燃气快速热水器燃烧特性测定

一、实验目的

初步掌握燃气快速热水器的工作原理及燃烧特性测定方法。

二、实验原理

燃气快速热水器是专门用来加热水的设备，热水器本身没有储水容积，冷水流经带有翼片的蛇型管后被热烟气所加热。直流式燃气快速热水器能快速、连续供应热水，热效率比容积式热水器要高5%～7%。

三、燃气快速热水器的主要结构

1.燃气组合阀:由电磁阀和旋转阀组成，它的功能是保证燃气的供应和关闭，以及调节燃气的流量大小。

2.热水器的水气联动装置:水流动时将主火燃气供应通道打开，水停止流动时切断主火燃烧器燃气通道的装置。

3.燃烧器:保证热水器所需的热量，是能完全稳定燃烧的核心部件。

4.热交换器:燃烧器燃烧的高温烟气与冷水充分交换，由冷水转换成所需的热水温度。

5.防倒风排气罩:装在燃烧器的烟气出口处，用于减少倒风对燃烧器燃烧性能影响的装置。

6.控制器:具有水流动时自动点火、火焰检测装置功能;水停止时关闭燃气主阀、过热保护、风压过大保护、防烟道堵塞、风机故障保护等功能。

四、燃气快速热水器测试系统

燃气快速热水器测试系统示意图如图9-1所示。

图9- 1 燃气快速热水器测试系统示意图

五、测定条件

1.用ZC-E智能测漏仪测定燃气管路系统气密性。

2.将燃气压力调至额定的压力:人工燃气1.0k Pa、天然气2.0k Pa、液化气2.8k Pa。

3.调整水压力至0.1MPa。

4.调整进出水温度为:Δt=40K。

5.打开热水器的进水阀点燃热水器，燃烧15min后进行测定。

6.测定项目:热负荷、热效率、热水产率、CO含量。

六、测定方法

打开燃气阀门、接通热水器的进水阀点燃热水器，燃烧15min后分别记录燃气流量和水的流量，测定其热效率、热负荷、热水产率。

1.热效率的测定

式中，ηt为温升t(tw2-tw1)K时的热效率，%;C为水的比热容，4.19×10-3MJ/(kg·K);M为出热水流量，kg/min;tw2为出热水温度，℃;tw1为进水温度，℃;Q1为实测燃气低热值， MJ/Nm3;V为实测燃气流量，m3/min;tg为实验时流量计内的燃气温度，℃;pamb为实验时的大气压力，k Pa;pg为实验时热水器前燃气压力，k Pa;S为温度tg℃时饱和水蒸气压力，k Pa(当使用干式流量计测量时，S值应乘以实验燃气的相对湿度进行修正)。

标准规定热效率不小于80%。热效率应在相同的条件下实验进行两次，取其平均值。当差值与平均值之比大于0.05时，应再重复实验，直到合格为止。

排烟温度的高低直接影响热水器的热效率，排烟温度越高，热效率越低，但为保证烟道具有一定的抽力，排烟温度不应低于110℃。

2.热负荷的测定

(1)燃气压力调整为额定压力，水压为0.1MPa，进出水温为Δt=(40±1)℃，运行15min。气体流量计指针走动一周以上的整圈数，测定时间1min以上的燃气流量，将实测的燃气消耗量V用式(92)换算成0℃、燃气标准压力、大气压力101.3k Pa、干燥状态下的折算热负荷:

式中，Φ为0℃、燃气标准压、大气压101.3k Pa、干燥状态下的折算热负荷，k W;Q1为设计时采用的干燃气低热值，MJ/Nm3;V为实测燃气流量，m3/h;da为标准状态下实验气的相对密度;dmg为标准状态下干设计气的相对密度;pamb为实验时的大气压力，k Pa;ps为设计时采用燃气的标准压力，k Pa;pm为实测燃气流量计内的燃气压力，k Pa;pt为实测热水器前的燃气压力，k Pa;tg为测定时燃气流量计内的燃气温度，℃;S为温度为tg℃时的水蒸气压力，k Pa(当使用干式流量计测量时，S值应乘以实验燃气的相对湿度进行修正);0.644为标准状态下的水蒸气相对密度。

(2)热负荷准确度:

标准规定热负荷的准确度不大于10%。

3.热水产率的测定

(1)产热水能力

式中，Mt为产热水温度Δt时的产热水的能力，kg/min;Φ为产热水温升t(tw2-tw1)时的热负荷，kw;η为产热水温升t(tw2-tw1)时的热效率;C为水的比热容，4.19×10-3MJ/(kg· K);Δt为标准规定的产热水能力温升Δt=25K。

(2)热水产率

式中，RC为热水产率;Mth为燃气热水器额定产热水的能力，kg/min。

标准规定热水产率不小于额定热水能力的90%。

4.烟气中的CO含量

运行15min后，用烟气取样器取样，抽取的烟气样中，氧含量应不超过14%，测量烟气中的CO含量。

烟气中CO含量按式(96)计算:

式中，φCOα=1为过剩空气系数α=1时，干烟气中的CO含量，%;φ'CO为烟气样中的CO含量，%;φ″CO为室内空气中的CO含量，%;φ'O2为烟气样中的氧含量，%。

标准规定烟道式热水器的烟气中的CO含量≤0.06%。

七、实验报告

将实验数据整理后，写出实验报告，并对测定的燃具性能做出是否符合国标的评定。

八、思考题

试分析快速热水器热负荷、热效率及热水产率的影响因素。