów spalania, WNT, Warszawa Kowalski S. J.: Teoria procesów przeplywowych, cieplnych i dyfuzyjnych, Wyd. Politechniki Poznanskiej, Poznan Kieloch M., Kruszynski S., Boryca J., Piechowicz L: Termodynamika i technika cieplna - cwiczenia rachunkowe, Skrypt PCz., Czestochowa Kruszynski S., Boryca J., Krezolek I., Wyczólkowski R., Janda T.: Cwiczenia laboratoryjne z Termodynamiki i techniki cieplnej, Skrypt SWPCz, Czestochowa Slupek S., Nocon J., Buczek A.: Technika cieplna cwiczenia obliczeniowe, Wyd. AGH, Kraków 00. 5