+7(343)307-73-03
+7(912)229-08-64
+7(912)288-00-65
620143 г. Екатеринбург
ул. Победы 51 - кв. 87
Сравнительное тестирование
Сравнительное тестирование.
А.Чернова
Прежде всего, я бы хотел выразить благодарность «Ortner GmbH» за поддержку идеи этого тестирования, путем предоставления материальной помощи, обеспечения обо- рудованием, экипировкой и всеми необходимыми материалами, а также за предоставле- ние сотрудников в помощь. Я бесконечно благодарен за высочайшее гостеприимство, ко- торое обеспечило нам работу и проживание. Эксперимент бы не состоялся без поддержки вашей компании. Спасибо! Так же, хочу выразить отдельную благодарность Полу и Стефану Полатчеку, за ключевую роль в организации этого эксперимента и за многие часы личного времени, по- траченные на его подготовку и проведение. Спасибо! Идея этих экспериментов возникла во время разговоров со Стефаном и Полом По- лачеком. Мы размышляли о семинаре, на котором можно было бы создать конструкцию печи, включающей в себя модульные элементы, разработанные компанией «Ortner», вме- сте с элементами, создаными вручную в духе свободного творчества. Мы решили, что бу- дет очень интересно сравнить две разные теплообменные системы, используя модульную топку, произведенную компанией «Ortner». Таким образом, мы обозначили основные цели эксперимента: 1. Мы начнем с модульной топки, произведенной компанией «Otner», и построим две версии печи: - Hand-built Double-Bell теплообменник (построенный вручную двойной колпак), исполь- зуя стандартный шамотный кирпич и плитку; -И теплообменник канального типа традиционного Австрийского образца, используя модули KMS компании «Otner». 2. Мы просушим печи и проведем два полных теста для сравнения КПД и количества выбросов в атмосферу. Реализация проекта началась в мае 2014 года, после щедрого предложения компа- нии «Ortner GmbH» провести этот эксперимент, используя их недавно построенный учеб- ный центр. Вы можете увидеть обе версии тестируемых печей на заднем плане: KMS слева
и двуколпаковую печь справа. Это здание учебного центра имеет гаражные ворота для легкого доступа автопогрузчика и восемь дымоходов по всему периметру для подключения различных печей, строящихся на обучающих семинарах.
Строительство печей.
Топка «Ortner GO-11» (11кг дров в одной загрузке) была выбрана в качестве отправной точки. В первую очередь мы построили простую версию топоки с двойным колпаком. Мы рассчитали вес и объем теплообменной части топки с двойным колпаком, чтобы сравнить его с системой KMS.
Стефан вычисляет вес и объем топки с двойным колпаком.
Нижний колпак. Подключение топки. Внутри Верхний колпак. кирпичи внутри колпаа сложены насухую. . Законченная версия топки с двойным колпаком. Газы выходят из топки в правом верхнем углу. Ка- рандашная разметка на плитке показывает примерное расположение колпаков. Колпаки были построены по принципу двустенного безвоздушного пространства: 40мм плитки снаружи (выложены с Ortner Haftmortel - гидравлически быстро затвердевающий связывающий раствор) и 20мм плитки внутри с 10мм твердого глинистого раствора между внутренней и внешней плиткой. Именно этим способом можно построить внутреннюю ша- мотную оболочку печи в трехслойном варианте: чтобы было с воздушное пространство между облицовкой (третий и завершающий слой) и внутренней шамотной части. Далее следует KMS версия. Мы создали эту версию, чтобы достигнуть примерно та- кой же массы и объема.
Готовая версия топки KMS. Газы выходят из топки сзади, в небольшой канал нисходящего потока (sturzzug) предварительно повернув налево. Следует отметить, что обе версии были подключены к дымоходам одного и того же размера. Дымоходы были короткими - около 15 футов от уровня пола. Вместе с очень теп- лой погодой за окном (+ 26C) создались условия, которые неблагоприятны для топок, но так как мы создали равные условия для обеих версий, было принято решение, что это не должно повлиять на наше сравнение производительности топок. Было отмечено, что из-за длины каналов в версии KMS путь был дольше, чем мог позволить любой традиционный австрийский метод расчета. Нам сказали, что эта версия не пройдет по австрийским правилам вычисления. Мы ввели полученную длину канала в запатентованную расчетную программу Ortner. Мы получили вывод о том, что температура дымовых газов в дымоходе в конце канала составит 3 С... Хотя это очевидно нереалистич- но, этот результат действительно подтверждает, что это решение привело к канальной си- стеме значительно длиннее такой, которую кто-либо построил бы в реальных условиях. Обе версии печей были завершены и просушены за день до тестирования. Фото экрана вычислительной программы Otner.
Тестирование.
Данные о выбросах монооксида углерода (далее CO) были получены с помощью га- зоанализатора и метода Stack Loss. Данные выброса частиц дыма (далее ПМ) были собра- ны с помощью смесительного канала для измерения частиц компании Condar, предостав- ленный исследовательской компанией MHA Lopez Labs. Компания Otner предоставила га- зовый анализатор NOVA H8 MRU, используемый в их лаборатории. Было обнаружено, что газовый анализатор NOVA H8 не имеет режима разбавления CO для размеров превышающих 4000 ч/млн. Также у нас был газовый анализатор Testo 330-2, предоставленный компанией Luis Wegscheider, но из-за отсутствия компьютера с программным обеспечением Easy Heat Testo, с автоматической записью показаний Testo 330-2, мы решили использовать анализатор NOVA, так как в нем имеется автоматическая запись тестовых данных в электронные таблицы Excel.
Показания NOVA H8 MRU.
Предварительная установка версии топки с двойным колпаком. Зонд от NOVA слева, а от Condar справа. Предварительная установка версии KMS. Зонды от NOVA и TESTO справа, а от Condar и Magnehelic слева.
Топка с двойным колпаком была оснащена 9 датчиками температуры, которые были по- мещены в разные места для сбора данных, которые могли бы показать движение газа внутри колпака. Датчики, встроенные в Testo, автоматически отправляют данные в элек- тронные таблицы программы Excel. Обратите внимание, датчики температуры с алюминиевой лентой закрывают отверстия. В соответствии с европейскими стандартами рассчет точки окончания измерений был сде- лан по достижению концентрации СО в 25% от самого высокого измерения углекислого газа, достигнутого в ходе тестирования. Сле- дует отметить, что в этом случае точка окон- чания измерений достигается гораздо рань- ше, чем как это предусмотрено стандартами Северной Америки: по точке, когда концет- рация кислорода в газах восстановится до 95% от максимального уменьшения..
Это фото сделано в конце теста по евро-стандарту.
В это время подача воздуха была полностью отключена и оставшийся уголь находился в топке в течение еще нескольких часов, прежде чем прогорел полностью. Каждая закладка весила ровно 11кг плюс 315 грамм щепок на растопку.. Закладки, во время всего тестирования, были одинаковы. Интересное наблюдение, что в лаборато- рии Otner содержание влаги в древесине, как правило, не измеряется, в соответствии с уверенностью, что дрова они всегда получают сухими. Поэтому ни один измеритель Delmhorst или сопоставимый с ним измеритель влажности профессионального уровня, не был доступен на площадке. Таким образом, 15% количества содержания влаги в электронных таблицах от Condar является гипотетическими. Следует отметить, что вся древесина, которая была использована в ходе тестирования, выглядела сухой.
Обычная закладка. Розжиг. Порода древесины: Бук. Размер паленьев базировался на основе стандартов Северной Америки. Топки были запущены с одной закладкой дров и щепок, помещенных сверху. Развели огонь с двух палочек для розжига, изготовленных из сжатого волокна и воска.
Тестирование, наблюдения и заметки.
Во время первой протопки огонь в обеих печах медленно разгорался из-за коротких дымоходов и очень теплой погоды снаружи. В начале первого испытания для того, чтобы установить тягу в обеих топках, потребовалось разогреть дымоходы, поместив бумажный факел в основание дымоходов через дверцу для прочистки. Обе печи топились уже лучше при второй загрузке. Теперь они имели более теплое ядро и прогрев дымоходов не требо- вался. Тем не менее, колпаковая топка показала более выраженное улучшение на старте, хоть она была еще сырой, в отличии от системы KMS, которая не имела удерживаемой влаги в начале первого тестового прогона. Практически вся влага была выпарена из двух- колпаковой печи во время первой протопки и вторая протопка прошла уже без затруднений. Из-за слабой тяги в дымовой трубе в начале первых испытаний, у обоих печей были скачки CO выше 4000 ч/млн в первой четверти тестовых протопок. Так как вариантов раз- бавления CO не было, анализатор NOVA выключал измерительную ячейку CO для очистки каждый раз, когда CO достигал 4000 ч/млн, тратя несколько минут перед повторным за- пуском измерения CO. Это, безусловно, оказало влияние на средние показатели СО. Средние значения должны были быть выше, чем показано, особенно в течение первых те- стовых протопок, и особенно для версии KMS, которая визуально продолжала бороться со слабой тягой даже в начале второго тестового прогона. Так как влияние было оказано на данные тестирования обоих печей и так как у нас не было правильных показаний СО, сравнение было сделано, используя существующие данные. Версия KMS не имела достаточной тяги на протяжении большей части протопки, что отразилось на результатах испытаний на выбросы частиц дыма. Версия печи с двойным колпаком горела достаточно ровно, за исключением начала первой тестовой протопки. Было интересно наблюдать, что в топке печи с двойным колпаком огонь горел визуально лучше, чем в версии KMS. Версия с двойным колпаком имела очень низкое давление у ос- нования дымохода, сначала было высказано мнение, что анализатор NOVA давал несоот- ветствующие измерения давления. Мы проверили это измерив давление с помощью Testo 330-2 и оказалось, что действительно, давление было низким в течение всего горения. В отличие от колпаковой версии, в топке KMS давление было значительно выше, даже в на- чале теста, в то время как огонь визуально боролся со слабой тягой в течении большей ча- сти тестирования. Каждая версия печи имела две полных тестовых протопки, каждая из которых была сделана от 22 до 24 часов после предыдущей (первая протопка была через 24 часа после окончания просушки.
Эффективность и результаты выбросов.
Сводка результатов тестирования топки с двойным колпаком и топки версии KMS Обе топки получали одинаковое топливо и находились в одних условиях, обеим версиям требуется прогрев дымохода в начале первого запуска BO - версия топки с двойным колпаком; KMS - версия топки KMS
статочной тягой, вызванной высоким сопротивлением газовому потоку. И хотя мы не мо- жем увидеть разницу в измерениях CO, количество частиц дыма в KMS версии более чем в два раза превышает измерение частиц дыма в версии двухколпаковой печи. Улучшения между первым и вторым запуском небольшие. Выбросы твердых частиц в версии двухкол- паковой печи упали примерно на 50%, в то время как в KMS версии примерно на 30%. С версией двухколпаковой печи был проведен еще один тест на второй день испы- таний, после окончания второго официального тестового прогона. Louis Wegscheider при- был в этот день, пропустив все испытания из-за обязательств на работе. Он был заинтри- гован собранными данными. Мы хотели провести еще один полный прогон сам по себе, так что мы сделали еще одну протопку, тестируя и записывая с помощью анализатора NOVA. Тест был сделан спустя 6 часов после предыдущей протопки. Горение было очень ровным и чистым: средняя температура газов на выходе в дымоход была 122С, содержание кисло- рода было равно 13%, а среднее содержание монооксида углерода СО 554 ч/млн, сохраняя при этом 85% эффективности, как измерено с помощью анализатора NOVA.
Распределение температуры в топке с двойным колпаком.
Разница температуры между нижней и верхней частью нижнего колпака около 50 С в начале горения, которая поднимается до 100 С в середине испытания. Разница более значительна между нижним и верхним колпаком. Также очевидно, что разница температур между верхней и нижней частью колпака и между колпаками уменьшается и почти вырав- нивается со временем. В двухколпаковой печи схема движения газа зарегестрирована такая, как было предсказано в теории: горячие газы поднимались в верхнюю часть колпака, и нижний кол- пак принимал большую часть тепла. Было подтверждено еще одно теоретическое и эмпи- рическое наблюдение, что со временем температура внутри колпака выравнивается, со- здавая очень равномерно нагретую массу.
Заключение.
Исходя из тестирования, канальная система не смогла поддерживать тот же уро- вень эффективности, как система с двойным колпаком в тех же условиях. Это означает, что создание канальной системы такой же массы и объема, как двухколпаковая система , может быть проблемой, так как было показано, что такая система может создавать слиш- ком большое сопротивление газовому потоку. Хотя Paul Polatschek заявил , что такие большие и тяжелые системы уже были построены в прошлом и они могут работать долж- ным образом, он отметил необходимость в сокращении числа поворотов каналов, чтобы уменьшить сопротивление. На основании результатов сравнительного тестирования и наблюдения, можно сде- лать вывод о том, что колпаковая система имеет большие возможности, чем канальная си- стема. Очевидно, что в большинстве случаев канальная система в тех же условиях должна быть меньше, чтобы работать должным образом. Таким образом, колпаковая система име- ет большую эффективность, чем канальная система одного и того же объема и массы. Кроме того, можно сделать вывод , что колпаковая система является лучшим выбором при менее идеальных условиях, в связи с очень низким сопротивлением газовому потоку и способностью работать должным образом с низким уровнем выбросов при минимальной тяге.
Другие новости
