gb 7651-1987 民用炕连灶热性能测试方法.pdf

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1、GB 765187 GB 765187 民用炕连灶热性能测试方法民用炕连灶热性能测试方法 1 引言 1 引言 1.1 本方法适用于以柴草（薪柴、秸杆、树叶等）和畜粪为燃料的炕连灶的热性 能测试。 1.2 制订本方法的目的是为了炕连灶的热性能测试。 1.3 通过给定数量和柴质的燃料， 采用锅内煮定量的水， 在一天内定时烧火三次， 使锅内水升温、蒸发，并使炕体升温，测定有关热性能参数。 2 测试条件 2 测试条件 2.1 炕灶试验前应处于近似正常使用状态，不允许有感官可感觉到的潮湿部位， 炕面温度可略高于室温 35，炕洞土层上层温度可略高于室温 24。 2.2 炕灶各部分不应有泄漏现象。 2.3

2、若有其他燃烧装置和试验炕灶共用一烟囱时，应停止该装置运行，并封闭其 通风口。 2.4 试验用燃料采用一般自然风干的燃料，其元素组成，工业分析成分和低位发 热量可由实验室化验取得数据，也可以按现有的干物组测试数据，测定燃料水分 后，加以修正取用。 2.5 试验环境温度为 815，相对湿度小于 85。 2.6 架空炕的下方不应加任何遮蔽物。 2.7 炕面不加覆盖物。 3 热性能参数 3 热性能参数 3.1 灶的热性能 用热效率、升温速度、蒸发速度和回升速度四个指标表示。按 GB 436384 民用柴炉、柴灶热性能测试方法定义。 3.2 炕的热性能 3.2.1 炕面温度及其均匀性 用三个指标表示：

3、a.a. 炕面的均值温升为测试规定时间（晨 6 时到晚 9 时）内炕面的均值温度 和炕面起始均温之差，即 （1） 式中：测试周期内的炕面均温升值，； km测试周期内的炕面均温，； km0炕面的起始均温，。 b.b. 炕面温度的不均率为： （2） 式中：km 炕面温度不均率，； kmimax 各点均温中的最大值，； kmimin 各点均温中的最小值，。 表示炕面温度不均匀性的一般情况。作炕连灶一般性能测试时可以不计。 c.c. 炕面温度的极差率为： （3） 式中：km 极差率，/ ； tkmmax 测试周期中炕面最高温度，； tkmmin 同一时刻的炕面最低温度，； km 同一时刻的炕面均温，。

4、 表示炕面温度在测试周期中极端差别情况。 3.2.2 炕的保温性能以每小时，每度炕面均温和室温的平均温差的降温度数表 示，为： （4） 式中：kmmax2 第二次烧火后的最高炕面均温，； kmmin3 第三次烧火前的最低炕面均温，； 降温时间间隔，小时； tm 炕面均温和室温的平均温差，； 降温率，/ 小时。 3.3 炕连灶综合热效率3.3 炕连灶综合热效率 采用反平衡法即测定各项热损失（灰渣残碳损失，气体不完全燃烧损失，排 烟损失和土层导热损失），并按式（5）计算热效率： kz=100- （q2+q3+q4+q5） （5）式中：kz 炕连灶综合热效率，； q2 排烟热损失，； q3 气体不完

5、全燃烧损失，； q4 机械不完全燃烧损失，； q5 炕洞土层导热损失，。 4 测试项目、测试设备和安装要求 4 测试项目、测试设备和安装要求 4.1 灶的热性能按照 GB 436384 规定的设备和要求设置和安装。 4.2 灰渣重量及其含碳量 测定灰重和取样的设备为积灰盒和秤， 灰渣中的残碳测定可送化验单位按规 定方法测定。 4.3 排烟温度 设备为 0100半导体点温计或水银温度计，测温端安装在烟囱进口截面 中心。测出温度代号为tpy。 4.4 排烟烟气成分的分析 采用奥氏烟气分析仪。取样管尺寸如图 1 所示。取样管装设在排烟温度测点 附近，但应避免装在死角处，若有烟囱插板，应安装在插板前方

6、。 图 1 烟气取样管 4.5 炕洞土层温度 测定用设备为 1 米长，地温计 2 个，由炕的侧面插入，位置在炕的长度方向 中心线，炕洞土层表面往下 0.07 米和 0.14 米处各插入一支，插入深度相当于炕 的宽度方向中心线。测出温度代号为tt1和tt2，架空炕这一项不测。 4.6 炕面温度 测定设备为 10 点（0100）半导体点温计和求积仪。测头位置安装位置 如图 2 所示。测温杆可用架固定。点温计玻璃测端应埋入炕面的土中（埋入 8 毫米）。测出温度代号为tkm1tkm9。 图 2 炕面测温点布置 4.7 进炕烟温 测定设备为 WREA 镍铬考铜热电偶，和 XCZ-101 显示仪表。装在离

7、灶体喉口 端面 0.26 米处，测端处在炕洞高度的中心线处，露出炕面以上的测杆应加以保 温。测出温度代号为tjy。 4.8 室温和室内相对湿度 测定设备为干湿球温度计，在垂直和水平方向上各离炕 0.5 米处安装。 5 测试时间 5 测试时间 由晨 6 时到晚 9 时共 15 小时，其间晨 6 时、午 11 时和晚 5 时共烧火三次。 土层温度的测试时间应测试到恢复初始数值为止，按实际时间记录。 6 测试方法 6 测试方法 6.1 称出燃料量，每次为 5 公斤。 6.2 锅中水重为 15 公斤，回水重量为 6 公斤。 6.3 其余按 GB 436384 测定灶的热效率、升温速度、蒸发速度和回升速

8、度 三 次烧火中测定晨、午二次。 6.4 测试期间，记录炕面各点温度值和土层温度值。烧火期间记录进炕烟温和排 烟温度，各数据每 10 分钟记录一次。停火后每半小时记录一次。土层温度则按 第 5 章中要求进行测试。 6.5 晨、午烧火期间，连续取烟样各三次，分析烟气中二氧化碳（CO2）和氧 气（O2）的含量百分比。用 6 次数据均值记录于表 4 中。 6.6 灰渣计量和取样在三次烧火后进行，每次烧火前应扫清灶膛和灰坑，把积灰 盒放入灰坑，在下次烧火前把灶膛中灰渣扫入积灰盒，每次称量净灰渣重量，记 入表 4。碾碎灰渣，混合，每次取样 10 克，三次样品混合后，再取样 10 克送验。 7 测试数据处

9、理 7 测试数据处理 7.1 填写数据 7.1.1 炕灶结构数据按表 1 项目填写。 7.1.2 灶的热性能测试数据按 GB 436384 记录和计算，记入表 2。 7.1.3 炕面温度、土层温度、进炕烟温、排烟温度和室内环境温度记入表 3。 7.1.4 净灰渣重量和烟气分析的二氧化碳和氧测值记入表 4，并计算其均值，作 为计算依据。 7.2 参数计算 7.2.1 炕面均温的计算 a.a. 表 3 记录的炕面各点温度随时间的变化情况，用时间作横坐标，用炕面 温度作纵坐标，绘出炕面 9 个点的变化曲线。 b.b. 用求积仪求出各曲线下方和某一基准温度tb（）上方所包围的面积A （平方毫米），各点

10、均值温度按式（6）计算： （6） 式中：L 横坐标实际长度，毫米； 纵坐标的比例尺，/ 毫米。 c.c. 炕面均温用式（7）计算： （7） 7.2.2 土层平均温差 用表 3 记录的tt1和tt2数据绘出土层两点温度的变化曲线。用炕面各点均温求法，求出第一点土层均温t1和第二点土层均温t2。 用式（8）求出土层平均温差： （8） 7.2.3 其他计算按表 5 中顺序和公式计算。 8 测试报告 8 测试报告 测试报告分两组成部分： 文字说明部分，包括：a.试验对象、地点、日期和单位。b. 测试小结。 数据综合部分，包括：a.结构数据综合记录表（表 1），b. 灶的热性能综 合记录计算表（表 2）

11、，c.炕的热性能数据综合记录计算表（表 35），d.测试 报告（表 6）。 表 1 炕灶结构数据综合记录表 炕灶名称： 设计者： 单位； 灶： 锅台尺寸：长宽高 米 锅的规格： 灶门尺寸：宽高 米 炉箅面积： 米2 吊火高度： 米 燃烧室容积： 米2 炕： 炕的尺寸：长宽高 米 炕洞型式名称： 炕洞高度： 米 烟囱出口处的内截面尺寸； 米2 烟囱高度： 米 进炕烟气均温： 烟囱中心处出口流速： 米/秒炕的进烟、分烟和出烟位置示意简图： 环境条件： 室外温度：最高 ；最低 室内平均温度： 室内相对湿度： 海拔： 米 备注 表 2 灶的热性能综合记录计算表 测试次数序号 数据 参数名称 1 2 平

12、均时间 点火时刻 T1 时：分 水沸时刻 T2 时：分 时间间隔 T1=T2-T1 分 偏离沸点时刻 T3 时：分 蒸发时间 T2=T3-T2 分 保温时间 T3 分 水温 水初温 tS1 沸点温度 tS2 温差 ts=ts2-ts1 水重 初始 Gs1 公斤 蒸发后剩余 Gs2 公斤 蒸发 Gs=Gs1-Gs2 公斤 燃料 种类 重量 Gc 公斤 低位发速度 千焦/公斤 计 算 结 果 升温速度 V1 / 分 蒸发速度 V2 公斤/分 回升速度 V3 / 分 热效率 z 测试日期 年 月 日 测试负责人 测试地点 测试人员 表 3 炕的测试数据综合记录计算表（1） 时间 进炕 烟温 tjy，

13、 排烟 温度 tpy， 土层温 度， 炕面温度 tkm， 室温 tt1 tt2 123456789 平均 kmr 6 时 10 20 30 40 50 7 时 00 30 8 时 00 30 9 时 00 30 10 时 00 30 11 时 00 10 20 30 40 50 12 时 00 30 13 时 00 30 14 时 00 30 15 时 00 30 16 时 00 30 17 时 00 10 20 30 40 50 注：炕面温度和室温记录到 21 点，土层温度记录到原始数值为止。 表 4 炕的测试数据综合记录计算表（2） 参数名称 数据 灰渣重量 Glz 公斤 第 1 次 第

14、2 次 第 3 次 均 值 烟 气 第 1 次 100 毫升干烟气在 CO2吸收后剩余量 毫升 100 毫升干烟气在 CO2和 O2吸收后剩余量 毫升 CO2含量 O2含量 第 2 100 毫升干烟气在 CO2吸收后剩余量 毫升 分 析 次 100 毫升干烟气在 CO2和 O2吸收后剩余量 毫升 CO2含量 O2含量 第 3 次 100 毫升干烟气在 CO2吸收后剩余量 毫升 100 毫升干烟气在 CO2和 O2吸收后剩余量 毫升 CO2含量 O2含量 第 4 次 100 毫升干烟气在 CO2吸收后剩余量 毫升 100 毫升干烟气在 CO2和 O2吸收后剩余量 毫升 CO2含量 O2含量 第

15、5 次 100 毫升干烟气在 CO2吸收后剩余量 毫升 100 毫升干烟气在 CO2和 O2吸收后剩余量 毫升 CO2含量 O2含量 第 6 次 100 毫升干烟气在 CO2吸收后剩余量 毫升 100 毫升干烟气在 CO2和 O2吸收后剩余量 毫升 CO2含量 O2 含量 均 值 CO2含量 O2含量 表 5 炕的热性能数据综合记录计算表（3） 序 号 项 目 符号 单位 数据来源或计算公式 一、燃料特征 1 应用基元素碳 Cy 化验数据 2 应用基元素氢 Hy 化验数据 3 应用基元素氧 Oy 化验数据 4 应用基元素氮 Ny 化验数据 5 应用基元素硫 Sy 化验数据 6 应用基元素钾 K

16、y 化验数据 7 应用基元素磷 Py 化验数据 8 应用基水分 Wy 化验数据 9 应用基灰分 Ay 化验数据 10 应用基低位发热量 千焦/公斤 化验数据 二、炕边灶反平衡热效率 11 5 公斤柴的灰渣重量 Glz 公斤 实测 12 灰渣中含碳量 Clz 化验数据 13 机械不完全燃烧损失 q4 14 排烟处三原子气体 RO2 容积百分比 RO2 实测 15 排烟处 O2容积百分比 O2 实测 16 燃料特性系数 2.358Hy-0.1260y+0.038Ny/ Cy+0.375Sy 17 排烟处 CO 容积百分比 CO 实测或 21-（1+）RO2-O2/0.605+ 18 排烟处空气过量

17、系数 py 21/21-79.O2-0.5CO/100 -（RO2+O2+CO） 19 理论需要空气量 V0 标米3/公斤燃料 0.0889Cy+0.265Hy+0.033Sy+ 0.064Ky+0.0089Py-0.033Y 20 三原子气体的容积 VRO2 标米3/公斤燃料 0.01866（Cy+0.375Sy） 21 理论氮气容积 标米3/公斤燃料 0.79V0+0.8/100.Ny 22 理论水蒸气容积 标米3/公斤燃料 0.111Hy+0.0124Wy+0.0161V0 23 平均排烟温度 tpy 实测 24 三原子气体焓 （Ct）RO2 千焦/标米3 CRO2按 tpy 查比热表，

18、可取 1.650。CRO2tpy25 氮气焓 （Ct）N2 千焦/标米3 CN2按 tpy 查比热表，可取 1.300。CN2tpy 26 水蒸汽焓 （Ct）H2O 千焦/标米3 CH2O 按 tpy 查比热表，可取 1.500CH2Otpy27 空气焓 （Ct）K 千焦/标米3 CK按查 tpy 查比热表，可取 1.298tpy 28 1 公斤燃料理论烟气量焓 千焦/公斤燃料 VRO2（Ct）RO2+VN2（Ct）N2+VH2O（Ct）H2O29 1 公斤燃料理论空气量焓 千焦/公斤燃料 V0（Ct）k 30 排烟焓 Ipy 千焦/公斤燃料 +（py-1） 31 冷空气温度（燃烧时平均 室温

19、） tlk 实测 32 冷空气焓 （Ct）lk 千焦/标米3 Clk按 tlk查比热表，可取 1.290。Clktlk 33 1 公斤燃料的冷空气焓 Ilk 千焦/公斤燃料 pyV0（Ct）lk 34 排烟处每公斤燃料带走 的热量 Ipy-Ilk 千焦/公斤燃料 Ipy-Ilk 35 排烟热损失 q2 36 每公斤燃料的干烟气容积 Vgy 标米3/公斤燃料 37 气体不完全燃料损失 q3 38 土层平均温差 实测后计算 导热土层厚度 米 定为 0.07 米 39 40 土层导热系数 瓦/米 若为干土取用 =0.7 41 导热面积 F 米2 实测，取用炕的内腔尺寸 42 导热时间 小时 土层两点

20、温差相同的间隔时间 43 测试期间中导热量 Q5 千焦 44 土层导热损失 q5 45 炕灶反平衡热效率 kz 100-（q2+q3+q4+q5） 三、炕面温度及其均匀性 46 测试周期内的炕面均温 km 47 炕面起始均温 km0 48 炕面均温升值 km 49 9 点中最大的均温值 kmimax 实测后按 7.2.1 项 a、计算 50 9 点中最小的均温值 tkmimin 实测后按 7.2.1 项 a、b 计算 51 炕面温度不均率 km 52 测试周期中炕面最高温度 tkmmax 实测 53 同一时刻炕面的最低温度 tkmmin 实测 54 同一时刻的炕面均温 55 炕面温度极差率 k

21、m / （tkmmax-tkmmin）/tkm 四、炕的保温性能 56 第 2 次烧火后的最高炕面 均温 实测 57 第 2 次烧火后最高炕面均 温出现时刻 2 时分 实测 58 第 3 次烧火前的最低炕面 均温 实测 59 第 3 次烧火前 最低炕面均温 出现时刻 3 时：分 实测 60 最高炕面均温 时的室温 tk2 实测 61 最低炕面均温 时的室温 tk3 实测 62 时间间隔 时 3-2 63 降温过程中炕 面和环境间的 平均温差 tm 64 降温率 / 小时. 表 6 测试报告 炕灶名称 设计单位 规格特点 测试地点 结构特点示意图 测 试 结 果 灶的热性能 灶的热效率 蒸发速度 公斤/分升温速度 / 分 回升速度 / 分炕连灶的综合热效率 灶的热性能 炕面均温 km 极 差 率 tkm / 炕面温度不均率 km 降温率 / 小时 燃料化验单位 灰分化验单位 试验负责人 试验日期年 月 日 试验参加人员