Форум "Направи сам"

Темата камина или котел често се появява. Венага се изтъква, че котлите имат по високо к.п.д. от камините. Но защо е така и винаги ли е така?

Една груба оценка на максималното к.п.д. на една топлинна машина ни дава форулата на Карно.
Тя казва следното: ако извличаме енергия от едно тяло с температура Тгорещо охлаждайки го със друго тяло с температура Тстудено то:

к.п.д. макс= 1 - Тстудено/Тгорещо

Проста формула, нали!

Тгорещо е средната температура на огъня, а Тстудено е средната температура на водата.

Пример1:
Тогън ср.=280°С Твода ср.=80°С
к.п.д. макс.=1-70/280=71,4%

Пример 2
Тогън ср.=350°С Твода ср.=60°С
к.п.д. макс.=1-60/350=82,8%

Извод 1: По-висока температура на огъня и по-ниска на водата водят до по-висока ефективност, стига да не настъпва конденз.

Извод 2: Когато притворим клапата за въздух и температурата падне горенето е по-неефективно, но дървата стигат за по-дълго!

Извод 3: Защо е измислен буферния съд? За кратко горим усилено с висока ефективност и малко емисии и печелим повече топлина.

Извод 4: Един хубав котел горящ лошо и без буферен съд може да е по-зле от една камина.

Приемаме, че конструкторите са проектирали камината/котела възможно най-добре. По-лошо винаги може да бъде.

Бистрете, коригирайте и допълвайте!

Допуснал съм грешка! Температурите трябва да са в Келвини, значи + 273 градуса.

Тогава истинските температурите на огъня трябва да са по-високи. Някой да каже колко е горе долу.

В Пример 1 съм дал температурата на изходящите газове от табелката на камина Прити.

остави на страна другаря Карно
той няма нищо общо със случая, който разглеждаш

погледни в исторически план...

отначало хората са се топлили с открити огнища...
по-късно са открили, че като построят нещо като камина - дишат по-малко пушек, а топлото е повече...
на един по-късен етап са изработили първите котли...
с течение на годините са ги усъвършенствали и са се появили кондезните котли...

мисля, че от този прост исторически преглед става ясно кое има най-високо КПД

иначе бих казал, че котела има по-високо КПД, защото пламъка облизва тръбите по-добре, отколкото в камината, като така им отдава повече топлина... може да е глупост, но добре ми звучи

PCL82, много си опростил нещата!
КПД на котли, камини и т.н. се изчисляват по 2 основни начина:
Прав – замерва се получената топлина от изгарянето на горивото и топлината усвоена от топлоносителя (инсталацията). Това по-лесният начин, но е по- неточен. Не ти трябват сложни уреди – може да се направи само с термометри и водомер (заедно се получава топломер).
Формулата е h = G*(t2-t1) *Cp/( B*Q)
G- дебит на топлоносителя
t1, t1 – температури на топлоносителя вход/изход на котела
Cp – специфичен топлинен коефициент на топлоносителя
B – разход на гориво
Q – долна топлина на изгаряне на горивото.
Обратен – по-точен, но по-труден за замерване. С газ-анализатор се гледа съдържанието на димните газове и се правят изчисления за КПД-то. Дълго е за обяснения, но от голямо значение са температурата на димните газове и коефициента на излишък на пресен въздух и т.н.
Формулата е h = 100 – (q2 + q3 + q4 + q5).
q2 – загуби с изходящи газове;
q3 – загуби от химическо недоизгаряне;
q4 – загуби от механично недоизгаряне;
q5 – загуби от топлообмен с околната среда.
От нея можеш да прецениш защо камините са по-зле от котлите...
Една от основните причини е, че коефициента на излишък на пресният въздух при тях е по-висок от котлите. Част от топлината получена от горенето на горивото се губи с излишно многото въздух, което преминава през горивната камера и излиза затоплен през комина.

Благодаря, AntonBM!

За правия метод знаех, но за обратния не. Формулата на Карно я дадах като груб теоретичен максимум. Исках да я проверя с реални температури, но не знам колко градуса развива пламъка-предполагам около 600°С.

Интересно ми е да сравня какво ще излезе от формулата и да го сравня с казаното от производитяля.

Разбирането на горенето ще помогне за правилното палене и ще намали разхода на гориво.

Има ли ползва при камините да се уплътнят вратите със специален огнеупорен шнур и да остане само клапата? Или излишъкът от въздух предпазва от СО в жилищното помещение?

Да има смисъл в такова уплътняване. Няма да се вдигне КПД-то кой знае колко, но все ще има полза. Няма страшно да се натрупа СО в помещението, понеже камините действат като смукателен вентилатор. От фугите засмукват не подават въздух при горенето. Излишък на пресен въздух пак ще има. Той е труден за регулиране с клапата. Дори и при затворена клапа горенето продължава. Въздуха намира начин да влезе в камината, макар и по-малко. Съответно горенето намалява и пак остава някакъв излишък, който излиза от комина. Само, че КПД-то при ограничен пламък никога няма да стигне максимални стойности. Максимум на КПД-то, камините имат при номинално натоварване. То е обикновено към 70-80% от пълната мощност. Причините са в повишаване на другите фактори влияещи на КПД-то, недоизгарянето.
П.П. мога да ти дам формулите за изчисляване на q2, q3 и т.н. ако те интересува. По вероятно е да не ти трябват защото данните които се залагат в изчисляването им трудно можеш да ги замериш. Става със скъпи уреди, газ анализатори, дебитомери, скъпи термометри (над 200°С) и т.н.
Между другото разликата в точността на 2-та метода е след десетичната запетая. Така че правият си е достатъчно точен.

PCL82 написа:

...Формулата на Карно я дадах като груб теоретичен максимум. Исках да я проверя с реални температури, но не знам колко градуса развива пламъка-предполагам около 600°С...

остави на мира Карно, тези формули се отнасят за топлинна машина от определен тип, а не общовалидни ...

Антон го е обяснил много добре...

AntonBM, ще ми е интересно да видя формулите. Благодаря!

Прав си, че нямам газови анализатори и няма да купувам. Може обаче да разбера какви са всички влиаещи фактори и кой в каква степен е съществен. И да се стремя да поддържам оптимален режим.

Грубо може да ползвам термометър с термодвойка,и ако реша да мера дебит да ползвам тръба на Вентури с два манометъра или стария водомер за топла вода.

пак не си разбрал...

дебит се мери на водата, която минава през котела... тръба на вентури в случая никаква работа не върши...
обикновен водомер е уреда, който ти е необходим... и два термометъра - на вход и на изход от котела...


а за режима на горене - косвено може да се съди по цвета на дима, който излиза през комина...
колкото е по-бял, толкова по-добре... при горене на въглища - трудно може да се постигне прозрачен дим, така че по-добре да се гони бял дим...

Да де ясно че дебита се мери на водата. Споменах тръбата на Вентури, защото при нея няма движещи се части. Например ако системата е гравитачна бих мерил с тръба на Вентури, а не с водомер- просто ще си избера някое калибрирано стернение и по един чувствителен манометър преди него и на него. Турбинката на водомера би оказала много по-голямо съпротивление-нито измерването ще е вярно нито дебитът ще е същия. При помпа става и с двете.