Способы измерений и оценки эффективности

Как раз для гсм эти изменения значительны(знавал людей которые на этом зарабатывали большие деньги, а потом и сроки).
Просто я думаю, что при необходимости определения мощности свареной печьки или котла, не обязательно начинать с определения качества топлива(я предлагал использовать топливо известного качества), это вполне самостоятельная задача,или тема.

 

Не будут эти изменения велики:
1. Важно понять саму суть - какая калорийность топлива заключена в 1 кг и в 1 литре, и зафиксировать это соотношение.
Если Вы 1 кг топлива (отработки или другого) будете перемещать из холодного помещения в тёплое, или оставите на морозе на пару дней, или оставите на солнце на пару дней, то по сути калорийность от этого почти не изменится. От температуры хранения может изменяться только объём, и тот незначительно, но вес останется прежний - вы же не собираетесь оставлять топливо на долго выветриваться. Измерения эти можно выполнить и при комнатной температуре: при + 15-20 гр. С.
2. О качестве топлива - я и не предлагал вам вникать в глубь вопроса, ограничился только плотностью.

Ну, если с отработкой иметь дело, то расхождения в калорийности и в плотности могут быть и в 5%..... и в 25%, если сравнивать факт со справочными величинам (причины названы ранее). Поэтому есть смысл перемерять плотность и отталкиваться от неё в своих расчётах.
Кстати, эта процедура рекомендована гостами и снипами при эксплуатации котельных не спроста: она входит в состав многих отчётов и используется для претензиционной работы.

 

По просьбе J.E.M.P. привожу простейший расчёт мощности котла по температуре теплоносителя.
На нагрев 1куб.метра воды (1000 литров) на 1 градус требуется 1,163 кВт.
Для примера нагрев 400 литров (0,4 тонны) на 58 градусов за 1,5 часа
0,4 * 58 * 1,163 =27 кВт/час но это мощность, которая потребуется для такого нагрева за 1 ЧАС
27кВт / 1,5час = 18 кВт/час это мощность котла, чтобы произвести такой нагрев именно за 1,5 часа, как в нашем примере.
В реальной системе отопления точно замерить всё это сложно, так как тепло с батарей будет отдаваться в окружающее пространство. Поэтому непосредственно котел лучше замерить до сборки в систему, присоединив к нему бак с водой литров на 100 или побольше. В идеале ещё накрыть его каким-нибудь теплоизолирующим материалом.
Это, наверное, самый простой способ измерения мощности при наличии только градусника и канистры
PS: to J.E.M.P. ошибку исправил

 

Rocot, благодарю Вас! Внимательно только перепроверьте расчёт, пожалуйста (на 1 тонну воды на 1 градус Цельсия для нагрева требуется 1 Гкал теплоты или 1163 кВт*час энергии, если быть точным - то 1162,7), и потом мы продолжим дискуссию. Маленькая ошибка закралась. :-) - этот свой пост я тоже скорректирую.

 

Думаю в расчете ошибка гораздо значительней, ведь за это время температура бокса (200м.куб.), со всем оборудованием поднялась на добрых 6 град (вот бы знать его теплоемкость, да еще и величину утечки тепла во внешний мир).
Вот поэтому я и говорил выше о тепловой системе, находящейся в равновесии(помните г-на Стирлинга), когда приток тепла и его рассеяние одинаковы, при этом необходимо посчитать только первое, оно же нам и нужное.

 

Надо смотреть в самом начале нагрева. Чем меньше разница между температурами воды и воздуха, тем меньше тепла уйдёт из первого во второе за время измерения. Т.е. считать не при нагреве на 60град, а только на 10-20 град. Тогда погрешность будет намного меньше. В идеале, конечно, подключить к отдельному баку.

 

Мне вот пришла на ум такая мысль: разница температур на входе котла и на выходе, это показатель кол-ва тепла переданного им теплоносителем, это же кол-во тепла отдано теплоносителем окружающей среде.
Следовательно если высчитать то или другое, за минимальный отрезок времени, в течении которого общие параметры тепловой системы не успеют значимо измениться скажем за 1 мин. можно получить значение мощности с достаточно большой точностью.

Осталось только обратить эти мысли в формулу. Кто рискнет?

 

Вообще если развивать эту теорию дальше, производя множество измерений в течении тех же 1,5-ра часов и строя графики
можно узнать о системе гораздо больше.
Измерять можно:
1. температуру в помещении;
2. температуру теплоносителя;
3. разницу температур на входе и выходе котла(или температуру поверхности конвекторной печи).
4. количество подаваемого в печь или котел топлива и его температуру.
и т.д.
Думаю зависимомти графиков могут дать много интересного.

 

Remix59, ОГО !!! Столько сообщений, мыслей - я их сразу и не переварю, с ходу.
Rocot, к Вам просьба: вернуться в 23 пост и проверить размерность. В Вашем решении определена тепловая нагрузка - она равна 18 кВт! И это не тепловая мощность котла: для определения тепловой мощности котлов есть несколько понятий и каждое имеет своё назначение (пока нам это не надо, чтобы не путаться).

Вообще, парни, надо здесь определиться:
Мощность - измеряется в кВт или Гкал/час. Нагрузка - имеет такое же определение размерностей.
Энергия - измеряется в кВт*час или Гкал, т.е. это некоторая величина потребления мощности (или выработка) за некоторое количество времени, иными словами - их размерности перемноженные на 1 час.
Понятие "теплота" - есть ни что иное, как "тепловая энергия".

Что имеется на данный момент, или что в итоге мы определили???
Как Remix59 описывал свой котёл - на него уходит не более 2 кг отработки в час (если ошибаюсь или не так понял, то поправьте), при этом расходе котёл выходит на максимальный режим. На этом режиме в течение 1,5 часов он "нагоняет" то количество теплоты, которое достаточно чтобы обеспечить тепловую нагрузку отопления - 18 кВт. Так?!

Теперь. Как мы выше обсуждали, на максимальном режиме тепловая мощность котла должна быть пропорциональна расходу топлива. Предполагаю, что навряд ли у Вас отработка имеет калорийность, способная выдать выше 10,5 кВт тепла с 1 кг в 1 час. Это значит, что 2 кг отработки обеспечили 21 кВт тепловой мощности котла (подразумевается: в час). Тогда, то что можно называть КПД для данного котла составит 18/21=0,857 или 85,7% - это величина КПД данного котла вполне соответствует представлениям о его конструкции.
Конечно, в эксплуатации котёл не монстр, надо чаще его обслуживать и следить за работой. Но именно, внешние признаки и его описание, расход топлива и пр. привлекли моё внимание. Мои Вам аплодисменты Remix59, и Вам F88888!

Теперь, ещё один момент: котёл находится в помещении, а значит то тепло, которое оно излучает с поверхности себя и с дымохода, также попадает в помещение. Но здесь, для котла как для единицы оборудования это тепло является потерями и КПД его от этого не увеличится, но с другой стороны это тепло тоже полезное и его вырабатывает котёл при сжигании отработки. Поэтому, фактически с котла снимается чуть больше тепла и больше тепловой мощности (выше 18 кВт). Поток тепловой этот "на пальцах" просчитать сложновато, но судя по картинкам, он может составить примерно 1/4 - 1/5 часть от разницы потерь на КПД, т.е. (21-18)/4=0,75 тире (21-18)/5=0,6 кВт мощности. В таком случае, обсуждается уже КИМ - коэффициент использования мощности: у Вас он получается выше КПД и составит (18 + 0,6)/21=0,8857 или 88,6% - это по нижнему пределу (0,6). В данном случае, Кпит (или КИТ, где как пишут)- коэффициент полезного использования топлива - будет равен КИМ, т.е. 88,6%.
Вот смотрите какой котёл у Вас получился!
Это расчёт так сказать "на пальцах" для номинала котла. Ну а в реалиях, показатели конечно могут быть и пониже, это уже кто-как его будет обслуживать, какое топливо в нём будет использовано, в каком месте он будет стоять, и всяко-тако. Но сами показатели меня лично обрадовали. Если у Вас будут другие цифры (повторные проверки), то конечно по аналогии можете пересчитать.


Остальное потом: некоторые формулы пока не соображу, как сюда перенести (знаки "дельта" - разницу, и "тау" - время), чтобы отразить и увязать их суть и отличие способов расчёта.

 

Сейчас допишу очень интересное в верхний пост, а этот забронирую для новой записи!

Если замечаний и вопросов не возникло, вернусь к началу дискуссии: приведу сравнение расчётов в следующем посту.

 

Привожу расчёт, в котором определяется тепловая мощность, необходимая для покрытия тепловой нагрузки 18 кВт на примере котла Remix59.

1. Определяем количество теплоты, или тепловой энергии, необходимой для нагрева 400 кг воды с 12 до 70 гр. С. Обозначение этого количества теплоты – "Е", измеряется в Дж (Джоуль).
Формула:
E = m * Cp * DT
Где, m – вес воды, в нашем случае 400 кг;
Ср – удельная теплоёмкость воды, примерно равная 4200 Дж/(кг*градус), или если быть конкретнее, то удельная теплоемкость воды при 0 гр.С равна 4,218, а при 40 гр.С равна 4,178 кДж/(кг*К), зависимость от температуры линейная;
DT – абсолютная разность (D – знак «дельта») температур между начальной (12 гр.С) и конечной (70 гр.С) температурами воды-теплоносителя. По определению: 1 градус Цельсия = 1 градусу Кельвина.
Решение:
Е = 400 * 4200 * 58 = 97 440 000 Дж, или 97 440 кДж.

2. Джоуль – это единица измерения Работы, в энергетике – измеряет количественные показатели энергии за некоторый промежуток времени. 1 Дж = 1 Вт * 1 сек.
Иными словами, интерпретация: Работа (Дж) = Мощность (Вт) * Время (сек.)

Отсюда следует, что наша «Е» может быть записана иначе:
Е = 97 440 000 Дж = 97 440 000 Вт*сек.
В одном часе 3600 сек., тогда Е = 97 440 000 / 3600 = 27 066,7 Вт*час.

3. Из определения Джоуля следует и само решение в определении тепловой мощности, необходимой для подогрева воды:
- если котёл подогревал бы воду за 1 час, то подведённая мощность котла соответствовала бы
27 066,7 Вт*час / 1 час = 27 066,7 Вт, или примерно 27 кВт тепловой мощности;
- если котел подогрел воду, как в нашем случае, за 1,5 часа, то подведённая тепловая мощность котла для обеспечения часовой нагрузки соответствует
27 066,7 Вт*час / 1,5 часа = 18 044,4 Вт, или примерно 18 кВт тепловой мощности котла.

Теперь вроде понятно и наглядно, откуда берутся в измерениях и в расчётах часы, ватты и джоули: средняя Мощность = Работа / Время. Соответственно этим определениям проставляются и сами единицы измерения.

При использовании этих формул для интерпретации тепловых балансов в определении тепловой нагрузки на отопление и ГВС, можно обратить внимание на соотношение в размерностях:
Вес воды / время подогрева = кг / час, это есть не что иное как массовый расход воды в системе в час!

4. В чём заключается отличие этого расчёта с тем, который привёл Rocot, практически НИчем, кроме определения удельной теплоёмкости в размерностях.

Продублирую его подход, с правкой размерностей (обратите внимание на расстановку запятых при зачёте веса).
Если для подогрева 1 тонны воды на 1 градус требуется 1 Гкал теплоты, или 1163 кВт*час, то для 1 кг (0,001 тонны) воды требуется в 1000 раз меньше теплоты (т.е. 1,163 кВт*час).
Тогда:
Е = 0,4 тонны * 58 градусов * 1,163 кВт*час = 26,9816 кВт*час, или 26 981,6 Вт*час (видна ошибка округления при сравнении с величиной 27 066,7 Вт*час, рассчитанной выше), или примерно 27 кВт*час теплоты.
Далее по рассчитанному количеству теплоты определяется подведённая тепловая мощность аналогично прежнему представлению о ней:
27 кВт*час / 1,5 часа = 18 кВт.

5. В первом варианте расчёта использован физический подход, а во втором (у Rocotа) – калорический, хотя внешне оба они выглядят одинаково. В обеих решениях имеется некоторая малая ошибка в сотых долях после запятых из-за округления величин удельной теплоёмкости (Ср)! Образуется она при использовании в расчётах переводных величин, что видно из соотношения: 4200 (примерная величина удельной теплоёмкости воды) / 3600 (количество секунд в 1 часе) = 1,1666… - т.е. уже не 1,1627.
Более грубая ошибка, которая часто встречается в расчётах, это путаница в размерностях для удельной теплоёмкости воды 4200 или 1163 – единицы измерения в них то разные!!!, а отличие уже составляет в 3,6 раз!!!
В более сложных расчётах, названная неточность переводных и удельных величин в совокупности с определением размерностей (где часы, а где секунды?) порой приводит к очень серьёзным просчётам проектов, и там ошибки уже могут составлять порядки значений.

Вкратце – всё! Такая вот получилась Памятка для расчётов, с использованием переводных и удельных величин.

 

Коллеги,

я активен в единственной теме на этом форуме - в теме о повышении эффективности котла на отработанном масле. Однако эта Ваша ветка перекликается с вышеуказанной. Вы правильно начали обсуждение способа измерения КПД котла.

Внесу свои 5 копеек о том, как измерить мощность котла, работающего в уже сформированной системе отопления.

Чтобы измерить полезную тепловую мощность котла надо иметь 4 прибора:

1. Циркуляционный насос со стабильной выставленной подачей теплоносителя и расходомером, показывающим объёмную скорость теплоносителя в магистрали отопления.
2. Термометр на входе в котёл обратки из отопительной магистрали.
3. Термометр на выход из котла горячей отопительной магистрали.
4. Термометр наружного воздуха, лучше электронный с датчиком на улице и дисплеем в помещении.

Условиями опыта будут:

а) длительно существующая безветренная погода без осадков,
б) отсутствие хождения людей с хлопаньем входными дверьми, заноса в помещение каких-либо предметов.
в) известная теплоёмкость теплоносителя,
г) стабильность скорости подачи топлива с её измерением.

Опыт должен начаться в уже установившихся условиях, когда показания приборов одинаковы в течение часа, со считыванием их показателей раз в 20 мин.

В течение следующего часа необходимо с удвоенной периодичностью (раз в 10 мин) считывать показатели приборов и заносить их в таблицу.

На основании этих данных, при соблюдении указанных условий, можно достаточно точно вычислить полезную тепловую мощность котла, которая однако не будет равна полной тепловой его мощности, поскольку такой опыт не учитывает:

а) собственных тепловых потерь котла на излучение и конвекцию и
б) тепла, улетающего в трубу.

Однако мощность, отдаваемая в батареи (в магистраль) будет подсчитана достаточно точно, ведь известна разница температур, объёмная (равная весовой в случае с водой) скорость, теплоёмкость и время. Для такой архитектуры системы, в которой котёл стоит в котельной, а потребители находятся в помещениях такой подсчёт будет даже более актуальным.

Измерение теплотворной способности топлива в условиях эксплуатации затруднено. Для этого нужно измерить температуру выходящих газов, их объёмную скорость и знать их теплоёмкость, что практически трудно достижимо.

Будет надёжнее отделить 2 ведра фильтрованной отработки, которой будут кормить котёл во время опыта, зачерпнуть из него 2 литра и отнести эту пробу топлива в топливотехническую лабораторию для измерения его калорийности. Таким образом, ваши 2 ведра превратятся в стандартизованное эталонное топливо. Думаю что не надо напоминать о том, что всю пробу надо защитить от попадания в неё дополнительных примесей таких как тряпки, окурки и вода.

С уважением.

 

Для того, чтобы измерить тепловую нагрузку в единицу времени достаточно иметь 1 прибор - теплосчётчик. Тиамо, а всё остальное выглядит как у Лермонтова: "Смешались в кучу кони, люди, и залпы тысячи орудий слились в протяжный вой". Знаете, почему? Вы смешали вместе определение мощности и нагрузки. :mdaaa:
В постах выше, мужики на этом сделали акцент и построили чёткую логику. В представлении Вашего подхода, определение полезной мощности вызывает сомнение. Или поясните его, пожалуйста: что такое полезная мощность?

 

Описан способ достаточно точного определения полезной тепловой мощности котла подручными средствами.

За теплосчётчиком людям надо бежать в магазин, наличие этой вещи у среднего обладателя котла на отработке, прямо скажем, не очевидно. А вот термометры можно насобирать с возвратом по гаражным соседям, в автосервисах термометры вообще не проблема. Аналогично с расходомером. Можно обойтись вообще без него, включив циркуляционный насос на его известную паспортную мощность при условии соблюдения паспортных требований к высоте подъёма/сопротивления системы.

Покажите пожалуйста мне подробнее, где и как я "смешал вместе определение мощности и нагрузки"?

Читая Ваш комментарий к моему сообщению можно предположить Ваше противопоставление моего подхода, видимо нелогичного по Вашему мнению, "чёткой логике "мужиков". Будьте добры логично показать отсутствие логики в моём сообщении на примере невозможности расчёта количества тепловой энергии, отданной котлом в систему отопления в килоджоулях за единицу времени в 1 час по методике, описанной мною выше.
Вот видимо это количество энергии в килоджоулях, отданное котлом в систему отопления за единицу времени в 1 час и будет полезной тепловой мощностью котла с учётом всех уточнений и оговорок, указанных в моём сообщении.

С уважением.

 

Тиамо, ответы достаточно просты (на мой взгляд). Давайте так поступим: пусть другие специалисты, эксперты, может админы тоже, выскажутся. Надо бы и их мнение учесть. Скопируйте html, чтобы проанализировать минусы и плюсы сами. Пару дней хватит?

 

Так вот будьте любезны коллега дать их в ясной и понятной любому читающему форме. Простые ответы на простые вопросы. В Ваших сообщениях я разглядел Ваш выпад лично против меня, но не нашёл ни 1 обоснованного доказательства моей неправоты.

Они выскажутся в том случае, если им будет интересна эта тема и наш завязавшийся диспут. А если им всё это не будет интересно?

Очень интересная деталь: обращение к мнению админов. Вы полагаете что мною нарушены правила форума? Админы по этим правилам следят за выполнением этих правил, во всём остальном они такие же участники как все остальные и по существу споров на технические темы высказывают своё мнение
наравне с остальными участниками.

Давайте так: каждый высказывает своё мнение без оглядки на присутствующих подтверждая его аргументами, также аргументированно его защищает если аргументы коллеги ему представляются менее доказательными. Иначе отвлечённый технологический разговор превратится в огульное охаивание с наклеиванием ярлыков, намазыванием дёгтем с последующим вываливанием в пуху под улюлюкание окружающих. Такой способ доказательства своей правоты был характерен для диких и совершенно необразованных первых американских поселенцев. Вы хотите пользоваться на этом форуме их манерами?
Я не хочу низводить участников и читателей до такого положения.

Каждый отвечает за свои слова сам особенно если использует обороты, оценки и эпитеты характеризующие личность и её подход к проблеме, а не саму проблему и способы её решения.

Я не понял этого Вашего предложения. Что куда мне надо скопировать и на что я должен убить 2 дня времени?
Доказать невозможность описанного выше расчёта невозможно и после ста лет раздумий. А доказать эту возможность можно в течении 5 минут прямо сейчас.

С уважением.

 

Тиамо

Кстати, вы мне тоже это говорили!
Я говорил вам, что займитесь практикой, хватит цитировать учебники ... Сколько бы не было прочитано литературы, всё равно в практике познаётся истина.

 

Простите, промолчал ранее и неоднократно, но и знания у Вас поверхностные, практики никакой наверно нет. А если по делу, то Ваш пост с рекомендациями о "полезной мощности" можно попросту перечеркнуть и в корзину. Причина проста: в нём Вы все определения мощности и нагрузки, а потом и в энергии, спутали в кашу.

 

Да. Если я Вам это говорил, то сделал это потому что:
1. Таково было моё мнение.
2. Существовала причина сообщить его в этом форуме.
3. Существуют аргументы в поддержку этого мнения.

Хочу сообщить Вам следующее: рекомендовать людям "отложить учебники и заняться практикой" равно как "отложить дрель и перечесть пару книжек", "учить матчасть" и прочие подобные пустые и не относящиеся к обсуждению выражения - есть личные выпады, которые на приличных форумах запрещены, администрация таких форумов как правило всё, не относящееся к теме обсуждения удаляет.

Для публикации мнения о личностях участников, там где это допускается, существуют специальные разделы с типовыми названиями "Баня", "Разборки", "Базар" и прочие.
На этом форуме каждый участник выразить публично своё мнение по поводу личности другого участника может при помощи публичного личного сообщения.

С уважением.

 

Уважаемый Energomagazine, я никогда и нигде не утверждал, что я являюсь высоким учёным, опытнейшим инженером, что моими трудами, по моим проектам и при моём авторском надзоре возведена Саяно-Шушенская ГЭС, что я руководил работой Чернобыльской АЭС, что при моём непосредственном участии возникла авария в энергокомплексе США и Канады, оставившая без электричества весь северо-восток США и Юго-Восток Канады. Однако все мои высказывания на форуме имеют простую, ясную и обоснованную аргументацию, сопровождаются примерами из реальной жизни. Я никогда не писал, что я абсолютно уверен в своей правоте, допускал возможность ошибок с моей стороны и приглашал заинтересованных участников высказывать свои аргументированные суждения по существу темы.

Я никогда не допускал личных выпадов или каких-либо оценок каких-либо личностей.

Все сообщения опубликованы, Вы можете найти в них неувязки, путанницу и чушь при условии что сумеете доказать аргументами такую оценку моих высказываний. Написать на заборе 3 буквы и убежать - несолидно.

Прежде чем продолжать свои бездоказательные личные выпады, будьте любезны ответить с высоты Ваших глубоких знаний, в наличии которых я не сомневаюсь, по существу адресованных Вам вопросов.
Сделать это, располагая как фундаментальными так и узкоспециальными знаниями, совершенно несложно. Большая просьба высказаться аргументированно и понятным среднему читателю языком. К средним читателям отношу в том числе себя.

Вы бросаете публично мне перчатку за перчаткой, однако от дуэли уклоняетесь. О рыцарстве и благородстве, равно как о честном имени я не говорю, сегодня эти понятия лишены смысла и общественной значимости, но в среде специалистов такое поведение тоже не принято.

Пока ещё с уважением.