一、實驗目的
本實驗臺的實驗目的就是測試燃氣熱水器的性能。
作為家用燃氣熱水器熱工性能測試平臺，可對家用燃氣熱水器的熱效率、熱流量等熱工性能進行測試。
燃氣熱水器是專門用來加熱水的設備,熱水器本身沒有儲水容器,是應用較廣的燃氣設備之一。燃氣熱水器性能測定實驗臺的主要功能是讓學生初步掌握燃氣快速熱水器的工作原理及熱效率測定方法,并掌握燃燒分析儀的使用方法。
二、實驗原理與詳細技術說明
1.燃氣熱水器
本實驗臺的實驗目的就是測試燃氣熱水器的性能。因此可以選擇市場上的任一型號規格、任一生產廠家生產的熱水器。選擇燃氣熱水器時,主要考慮兩點:一是該熱水器適用的燃氣氣源,二是熱負荷或額定熱水能力。
本實驗臺選擇JSQ17-EW型和JSQ17-EC型燃氣熱水器各一臺，主要技術參數如表1所示。
表1JSQ17-EW型和JSQ17-EC型燃氣熱水器
|
熱負荷 |
額定熱水能力 |
燃氣種類 |
燃氣額定壓力 |
啟動水壓 |
排煙管尺寸 |
|
12kW |
8kg/min
（?t=25℃)
|
液化石油氣 |
2800Pa |
0.02MPa |
Ф50 |
2.氣源的確定
燃氣氣源主要有3種:天然氣、液化石油氣、人工燃氣。人工燃氣由于熱值低、雜質含量高、污染環境等原因,國家不提倡并禁止人工燃氣的建設與發展,因此實驗室不考慮人工燃氣作為實驗氣源。考慮到實驗室地處安徽省會城市合肥,在國家大型能源工程“西氣東輸”工程已建成投產的情況下,合肥市城市燃氣管網已逐步用天然氣取代原人工燃氣,因此天然氣成為實驗臺氣源之首選,但由于校內天然氣管網建設不到位,加上建設費用較高,目前無法為建筑環境與設備實驗室實現天然氣供氣。液化石油氣熱值高、污染環境小、罐裝液化石油氣運輸方便、使用靈活,是城市燃氣氣源的重要補充。綜合以上因素,本實驗臺確定以液化石油氣為主要實驗氣源。
3.燃氣的減壓
鋼瓶中液態液化石油氣經過自然氣化后以氣態存在于鋼瓶中的上部空間,呈高壓,經過高低壓調壓器后降至4000Pa左右,通過調節高低壓調壓器的調節旋鈕可以調節調壓器的出口燃氣壓力。液化石油氣鋼瓶上采用的高低壓調壓器產品成熟、價格便宜。本實驗臺選用了市場上常見的液化石油氣鋼瓶用高低壓調壓器。
4.燃氣供氣管網系統設計
燃氣供氣管網設計遵循現行國家燃氣設計規范。
燃氣管材:鍍鋅鋼管;
燃氣管徑:因只有1臺熱水器工作,加上液化石油氣氣源比鄰熱水器,管徑取DN15,即可保證流量與管路壓損要求。
5.燃氣的計量
燃氣的計量主要采用干式氣體流量計。
6.燃氣供氣壓力與溫度測量
燃氣是易燃易爆的氣體,在輸配過程中,一旦泄露會造成嚴重的安全事故,因此,燃氣壓力與溫度測量時,必須保證管路密封。
燃氣壓力測量采用U形壓力計，規格±3000Pa。
燃氣溫度測量選用8點巡檢儀檢測顯示溫度。
7.冷水給水方式
熱水器性能測定時要求冷水進水壓力恒定至0.1MPa。如直接利用實驗室樓內生活給水管網,水壓波動大,壓力達不到恒定值。故采用水箱與水泵聯合給水方式。
水箱采用樓頂廢棄生活水箱,在實驗期間,水位下降極小,可認為是恒定水位。對高位樓頂水箱流出的水采用管道泵進行加壓至恒定值0.1MPa。考慮管路壓力損失,水泵的出口壓力要大于0.1MPa(10mH2O),選用15SG1.5-15型水泵,其主要技術參數見表2所示,通過調節管路上的冷水閥和水泵出口的壓力傳感器的設定值使水泵出口壓力,即熱水器進口壓力,達到0.1MPa。熱水器前給水支管采用鋁塑管,管徑DN15，管件螺紋連接。優點是水二次污染小、內壁光滑,水力阻力小。
表215SG1.5-15型水泵
|
口徑 |
流量 |
揚程 |
功率 |
轉速 |
吸程 |
電壓 |
|
15mm |
1.5m3/h |
15mH2O |
120W |
2860r/min |
5mH2O |
220V |
8.冷水進水壓力與溫度測量
冷水進水壓力測量采用0.4級標準壓力表測量。
冷水進水溫度測量也采用8點巡檢儀檢測。
9.熱水出水系統
熱水出水管路系統與冷水供水管路系統相同。管材采用鋁塑管,管徑取DN15;管件螺紋連接。熱水出水水溫采用0～100℃,用8點巡檢儀檢測顯示溫度。
熱水采用容器盛裝,電子秤稱重計量,或量筒計量。
10.氣排出系統
煙氣排出系統包括煙道和煙氣成分測量與分析。煙道采用φ50的鋁箔軟管,與熱水器的排煙管相接,將煙氣排至窗外。
煙氣成分測量采用燃燒分析儀。考慮到本實驗臺主要測試氣體燃料的燃燒分析,氣體燃料的燃燒產物主要是CO、CO2、O2、NOx等。燃燒分析儀有許多產品,性能價格相差甚大，所以本公司產品不提供。
11.燃氣熱水器性能測定實驗臺的功能和特點
燃氣熱水器性能測定實驗臺實物照片見圖3,其工作原理是:冷水流經燃氣熱水器中帶有翼片的蛇形管后,被燃氣燃燒產生的熱煙氣加熱成熱水,水獲得的熱量即為熱水器的熱負荷,熱水器的熱負荷與燃氣燃燒放熱量之比即為燃氣熱水器的熱效率。
燃氣快速熱水器是專門用來加熱水的設備,熱水器本身沒有儲水容器,是應用較廣的燃氣設備之一。燃氣熱水器性能測定實驗臺的主要功能是讓學生初步掌握燃氣快速熱水器的工作原理及熱效率測定方法,并掌握燃燒分析儀的使用方法。
(1)可測定:熱負荷、熱效率、熱水產率、CO含量、燃燒火焰穩定性、熄火安全裝置、停水溫升等多種項目。
(2)通過更換燃氣熱水器,可對各種型號規格的燃氣熱水器進行性能檢測。
(3)該系統利用瓶裝液化石油氣氣源自然氣化后,減壓,經管道輸送至燃氣熱水器使用。可為學生建立燃氣供應管網系統概念提供直觀的工程案例。
(4)采用水箱與水泵聯合給水方式,使熱水器的恒壓要求易于實現。
(5)采用瓶裝液化石油氣管道供應系統,即使在沒有燃氣市政管網的情況下,亦可保證燃氣熱水器性能測定實驗的開設。
