Приложение А (обязательное). Методы измерения

Приложение А
(обязательное)

Методы измерения

А.1 Измерение давления

Для измеряемых значений, доходящих до 0,06 кПа, допускаемая погрешность составляет 0,001 кПа. Для более высоких значений эта погрешность составляет 2% от измеренных значений.

А.2 Счетчики объема

Показания счетчиков объема для расхода и свободного потока должны проверяться до испытания путем взвешивания количества расходуемой воды.

Погрешность измерения в рассматриваемом диапазоне измерения не должна превышать 0,5%.

Для измерения времени при измерении расхода топлива применяется хронометр со шкалой с ценой деления 0,01 мин.

А.3 Измерение расхода топлива

При измерении объемов с помощью градуированных сосудов точность измерения должна составлять 0,5%.

А.4 Расчет параметров горения

Параметры горения вычислены по следующим формулам и сведены в таблицу А.1 (см. пример с данными в квадратных скобках).

Потребность в кислороде, :

.

(A.1)

Потребность в воздухе, :

(A.2)

Объем сухих продуктов сгорания для стехиометрического горения, :

(A.3)

Максимальное содержание диоксида углерода, :

(А.4)

Максимальное содержание диоксида серы, :

(А.5)

Фактический объем сухих продуктов сгорания:

(А.6)

Объем водяных паров:

(А.7)

Значения и для расчета потерь вычисляют по формулам (А.15) и (А.16).

Параметры, рассчитываемые в А.4, представлены в таблице А.1.

Потребность в кислороде .

Потребность в воздухе

Объем сухих продуктов сгорания для стехиометрического горения:

.

Таблица А.1 - Параметры горения

Составляющие топлива*	Содержание вещества, кг/кг	Содержание , топлива	Составляющие продуктов сгорания, образующиеся при сгорании топлива, топлива
			Данныесодержание	Содержание	Данныесодержание	Содержание	Данныесодержание	Содержание	Данныесодержание	Содержание	Данныесодержание
С	[0,865]	1,86	[1,6089]	1,85	[1,6003]	-	-	-	-	-	-
S	[0,0024]	0,70	[0,0017]	-	-	0,68	[0,0016]	-	-	-	-
H	[0,1325]	5,55	[0,7354]	-	-	-	-	11,1	[1,4708]	-	-
N	[0,0001]	-	-	-	-	-	-	-	-	0,8	[0,0001]
О	[0]	-0,7	[0]	-	-	-	-	-	-	-	-
w (вода)	[0]	-	-	-	-	-	-	1,24	[0]	-	-
(всего)	[1,0]	= [2,346]		= [1,600]		= [0,0016]		= [1,471]		= [0]
* В соответствии с анализом топлива, пример вычисления приведен в квадратных скобках [ ].

Максимальное содержание диоксида углерода:

,

= [15,34]% по объему.

Максимальное содержание диоксида серы:

,

= [0,0153]% по объему.

Объем водяных паров:

.

Точный объем сухих продуктов сгорания:

.

(А.8)

Исходя из того, что измерено = [14,2]% по объему и измерено CO = [1,02]% по объему, получаем в примере:

.

А.5 Полнота сгорания

Испытания необходимо проводить с использованием только проверенных приборов.

Содержание CO должно быть измерено с точностью 0,001% по объему.

Коэффициент избытка воздуха должен быть отрегулирован с допуском 4%.

А.6 Испытательное оборудование.

А 6.1 Испытательное оборудование с теплообменником (см. рисунок А.1)

Рисунок А.1 - Испытательное оборудование с теплообменником

Примечание - Ввиду большого объема воды и длинных труб реакция испытательного оборудования относительно медленная. Это затрудняет достижение теплового равновесия. Необходимо также ввести поправку, если температура вытекающего и обратного потоков воды неодинаково точна в начале и в конце испытаний. Если не определяется достаточно точно относительно высокие тепловые потери, точность испытаний нарушается.

А 6.2 Испытательное оборудование с короткозамкнутой секцией. (см. рисунок А.2)

Рисунок А.2 - Испытательное оборудование с короткозамкнутой секцией и три возможные схемы подачи холодной волы

А.7 Расчет номинальной выходной тепловой мощности

а) В случае испытаний с использованием испытательного оборудования с короткозамкнутой секцией (см. рисунок А.2) номинальную выходную тепловую мощность , Вт, вычисляют по формуле

,

(A.9)

где - массовый поток холодной воды, входящий в систему, и поток горячей воды, вытекающий из системы, кг/с;

- удельная теплоемкость воды при ;

- температура воды на входе (температура входящего потока холодной воды), °С;

- температура воды на выходе (температура выходящего потока), °С.

b) В случае испытаний с использованием испытательного оборудования с теплообменником (см. рисунок А.1) номинальную выходную тепловую мощность , Вт, вычисляют по формуле

,

(А.10)

где - расход потока охлаждающей воды, кг/с;

- удельная теплоемкость воды при , ;

- температура вытекающей охлаждающей воды, °С;

- тепловые потери в испытательном оборудовании, показанном на рисунке А.1, при температуре, при которой проводятся испытания, Вт.

А.8 Калибрование подведенной тепловой мощности

А.8.1 Значение подведенной тепловой мощности

Для котлов, использующих жидкое топливо, значение подведенной тепловой мощности , Вт, вычисляют по формуле

,

(A.11)

где В - расход топлива, кг/с;

- низшая теплота сгорания, Дж/кг.

А.8.2 Определение коэффициента избытка воздуха и избыточного воздуха

Коэффициент избытка воздуха определяют по измерениям либо содержания и СО, либо содержания в продуктах сгорания.

Избыток воздуха, %, е = .

Если продукты сгорания не содержат других несгоревших компонентов (например, , , ), то

(A.12)

или, если содержание в продуктах сгорания измерено, то

(А. 13)

А.9 Расчет тепловых потерь , ,

А.9.1 Тепловые потери

Если воздух и топливо поступают в оборудование для сжигания без подогрева, при температуре окружающей среды, то применяют следующую формулу

,

(А.14)

где - объем продуктов сгорания на кг или сгоревшего топлива, ;

- температура продуктов сгорания, °С;

- температура окружающей среды, °С;

- средняя теплоемкость продуктов сгорания в диапазоне температуры от до , ;

- низшая теплота сгорания топлива, Дж/кг.

Если сгорание при избытке воздуха неполное, то объем продуктов сгорания сгоревшего топлива может быть установлен по следующей формуле

а) сухие продукты сгорания, или

,

(A.15)

где - объем диоксида углерода или ;

- объем диоксида серы , или ;

- объем окиси углерода CO, или ;

- объем азота , или ;

- измеренное содержание в продуктах сгорания ;

- измеренное содержание CO в продуктах сгорания, ;

В случае горения мазута потерями, связанными с неполным горением, , можно пренебречь:

,

(А.16)

где - определяют по формуле (А.3).

b) объем водяных паров , связанный с содержанием воды и с участием в процессах горения воды, входящей в качестве одного из компонентов в топливо или (содержание воды в воздухе, участвующем в горении, можно не учитывать).

Если объем водяных паров учитывается отдельно от объема сухих продуктов сгорания, то формула (А.13) принимает следующий вид:

,

(A.17)

где - средняя удельная теплоемкость сухих продуктов сгорания в диапазоне температур от до , .

- средняя удельная теплоемкость водяных паров в диапазоне температур от до , .

.

,

где - средняя удельная теплоемкость сухих продуктов сгорания при , ;

- средняя удельная теплоемкость водяных паров, .

Рисунок А.3 - Значения средней удельной теплоемкости сухих продуктов сгорания и водяных паров при температуре продуктов сгорания до 500°С включительно.

А.9.2 Тепловые потери

Если единственным несгоревшим компонентом в продуктах сгорания является СО, %, то возникающие в результате потери вычисляют по формуле

(А. 18)

А.9.3 Тепловые потери

При использовании косвенного метода необходимо знать тепловые потери. Их значение может быть приблизительно получено с помощью следующей методики.

Наружную поверхность котла подразделяют на зоны равномерной температуры (теплоизолированные области, дверцы, трубопроводы продуктов сгорания, соединительные трубопроводы, основание котла), и температуру на них измеряют с помощью поверхностных термометров.

Тепловую эмиссию от зоны поверхности , Вт, вычисляют по формуле

,

(А. 19)

где - площадь поверхности зоны, ;

- коэффициент теплоотдачи, ;

- средняя температура поверхности зоны, °С;

- температура в помещении (измеренная в семи точках на расстоянии 1,5 м от передней поверхности котла на высоте, равной половине высоты котла), °С.

Приблизительные значения коэффициентов теплоотдачи в зависимости от температуры поверхности могут быть получены поданным, приведенным на рисунке А.4.

Рисунок А.4 - Значения полной теплоотдачи радиацией и конвекцией горизонтальным и вертикальным поверхностям при окружающей температуре = 20°С в зависимости от средней температуры поверхности

Тепловые потери вычисляют по формуле:

(А.20)

А.10 Гидравлическое сопротивление водной стороны

А.10.1 Исходя из условия требуемой точности, рекомендуется проводить измерение гидравлического сопротивления водной стороны при относительно высоком расходе потока. После определения измеряемых величин требуемые значения гидравлического сопротивления получают путем экстраполяции и интерполяции.

Либо перед, либо после основных испытаний соединяют вместе две измерительные секции 1 и 2 в той точке, где они подсоединяются к котлу (см. рисунок А.5), и находят сопротивление этих секций при различных расходах потока. Это значение сопротивления вычитают из полного значения сопротивления (на измерительных секциях вместе с котлом).

Рисунок А.5 - Испытательное оборудование для определения гидравлического сопротивления водной стороны (прозрачные гибкие трубки для подсоединения дифференциального монометра)

А.10.2 Испытательное оборудование для определения гидравлического сопротивления водной стороны

Внутренний диаметр измерительных секций 1 и 2 должен быть выбран таким образом, чтобы он был равен минимальным размерам трубопроводов котла.

При подключении насоса котел и измерительные секции могут быть преобразованы в полностью замкнутый контур.

Для котлов со встроенными циркуляционными насосами производят измерение и регистрацию остаточного давления подачи воды.

Гидравлическое сопротивление водной стороны котла , кПа, вычисляют по формуле

,

(А.21)

где - плотность воды 1000 ;

- корректирующий коэффициент сопротивления, вычисляемый по формуле

,

(A.22)

где v - скорость в поперечном сечении трубопроводов, м/с;

- гидравлическое сопротивление водной стороны котла, кПа, вычисляемое на основе показаний дифференциального манометра по формуле

,

(А.23)

где - показания дифференциального манометра, мм;

g 9,81 .

Скорость в поперечном сечении трубопроводов v, м/с, вычисляют по формуле

,

(А.24)

где W - расход потока воды, ;

d - номинальные диаметры входного и выходного трубопроводов котла, м.

А.11 Тепловые потери на холостом ходу

А.11.1 Методика испытаний

Потери на холостом ходу определяют в испытаниях, выполняемых при установке прибора для регулирования температуры воды в котле на 50°С выше температуры в помещении, и давления на выходе из котла минус 0,005 кПа, которые должны оставаться постоянными в течение всего периода холостого хода. Кроме того, должно быть полностью исключено какое-либо тепловое излучение на нагревательный контур. В течение всего периода холостого хода горелки не должен работать циркуляционный насос, предназначенный для ликвидации тепловой стратификации в котле. Его запускают с помощью устройства для управления температурой воды вместе с горелкой, а после выключения он должен дополнительно работать 3 мин (необходимый таймер является частью испытательного оборудования).

Потери в короткозамкнутых секциях получают, исходя из результатов испытаний. Допускается преобразование к другим температурам с использованием n = 1,15 (см. А.11.2).

В конце каждого периода испытаний необходимо измерить полное потребление топлива. Потери на холостом ходу следует рассчитывать в конце каждого периода испытаний, начиная от их стартового положения.

Испытания могут быть закончены, когда различие между результатами двух последовательных измерений не превышает 5%. Наименьший из двух результатов следует использовать для расчета , относящегося к желаемому значению температуры.

Пример - ;

если > 0,05:

А.11.2 Расчет

Потери на холостом ходу q следует рассчитывать по следующей формуле

(А.25)

Для температуры котла, отличающейся от требуемой температуры (включая все допуски), получают, исходя из требуемой температуры, путем применения показателя степени n = 1,15:

(А.26)