一、实验目的
本实验台的实验目的就是测试燃气热水器的性能。
作为家用燃气热水器热工性能测试平台，可对家用燃气热水器的热效率、热流量等热工性能进行测试。
燃气热水器是专门用来加热水的设备,热水器本身没有储水容器,是应用较广的燃气设备之一。燃气热水器性能测定实验台的主要功能是让学生初步掌握燃气快速热水器的工作原理及热效率测定方法,并掌握燃烧分析仪的使用方法。
二、实验原理与详细技术说明
1.燃气热水器
本实验台的实验目的就是测试燃气热水器的性能。因此可以选择市场上的任一型号规格、任一生产厂家生产的热水器。选择燃气热水器时,主要考虑两点:一是该热水器适用的燃气气源,二是热负荷或额定热水能力。
本实验台选择JSQ17-EW型和JSQ17-EC型燃气热水器各一台，主要技术参数如表1所示。
表1JSQ17-EW型和JSQ17-EC型燃气热水器
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热负荷 |
额定热水能力 |
燃气种类 |
燃气额定压力 |
启动水压 |
排烟管尺寸 |
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12kW |
8kg/min
（∆t=25℃)
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液化石油气 |
2800Pa |
0.02MPa |
Ф50 |
2.气源的确定
燃气气源主要有3种:天然气、液化石油气、人工燃气。人工燃气由于热值低、杂质含量高、污染环境等原因,国家不提倡并禁止人工燃气的建设与发展,因此实验室不考虑人工燃气作为实验气源。考虑到实验室地处安徽省会城市合肥,在国家大型能源工程“西气东输”工程已建成投产的情况下,合肥市城市燃气管网已逐步用天然气取代原人工燃气,因此天然气成为实验台气源之首选,但由于校内天然气管网建设不到位,加上建设费用较高,目前无法为建筑环境与设备实验室实现天然气供气。液化石油气热值高、污染环境小、罐装液化石油气运输方便、使用灵活,是城市燃气气源的重要补充。综合以上因素,本实验台确定以液化石油气为主要实验气源。
3.燃气的减压
钢瓶中液态液化石油气经过自然气化后以气态存在于钢瓶中的上部空间,呈高压,经过高低压调压器后降至4000Pa左右,通过调节高低压调压器的调节旋钮可以调节调压器的出口燃气压力。液化石油气钢瓶上采用的高低压调压器产品成熟、价格便宜。本实验台选用了市场上常见的液化石油气钢瓶用高低压调压器。
4.燃气供气管网系统设计
燃气供气管网设计遵循现行国家燃气设计规范。
燃气管材:镀锌钢管;
燃气管径:因只有1台热水器工作,加上液化石油气气源比邻热水器,管径取DN15,即可保证流量与管路压损要求。
5.燃气的计量
燃气的计量主要采用干式气体流量计。
6.燃气供气压力与温度测量
燃气是易燃易爆的气体,在输配过程中,一旦泄露会造成严重的安全事故,因此,燃气压力与温度测量时,必须保证管路密封。
燃气压力测量采用U形压力计，规格±3000Pa。
燃气温度测量选用8点巡检仪检测显示温度。
7.冷水给水方式
热水器性能测定时要求冷水进水压力恒定至0.1MPa。如直接利用实验室楼内生活给水管网,水压波动大,压力达不到恒定值。故采用水箱与水泵联合给水方式。
水箱采用楼顶废弃生活水箱,在实验期间,水位下降极小,可认为是恒定水位。对高位楼顶水箱流出的水采用管道泵进行加压至恒定值0.1MPa。考虑管路压力损失,水泵的出口压力要大于0.1MPa(10mH2O),选用15SG1.5-15型水泵,其主要技术参数见表2所示,通过调节管路上的冷水阀和水泵出口的压力传感器的设定值使水泵出口压力,即热水器进口压力,达到0.1MPa。热水器前给水支管采用铝塑管,管径DN15，管件螺纹连接。优点是水二次污染小、内壁光滑,水力阻力小。
表215SG1.5-15型水泵
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口径 |
流量 |
扬程 |
功率 |
转速 |
吸程 |
电压 |
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15mm |
1.5m3/h |
15mH2O |
120W |
2860r/min |
5mH2O |
220V |
8.冷水进水压力与温度测量
冷水进水压力测量采用0.4级标准压力表测量。
冷水进水温度测量也采用8点巡检仪检测。
9.热水出水系统
热水出水管路系统与冷水供水管路系统相同。管材采用铝塑管,管径取DN15;管件螺纹连接。热水出水水温采用0～100℃,用8点巡检仪检测显示温度。
热水采用容器盛装,电子秤称重计量,或量筒计量。
10.气排出系统
烟气排出系统包括烟道和烟气成分测量与分析。烟道采用φ50的铝箔软管,与热水器的排烟管相接,将烟气排至窗外。
烟气成分测量采用燃烧分析仪。考虑到本实验台主要测试气体燃料的燃烧分析,气体燃料的燃烧产物主要是CO、CO2、O2、NOx等。燃烧分析仪有许多产品,性能价格相差甚大，所以本公司产品不提供。
11.燃气热水器性能测定实验台的功能和特点
燃气热水器性能测定实验台实物照片见图3,其工作原理是:冷水流经燃气热水器中带有翼片的蛇形管后,被燃气燃烧产生的热烟气加热成热水,水获得的热量即为热水器的热负荷,热水器的热负荷与燃气燃烧放热量之比即为燃气热水器的热效率。
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器,是应用较广的燃气设备之一。燃气热水器性能测定实验台的主要功能是让学生初步掌握燃气快速热水器的工作原理及热效率测定方法,并掌握燃烧分析仪的使用方法。
(1)可测定:热负荷、热效率、热水产率、CO含量、燃烧火焰稳定性、熄火安全装置、停水温升等多种项目。
(2)通过更换燃气热水器,可对各种型号规格的燃气热水器进行性能检测。
(3)该系统利用瓶装液化石油气气源自然气化后,减压,经管道输送至燃气热水器使用。可为学生建立燃气供应管网系统概念提供直观的工程案例。
(4)采用水箱与水泵联合给水方式,使热水器的恒压要求易于实现。
(5)采用瓶装液化石油气管道供应系统,即使在没有燃气市政管网的情况下,亦可保证燃气热水器性能测定实验的开设。
