一种燃气灶具热平衡测试装置，解决新型灶具设计中能量损失的测量，为改进灶具设计减少能量损失提供支持。本发明专利技术基于燃烧原理，通过测量热水温度，烟气成分分析，辐射强度和炉头上下端温度，估算出有效吸热能量，烟气损失能量，辐射损失能量，热传导损失能量。通过测量燃气流量，估计燃气消耗总能量。从而可获得被测灶具的主要能量消耗比例，为进一步改进灶具设计提供实测数据支撑。本发明专利技术采用计算机测控技术，达到自动实现信号采集、数据处理、数据管理功能。实现了灶具能量转换分布的自动化测试。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种燃气灶具热平衡测试装置，解决新型灶具设计中能量损失的测量，为改进灶具设计减少能量损失提供支持。本专利技术基于燃烧原理，通过测量热水温度，烟气成分分析，辐射强度和炉头上下端温度，估算出有效吸热能量，烟气损失能量，辐射损失能量，热传导损失能量。通过测量燃气流量，估计燃气消耗总能量。从而可获得被测灶具的主要能量消耗比例，为进一步改进灶具设计提供实测数据支撑。本专利技术采用计算机测控技术，达到自动实现信号采集、数据处理、数据管理功能。实现了灶具能量转换分布的自动化测试。【专利说明】
本专利技术涉及，是一种燃气灶具能量有效性及热损失估计的自动化测试装置和计算方法。属热工测量与控制
。
技术介绍
家用燃气灶具的研制过程中，需要通过估计排烟损失、辐射热损失、热传导损失以及有效吸收热量等指标，指导家用燃气灶具的设计和改造。 目前，国标GB16410-2007规定了家用燃气灶具有效利用率的测试方法。但没有给出排烟损失、辐射热损失和热传导损失的测量方法。因没有直接测量排烟损失、辐射热损失、热传导损失的传感器，目前尚无该类装置。而燃气灶具能量损失的途径信息对新型灶具设计具有重要意义。 本专利技术专利申请提出了一种家用燃气灶具在其能量转换过程中的有效吸热、辐射热损失和热传导损失的测量与估计方法，可测量燃气通过灶具燃烧后，被有效吸收的能量，以及通过烟气、辐射和热传导等途径损失的能量，为灶具设计提供基础测试工具。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对已有技术存在不足，提供，为家用燃气灶具设计时的需要，能快速准确估计燃气释放的总热量被有效吸收，以及通过排烟、热传导、辐射等途径损失之热量，为改善家用燃气灶具效率提供依据。 为达到上述目的，本专利技术采用下述技术方案:一种燃气灶具热平衡测试装置，包括显示器、计算机、PLC控制器、烟气分析仪、多通道信号变换器、燃气湿式流量计、电磁阀、辐射强度传感器、炉头下端温度传感器、炉头上端温度传感器、水温传感器、烟气温度传感器、被测灶具、烟气采集器、盛水水壶、环境温度传感器和辐射强度传感器支架。其特征在于:所述环境温度传感器安装在水壶所在环境中，烟气温度传感器安装在烟气采集器上，烟气采集器安装在水壶下部烟气流通处，水温传感器固定在水壶盖上面而其探头插入水中，辐射强度传感器安装在水壶下面火焰周围的圆环形支架上，炉头上端温度传感器安装在灶具上端，炉头下端温度传感器安装在灶具底面上；所列环境温度传感器、烟气温度传感器、水温传感器、辐射强度传感器、炉头上端温度传感器、炉头下端温度传感器的输出端经一个多通道信号变换器连接到计算机；所述计算机连接显示器和PLC控制器；PLC控制器连接电磁阀和燃气湿式流量计；所述环境温度传感器、烟气温度传感器、水温传感器、辐射强度传感器、炉头上端温度传感器、炉头下端温度传感器的信号传递到多通道信号变换器，多通道信号变换器将其转换为数字信号传送到计算机进行计算；烟气采集器采集烟气后经过烟气成分分析仪测量烟气中C02、N2, 02、CO、H2O的成分，传送到计算机进行计算；计算机经过PLC控制器对电磁阀进行控制。 所述水温传感器采用热电阻PtlOO ;所述辐射强度传感器采用RHFS30 ;所述炉头上端温度传感器和炉头下端温度传感器采用Pt10;所述环境温度传感器采用PtlOO ;所述烟气温度传感器采用Pt10 ;所述多通道信号变换器采用SQ2040 ;所述PLC控制器采用信捷XC3系列PLC ;所述烟气分析仪采用西门子testO350加强型烟气分析仪。 一种燃气灶具热平衡测试方法，采用上述装置进行测试，其特征在于操作步骤如下:I)加入设定量的水:将盛水水壶中加设定量的水，记录所加水的质量，并输入到计算机中。将盛水水壶放在被测量的灶具上。 2)导入参数:从键盘输入水的比热值，水壶中水的质量；从键盘输入燃气的低位发热值；从键盘将燃气组分的结果输入到计算机中；具体包含:燃气CmHn组分中m值和η值；从键盘上输入炉头厚度，炉头外径，炉头导热系数信息；将平均比热容计算用表中的平均比热容中的数据导入到计算机中。 3)点燃灶具:点燃灶具后，计算机按照设定PLC控制器发命令。 4)热平衡测量:①测量消耗燃气总热量；②测量有效吸收热；③测量烟气热损失；④测量辐射热损失；⑤测量传导热损失；按照采集周期5分钟，每五分钟重复上述步骤2)-4)—次，直到用户觉得得到平稳的结果为止。 上述方法中，按照下列计算方法计算热平衡:1)按照5分钟的采样时间，每5分钟测量燃气流量，并通过测量的消耗燃气体积K，单位m3，以及燃气的低位发热值^^，单位:MJ/m3，实时估计燃气释放的总热量& ,单位:kj ；其计算方法为: Qr =^a-K2)按照5分钟的采样时间，每5分钟测量水壶中的水温，并与点火前的初始水温比较，获得实时温差Δ? ,单位°C;利用锅中水的质量m，单位kg，水的比热早位kj/(kg.V )， 实时估计有效吸热量^，单位kj;其中，锅中水的质量和水的比热由键盘设置；求取有效吸热量的计算方法为: Q1 = cm hi3)按照以下步骤测量烟气热损失:3.1)按照5分钟的采样时间，每5分钟测量消耗燃气体积K，单位:m3，并根据设定的燃气组分中r值和《值，按下述公式计算获得理论空气量单位m3;计算公式如下: V0 =丄 0.21 4-3.2)按照5分钟的采样时间，每5分钟测量环境温度f，并根据步骤I)得到的理论空气量K ,计算获得理论空气焓迮，单位kj ;计算公式如下: 4=Γ,0 木 1.32*?3.3)按照5分钟的采样周期，每5分钟测量烟气成分分析仪测量得到的CO2、02、C0 的成分，单位为％，分别记为4?,?,--。由此计算得到过量空气系数--.;计算公式为:21 r0 -0.5? 21—79___100-、rQO1-sTr00 + ?)3.4)按照5分钟的采样周期，每5分钟测量消耗燃气体积Γ，单位:m3，并根据燃气CA组分的m值和η值，获得烟气中CO2和C'。的体积, O2的体积?,H1O的体积单位:m3 ;其计算公式为:烟气中(702和(70的体积prOi的计算公式为: ^co, = mxK烟气中的的体积^，单位:m3，其计算公式为: = C O:紗 V0烟气中O2的体积4 ,单位:m3，其计算公式为:烟气中并20的体积，单位:m3，其计算公式为: V =-^+0.016*? *F0 Si2Q 23.5)获得实际干烟气量&和烟气量匕，单位:m3，其计算公式为:获得实际干烟气量的计算公式:获得烟气量匕的计为算公式: = 得场。3.6)按照5分钟采样周期，每5分钟测量烟气温度5，单位。C ;查附图中表I平均比热容用表，获得烟气中CO2、N2、O2、CO、H2°平均比热容4?、CA、cCk、Cco、Clh0 ,单位kj/(kg.°C );按下列公式求干烟气平均比热容u: _ rCa2cCOi + 0*-- +rO2cO2 + ro(Fm Cff>= ?00 3.7)按下列公式求排烟焓Iff ,单位kj:3.8)按下列公式计算排烟热损失β2，单位kj: Qa = py -1xPy^lk)4本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种燃气灶具热平衡测试装置，包括显示器（1）、计算机（2）、PLC控制器（3）、烟气分析仪（5）、多通道信号变换器（6）、燃气湿式流量计（8）、电磁阀（9）、辐射强度传感器（10）、炉头下端温度传感器（11）、炉头上端温度传感器（12）、水温传感器（13）、烟气温度传感器（14）、被测灶具（15）、烟气采集器（17）、盛水水壶（18）、环境温度传感器（20）和辐射强度传感器支架（26）；其特征在于：所述环境温度传感器（20）安装在水壶（18）所在环境中，烟气温度传感器（14）安装在烟气采集器（17）上，烟气采集器（17）安装在水壶（18）下部烟气流通处，水温传感器（13）固定在水壶（18）盖上面而其探头插入水中，辐射强度传感器（10）安装在水壶（18）下面火焰周围的圆环形支架上，炉头上端温度传感器（12）安装在灶具（15）上端，炉头下端温度传感器（11）安装在灶具（15）底面上；所列环境温度传感器（20）、烟气温度传感器（14）、水温传感器（13）、辐射强度传感器（10）、炉头上端温度传感器（12）、炉头下端温度传感器（11）的输出端经一个多通道信号变换器（6）连接到计算机（2）；所述计算机（2）连接显示器（1）和PLC控制器（3）；PLC控制器（3）连接电磁阀（9）和燃气湿式流量计（8）；所述环境温度传感器（20）、烟气温度传感器（14）、水温传感器（13）、辐射强度传感器（10）、炉头上端温度传感器（12）、炉头下端温度传感器（11）的信号传递到多通道信号变换器（6），多通道信号变换器（6）将其转换为数字信号传送到计算机（2）进行计算；烟气采集器（17）采集烟气后经过烟气成分分析仪（5）测量烟气中CO2、N2、O2、CO、H2O的成分，传送到计算机（2）进行计算；计算机（2）经过PLC控制器（3）对电磁阀（9）进行控制。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：邹斌，刘如意，王肖，李明洋，董毅超，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：上海;31
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