一種基于耗氧原理的氣體燃燒效率測試裝置與測試方法與流程

本發明涉及一種基于耗氧原理的氣體燃燒效率測試裝置與方法。

背景技術：

燃燒效率是指燃料燃燒后實際放出的熱量占其完全燃燒后放出的熱量的比值，它是考察燃料燃燒充分程度的重要指標。燃燒效率主要取決于燃燒裝置和燃料自身的特性，也與環境等因素有關。利用氧氣分析儀對可燃氣體燃燒所產生的煙氣進行采集分析，得到可燃氣體的熱釋放速率，熱釋放速率對時間進行積分得到可燃氣體實際放出的熱量；根據流速控制器得到可燃氣體流速，結合可燃氣體標準燃燒熱求得可燃氣體完全燃燒放出的熱量；可燃氣體實際放出的熱量和可燃氣體完全燃燒后放出的熱量的比值即為可燃氣體的燃燒效率。

技術實現要素：

現有方法基于升溫方法測算可燃氣體燃燒所釋放熱量，測試精度不夠。本發明提出一種基于耗氧原理的氣體燃燒效率測試裝置，通過對煙氣分析，精準確定可燃氣體的釋熱量，進而求得可燃氣體燃燒效率。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：一種基于耗氧原理的氣體燃燒效率測試裝置，包括：流速控制器、金屬燃燒器、氣體收集裝置、煙道、氧氣分析儀、風機和孔板。其中：可燃氣體通過流速控制器進入金屬燃燒器，并在金屬燃燒器內燃燒，氣體收集裝置收集金屬燃燒器中可燃氣體燃燒所產生的煙氣并排入與其連通的煙道中，煙道內設有氧氣分析儀、風機和孔板。

所述流速控制器用于控制進入所述金屬燃燒器中的可燃氣體的流量；

所述金屬燃燒器用于維持可燃氣體在其內燃燒；

所述氣體收集裝置用于收集金屬燃燒器中可燃氣體燃燒所產生的煙氣并排入煙道；

所述氧氣分析儀用于采集煙道內煙氣并對其進行分析，獲得氣體燃燒的熱釋放速率；

所述風機用于排放煙道內煙氣

所述孔板用于測量煙道內煙氣流量。

一種基于耗氧原理的氣體燃燒效率測試方法，其特征在于，步驟如下：

可燃氣體經流速控制器送入金屬燃燒器中點燃，氣體收集裝置收集金屬燃燒器中可燃氣體燃燒所產生的煙氣并排入煙道，由煙道內設置的氧氣分析儀對煙道內煙氣進行采集分析，結合煙道內設置的孔板兩側的壓差，得出可燃氣體的熱釋放速率，熱釋放速率對時間進行積分求得可燃氣體實際放出的熱量，結合可燃氣體流速及可燃氣體標準燃燒熱求得可燃氣體完全燃燒放出的熱量，可燃氣體實際放出的熱量與可燃氣體完全燃燒放出的熱量兩者相比得到可燃氣體燃燒效率。

可燃氣體熱釋放速率由以下公式確定：

式中，是可燃氣體熱釋放速率，kW；C是標定常數，m^1/2g^1/2K^1/2；ΔP是孔板兩側的壓差，Pa；T_e是氣體的絕對溫度，K；是氧氣分析儀初始讀數，是氧氣分析儀讀數。

可燃氣體實際放出的熱量由以下公式確定：

可燃氣體完全燃燒放出的熱量由以下公式確定：

Q_g＝μ_gΔtΔH_c

式中，Q_g是可燃氣體完全燃燒放出的熱量,kJ；μ_g是可燃氣體流速,kg/s；ΔH_c是可燃氣體標準燃燒熱,kJ/kg；Δt是可燃氣體燃燒時間，s。

可燃氣體燃燒效率由以下公式確定：

式中，是可燃氣體熱釋放速率,kW；Q是可燃氣體實際放出的熱量,kJ；Q_g是可燃氣體完全燃燒放出的熱量,kJ；μ_g是可燃氣體流速,kg/s；ΔH_c是可燃氣體標準燃燒熱,kJ/kg；Δt是可燃氣體燃燒時間，s；χ是可燃氣體燃燒效率。

本發明具有以下優點：

1.操作簡單，只需要測量煙氣中氧氣含量一個參數即可得到某一工況下的燃燒效率值。

2.測試裝置簡單，實驗精度高，反應靈敏、迅速。

3.非接觸測量，只需利用氧氣分析儀測量煙道內煙氣，不干擾火焰流場和燃燒反應。

附圖說明

圖1為基于耗氧原理的氣體燃燒效率測試裝置結構示意圖；

圖中，流速控制器1，金屬燃燒器2，氣體收集裝置3，煙道4，氧氣分析儀5，風機6，孔板7。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的技術方案作近一步的說明，但并不局限與此，凡是對本發明技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神和范圍的，均應涵蓋在本發明的保護范圍內。

如圖1所示，本發明的基于氧耗原理的氣體燃燒效率測試裝置包括：流速控制器1、金屬燃燒器2、氣體收集裝置3、煙道4、氧氣分析儀5、風機6和孔板7。可燃氣體通過流速控制器1進入金屬燃燒器2，并在金屬燃燒器2內燃燒，氣體收集裝置3收集金屬燃燒器2中可燃氣體燃燒所產生的煙氣并排煙道4中，煙道4內設有氧氣分析儀5、風機6和孔板7。

流速控制器1控制進入金屬燃燒器2中的可燃氣體的流速，金屬燃燒器2用于維持可燃氣體燃燒，氣體收集裝置3用于收集金屬燃燒器2中可燃氣體燃燒所產生的煙氣并排入煙道4內，氧氣分析儀5用于采集煙道4內煙氣并對其進行分析，風機6用于排放煙道4內煙氣，孔板7用于測量煙道4內煙氣流量。可燃氣體通過流速控制器1進入金屬燃燒器2，并在金屬燃燒器2內燃燒，氣體收集裝置3收集金屬燃燒器2中可燃氣體燃燒所產生的煙氣并排煙道4中，氧氣分析儀5對煙道4內煙氣進行采集分析，結合煙道4內設置的孔板7兩側的壓差得出可燃氣體的熱釋放速率，熱釋放速率對時間進行積分求得可燃氣體實際放出的熱量，結合可燃氣體流速及可燃氣體標準燃燒熱求得可燃氣體完全燃燒放出的熱量，兩者相比即可得到可燃氣體燃燒效率。

對大多數氣體、液體和固體，每消耗單位質量的氧氣，其釋放出的能量幾乎為常數，即每消耗1kg的氧氣，其釋放的熱量約為13100kJ。可燃氣體熱釋放速率由以下公式確定：

式中，是可燃氣體熱釋放速率，kW；C是標定常數，m^1/2g^1/2K^1/2；ΔP是孔板兩側的壓差，Pa；T_e是氣體的絕對溫度，K；是氧氣分析儀5初始讀數，是Δt時氧氣分析儀5修正后讀數。

可燃氣體燃燒效率由以下公式確定：

式中是可燃氣體熱釋放速率,kW；Q是可燃氣體實際放出的熱量,kJ；Q_g是可燃氣體完全燃燒放出的熱量,kJ；μ_g是可燃氣體流速，kg/s；ΔH_c是可燃氣體標準燃燒熱,kJ/kg；Δt是可燃氣體燃燒時間，s；χ是可燃氣體燃燒效率。