生物質(zhì)爐畢設(shè)常傳祺

1、 題 目 生物質(zhì)節(jié)能猛火炊事摘 要隨著社會(huì)的發(fā)展，人們經(jīng)濟(jì)水平及科技水平的提高，農(nóng)村的能源結(jié)構(gòu)也發(fā)生著巨大的變化。一方面，煤、石油等化石燃料價(jià)格的上漲，加重了農(nóng)村居民的生活負(fù)擔(dān)；另一方面，政府為改善農(nóng)村環(huán)境，禁止秸稈等大量燃燒，而秸稈等生物質(zhì)原料得不到合理的利用，造成了資源的浪費(fèi)。所以，開發(fā)生物質(zhì)能源對(duì)解決農(nóng)村能源問題是一個(gè)可以考慮的方向。本課題是設(shè)計(jì)出一個(gè)生物質(zhì)節(jié)能猛火爐，使生物質(zhì)燃料應(yīng)用于家用爐具，其主要內(nèi)容如下：（1） 依照爐具設(shè)計(jì)步驟，計(jì)算出爐具熱效率，在此基礎(chǔ)上計(jì)算出爐具各部分參數(shù)，參考文獻(xiàn)確定爐具各部分的關(guān)鍵參數(shù)并設(shè)計(jì)出爐具。（2） 依照NY/T 8-2006民用柴爐、柴灶熱性能試

2、驗(yàn)方法；GB/T10180-2003工業(yè)鍋爐熱工性能試驗(yàn)規(guī)程，試驗(yàn)并測(cè)定出爐具的相關(guān)指標(biāo)參數(shù)；計(jì)算發(fā)現(xiàn)相關(guān)指標(biāo)與設(shè)計(jì)基本一致。（3） 分析爐具優(yōu)缺點(diǎn)，探明其原因并提出改進(jìn)方法。關(guān)鍵詞：農(nóng)村生活用能 生物質(zhì)燃料爐具設(shè)計(jì) 爐具性能試驗(yàn)?zāi)?錄1前言11.1研究背景11.2課題目的和意義12上燃均衡供氧式生物質(zhì)炊事爐的設(shè)計(jì)22.1生物質(zhì)炊事爐具的設(shè)計(jì)要求22.2生物質(zhì)炊事爐具的原理與結(jié)構(gòu)22.2.1生物質(zhì)炊事爐具的原理22.2.2生物質(zhì)炊事爐具的結(jié)構(gòu)32.3燃料及燃燒效率計(jì)算32.3.1燃料計(jì)算42.3.2爐具熱效率估算42.3.2.1排煙熱損失42.3.2.2機(jī)械不完全燃燒熱損失，化學(xué)不完全燃燒熱損

3、失，爐具散熱損失42.3.2.3灰渣熱損失42.3.2.4炊具散熱損失52.3.2.5其他熱損失52.4 生物質(zhì)成型燃料炊事爐的設(shè)計(jì)計(jì)算62.4.1 生物質(zhì)燃料消耗量的計(jì)算62.4.2爐膛參數(shù)的確定72.4.3 爐排總面積及爐篦的計(jì)算82.4.3.1 爐排總面積82.4.3.2爐排熱負(fù)荷92.4.3.3爐篦的計(jì)算92.4.3.4吊火高度93 生物質(zhì)炊事爐具性能試驗(yàn)103.1熱性能測(cè)試主要依據(jù)103.2 試驗(yàn)條件103.3試驗(yàn)方法103.3.1實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備103.3.2實(shí)驗(yàn)步驟103.3.3實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)113.4生物質(zhì)炊事爐具熱性能113.4.1蒸發(fā)鋁鍋與水量的選擇113.4.2炊事火力強(qiáng)度123.4.

4、3炊事熱效率124實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析134.1爐具設(shè)計(jì)指標(biāo)與測(cè)試結(jié)果分析比較134.2與現(xiàn)有爐具的比較134.2.1本爐具具有的優(yōu)點(diǎn)134.2.2缺點(diǎn)及不足135總結(jié)13參考文獻(xiàn)15致謝161前言引言包括國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，主要陳述目前的技術(shù)研究程度，全文的文獻(xiàn)也主要在這。請(qǐng)具體添加隨著人類對(duì)能源開發(fā)與利用程度的加深，技術(shù)手段的發(fā)展與成熟，人們對(duì)能源的需求逐漸向多元化、高效率、可再生、清潔型能源轉(zhuǎn)變。其中，生物質(zhì)能作為一種人類自古以來一直使用的能源，雖然在歷史進(jìn)程中被煤和石油所取代，但通過各種現(xiàn)代技術(shù)手段的加工與改造，生產(chǎn)出可以滿足人們生產(chǎn)與生活的能源產(chǎn)品，再次展現(xiàn)出新的競(jìng)爭(zhēng)力。并且隨著化石資源的逐漸枯

5、竭，生物質(zhì)能以其來源廣、可再生等特性再次走進(jìn)人們眼前。生物質(zhì)能技術(shù)是通過物理或化學(xué)技術(shù)，將生物質(zhì)如秸稈、稻殼、木頭、鋸末等，加工成為品質(zhì)更高的燃料，以滿足越來越大的能源消耗。煤和石油等化石能源遲早有消耗完的一天，而生物質(zhì)能技術(shù)隨著不斷地發(fā)展和創(chuàng)新，將來很有可能成為代替化石能源的主要能源之一。1.1研究背景目前，我國(guó)對(duì)生物質(zhì)資源的利用主要集中在農(nóng)村，雖然有些生物質(zhì)資源經(jīng)過加工得到很好的利用，但對(duì)大部分生物質(zhì)資源的利用還是以直接燃燒為主，燃燒利用率較低，有些還被當(dāng)做廢棄物進(jìn)行焚燒處理，盡管近年來我國(guó)多地已禁止焚燒各類生物質(zhì)資源，但這些生物質(zhì)資源仍沒有得到很好地利用。其實(shí)國(guó)內(nèi)外已經(jīng)對(duì)生物質(zhì)能進(jìn)行了很

6、長(zhǎng)一段時(shí)間的研究，國(guó)外甚至很早就形成了關(guān)于生物質(zhì)能技術(shù)的規(guī)模化產(chǎn)業(yè)，其成果之一便是生物質(zhì)成型燃料，生物質(zhì)成型原料是以農(nóng)林剩余物為原料，用生物質(zhì)固化成型法壓制成高密度顆粒，作為一種經(jīng)濟(jì)低碳的可再生能源，與煤、石油相比它灰分少、含硫量低、運(yùn)輸方便，并且經(jīng)過壓制成型后的燃料體積小、比重大、熱值高，可廣泛應(yīng)用于供熱發(fā)電或家庭做飯等。1.2課題目的和意義應(yīng)用生物成型燃料技術(shù)生產(chǎn)出的生物燃料，可以有效緩解農(nóng)村能源緊張、降低農(nóng)村用能費(fèi)用等。然而經(jīng)過調(diào)查發(fā)現(xiàn)市面上的生物質(zhì)炊事爐大部分存在熱效率低、燃燒不完全等問題，并不能滿足使用者的日常所需用能，怎么說明你的效率是高的這對(duì)生物質(zhì)能源的推廣所以本課題目的是設(shè)計(jì)出

7、一種具有較高熱效率的家用生物質(zhì)炊事爐。將這種家用生物質(zhì)炊事爐廣泛推廣的話，將具有重大意義：（1） 能更有利于對(duì)生物質(zhì)能源的推廣 生物質(zhì)能源是一種清潔、豐富、可再生、可替代的能源，然而由于技術(shù)水平的限制，無法得到大量的推廣。尤其是生物質(zhì)成型燃料，雖然其具有原料來源廣，制作工藝簡(jiǎn)單，燃料價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，但是由于小型家用生物質(zhì)燃燒爐往往具有燃燒效率不高等缺點(diǎn)，得不到消費(fèi)者的認(rèn)可。生物質(zhì)燃燒爐的大規(guī)模推廣將有利于向社會(huì)推廣生物質(zhì)燃料。（2） 改善農(nóng)村能源結(jié)構(gòu)，降低用能費(fèi)用 近幾年來農(nóng)村經(jīng)濟(jì)得到發(fā)展，能源建設(shè)效果顯著，但是部分地區(qū)仍以秸稈、薪柴為主要用能對(duì)象，既破壞了植被又影響了環(huán)境。如果用化石燃料來供

8、能又無法承擔(dān)所需費(fèi)用，但是用價(jià)格相對(duì)便宜的生物質(zhì)成型燃料，將會(huì)在提高生活水平的同時(shí)又不會(huì)造成環(huán)境的破壞。所以大規(guī)模使用生物質(zhì)燃料將會(huì)一定程度上改善農(nóng)村的能源結(jié)構(gòu)。2上燃均衡供氧式生物質(zhì)炊事爐的設(shè)計(jì)2.1生物質(zhì)炊事爐具的設(shè)計(jì)要求依據(jù)生物質(zhì)燃燒的基本特性，結(jié)合農(nóng)村的生活習(xí)慣和經(jīng)濟(jì)條件，爐具必須滿足以下原則：1.結(jié)構(gòu)合理，使用方便，點(diǎn)火容易，上火快；2.安全衛(wèi)生，熱性能穩(wěn)定；3.適應(yīng)農(nóng)民生活習(xí)慣和燃料要求，造價(jià)低，實(shí)用耐用。對(duì)于生物質(zhì)成型原料爐具來說，除了以上原則外，還要充分考慮以下幾點(diǎn)： 1）充分利用生物質(zhì)產(chǎn)生的揮發(fā)性物質(zhì)和燃燒過程中碳化物質(zhì)的熱輻射能量；2）有效利用燃燒過程碳化物質(zhì)的熱輻射能量，

9、合理地組織爐內(nèi)過程，保證燃燒氣體能進(jìn)行有效的對(duì)流換熱；3）空氣能均勻流暢地進(jìn)入爐內(nèi)，實(shí)現(xiàn)連續(xù)穩(wěn)定燃燒；4）火力足、火勢(shì)均，燃燒完全，不冒黑煙，能源利用效率高。2.2生物質(zhì)炊事爐具的原理與結(jié)構(gòu)2.2.1生物質(zhì)炊事爐具的原理 取出聚火口，將生物質(zhì)成型后的顆粒燃料從出火口加入到爐膛內(nèi)的爐篦上，將配風(fēng)手柄置于點(diǎn)火位置，采用上點(diǎn)火方式點(diǎn)燃料倉上面的引火柴，燃料點(diǎn)燃后打開電源開關(guān)，用操作鉤裝上聚火口，待燃料進(jìn)入正常燃燒后，可根據(jù)需要旋轉(zhuǎn)配風(fēng)閥手柄調(diào)節(jié)供風(fēng)能力，達(dá)到所需調(diào)解火力大小，燃料燃燒結(jié)束后關(guān)掉風(fēng)機(jī)開關(guān)及拔掉穩(wěn)壓電源。2.2.2生物質(zhì)炊事爐具的結(jié)構(gòu)生物質(zhì)顆粒炊事爐具主要組成包括：燃燒單元、風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)單元

10、、自然風(fēng)進(jìn)風(fēng)單元、隔熱單元、支撐單元組成。燃燒單元有聚火口、爐膛、爐蓖、灰倉四部分組成，其結(jié)構(gòu)示意圖如下。1鍋圈 2聚火口 3二次進(jìn)風(fēng)孔 4二次風(fēng)套 5 燃燒爐膛 6風(fēng)機(jī) 7 隔熱層 8一次進(jìn)風(fēng)孔9一次進(jìn)風(fēng)套10 出灰口組件 11 可調(diào)式爐腳 12排煙口 13爐蓖 14 自然進(jìn)風(fēng)管 15 灰倉圖2.1 生物質(zhì)顆粒炊事爐具結(jié)構(gòu)示意圖在學(xué)院網(wǎng)站下載論文要求修改格式和字體本炊事爐具出火口和進(jìn)料口為同一個(gè)口，生物質(zhì)顆粒進(jìn)料方式采用一次性進(jìn)料，改變了生物質(zhì)爐必須留一個(gè)專門的加料窗口，方便加料的傳統(tǒng)觀念，該爐具根據(jù)用戶的炊事需要，一次加料完成可滿足一頓飯的炊事要求，免去了持續(xù)加料反復(fù)的勞作過程。在對(duì)顆粒引

11、燃方式，采用上點(diǎn)火方式，燃料從上往下燃燒，使生物質(zhì)氣化和燃燒一體化，在爐口上不做任何處理進(jìn)行直接燃燒。這種從上往下的燃燒方式使?fàn)t膛內(nèi)的燃料燃燒時(shí)間更持久，并且爐火的出口裝有聚火環(huán)，保證火勢(shì)的集中，以滿足炊事對(duì)火勢(shì)的要求。2.3燃料及燃燒效率計(jì)算為簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)計(jì)算，本次計(jì)算所涉及到的熱力學(xué)性質(zhì)均作為理想狀態(tài)處理，對(duì)煙氣、空氣及水蒸氣都作為理想氣體處理。2.3.1燃料計(jì)算本次課題所采用的生物質(zhì)燃料是由玉米秸稈等壓縮成型的顆粒狀生物質(zhì)燃料，為計(jì)算出生物質(zhì)爐的燃燒效率，首先要知道燃料的熱值，用實(shí)驗(yàn)室中的微量量熱儀對(duì)所用燃料進(jìn)行測(cè)定，測(cè)得該生物質(zhì)燃料的熱值約為14600。2.3.2爐具熱效率估算本次設(shè)計(jì)假定

12、冷空氣溫度為20，排煙溫度。參考文獻(xiàn)（鍋爐計(jì)算手冊(cè)），可知實(shí)際排煙焓，冷空氣理論焓，過量空氣系數(shù)。2.3.2.1排煙熱損失排煙熱損失是指排出煙氣所損失的熱量，計(jì)算方式如下： （%） 將具體數(shù)值帶入公式，參考畢業(yè)論文要求；apy是什么，以前沒有提到 （公式2.1）把實(shí)際排煙焓、冷空氣理論焓等各項(xiàng)數(shù)值代入公式得。2.3.2.2機(jī)械不完全燃燒熱損失，化學(xué)不完全燃燒熱損失，爐具散熱損失機(jī)械不完全燃燒熱損失是燃料在爐膛中燃燒時(shí)，部分未完全燃燒的固體燃料隨爐渣排出爐膛或以其他方式排出，而造成的損失。由于部分CO、等可燃?xì)怏w未燃燒放熱就隨煙氣排出所造成的損失叫做化學(xué)不完全燃燒熱損失。爐具散熱損失是爐具外表溫

13、度高于環(huán)境溫度通過對(duì)流與輻射散熱造成的損失。根據(jù)所設(shè)計(jì)的生物質(zhì)燃燒爐的燃燒特性，參考文獻(xiàn)（鍋爐計(jì)算手冊(cè)）所得出的上述三種熱損失的結(jié)果如圖2.1所示。熱損失是多少到底2.3.2.3灰渣熱損失灰渣熱損失是指排出爐膛的灰渣帶有余熱，使之高于環(huán)境溫度，這部分熱量就是灰渣熱損失。 （%） （公式2.2）假定排出的灰渣為200，參考文獻(xiàn)（鍋爐設(shè)計(jì)手冊(cè)）表2-21可知，此時(shí)的灰渣焓值為，把數(shù)據(jù)帶入公式得。2.3.2.4炊具散熱損失在工作過程中，因?yàn)椴糠皱侒w是裸露在空氣中的，所以會(huì)產(chǎn)生熱量的損失，公式如下： （%） （公式2.3）式中： 材料發(fā)射率 黑體輻射常數(shù)， 發(fā)熱體，環(huán)境溫度，K： 輻射面積，； 輻射時(shí)

14、間，h。參考文獻(xiàn)（傳熱學(xué)）可得磨光的鋁在50500時(shí)發(fā)射率為0.040.06，??；設(shè)定在環(huán)境溫度為20，鍋體平均溫度為80，鍋具約有露在爐具外面，已測(cè)得鍋的直徑為28cm，總高度為32cm，則輻射面積約為0.203；假設(shè)每千克燃料燃燒總時(shí)間為2小時(shí)。將上述各項(xiàng)數(shù)值帶入公式可得2.3.2.5其他熱損失除去以上熱損外，還有其他未能精確計(jì)算的熱損，如蓄熱損失，封火熱損失，添料及移動(dòng)鍋具產(chǎn)生的熱損。參考文獻(xiàn)（家用生物質(zhì)成型燃料爐具的設(shè)計(jì)與研究），對(duì)其他熱損失估算為25%。表2.1爐具熱效率的估算表的三線格不對(duì)項(xiàng)目符號(hào)公式或數(shù)據(jù)來源數(shù)值單位收到基單位發(fā)熱量測(cè)定14600排煙熱損失公式2.111.65%化

15、學(xué)不完全燃燒熱損失鍋爐計(jì)算手冊(cè)6%機(jī)械不完全燃燒熱損失鍋爐計(jì)算手冊(cè)6%鍋爐散熱損失鍋爐計(jì)算手冊(cè)9%灰渣物理熱損失公式2.20.07%炊具散熱損失公式2.37.28%其他熱損失假定25%總損失65%爐具設(shè)計(jì)熱效率10035%2.4 生物質(zhì)成型燃料炊事爐的設(shè)計(jì)計(jì)算生物質(zhì)成型炊事爐具要想取得良好的熱性能和方便使用，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上必須力求準(zhǔn)確。2.4.1 生物質(zhì)燃料消耗量的計(jì)算要確定燃料的消耗量需先計(jì)算出爐具的小時(shí)出力，在確定熱負(fù)荷時(shí)，要充分考慮我國(guó)不同地區(qū)的生活習(xí)慣，結(jié)合實(shí)際，才能達(dá)到不同市場(chǎng)的要求。據(jù)資料顯示，中國(guó)農(nóng)村五口之家，要維持起碼的生活水平，平均每天所需的熱量Q1為12000 kJ，每頓飯的

16、做飯時(shí)間約1小時(shí)，每天做飯3 次，設(shè)計(jì)的生物質(zhì)燃料爐具的設(shè)計(jì)熱效率為35%，試驗(yàn)用的玉米秸稈成型燃料的熱值Qnet,ar 約為14600，把所需數(shù)值代入公式可得： （公式2.4） 式中： 燃料消耗量,kg/h；每日炊事所需的熱量，kJ/d;生物質(zhì)低位發(fā)熱量，kJ /kg；爐具設(shè)計(jì)的熱效率，%；m每天做飯所需時(shí)間，小時(shí)/次；n每天做飯次數(shù)，次/日。代入公式計(jì)算可得： kg/h 生物質(zhì)顆粒炊事爐具燃料的消耗量為0.78 kg/h，燃料的消耗量為爐膛參數(shù)的確定提供參考依據(jù)。2.4.2爐膛參數(shù)的確定爐膛（燃燒室）是指從爐篦到爐口下部之間的部分，燃料在這里充分燃燒。爐膛參數(shù)主要包括爐膛容積熱負(fù)荷和爐排熱

17、負(fù)荷，恰當(dāng)選擇爐膛參數(shù)是燃料完全燃燒的根本保證 。決定爐膛容積大小的主要指標(biāo)是爐膛容積熱負(fù)荷，即每立方米爐膛容積中每小時(shí)燃料燃燒的發(fā)熱量大小。爐膛容積熱負(fù)荷過大，則燃料在爐內(nèi)停留的時(shí)間短，不易完全燃燒；反之，爐膛容積熱負(fù)荷過小，爐膛容積過大，燃燒分散，火力不集中。爐膛容積可按下式計(jì)算： （公式2.5）式中：VL爐膛容積，m3;BL爐具每小時(shí)燃料的消耗量，kg/h ;燃料的熱值，kJ /kg; 爐具的熱效率，%；燃燒室的最大容積熱負(fù)荷，KJ/h.m3。對(duì)于主要用于炊事的爐具，容積熱負(fù)荷一般在250000400000kJ/h.m3，根據(jù)爐具燃燒室容積的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，取容積熱負(fù)荷為400000kJ/h&

18、#183;m3。 m3計(jì)算得出的爐膛容積為0.0099m3。 在爐膛設(shè)計(jì)時(shí)平直的爐壁直徑較大的空氣進(jìn)口使進(jìn)入的空氣可均勻的分布在燃燒室下方，空氣在煙囪抽力作用下，能較均勻的供給生物質(zhì)燃料進(jìn)行燃燒，而直徑較小的路口可以起到聚集火焰、增加活力強(qiáng)度的作用，但本設(shè)計(jì)的出火口和進(jìn)料口為同一個(gè)口，因此上爐膛半徑不宜過小，選擇爐口直徑為0.22m左右，且使用聚火裝置，以起到聚集火焰、增加火力強(qiáng)度的作用。圖2.2 爐膛形狀圖2.4.3 爐排總面積及爐篦的計(jì)算2.4.3.1 爐排總面積爐排安裝在爐膛的下部，用于支撐燃料并起到通過助燃的作用，設(shè)計(jì)時(shí)在盡量減少爐排與燃料的接觸面積的基礎(chǔ)上，使其能夠通風(fēng)均勻。生物質(zhì)顆

19、粒炊事爐的爐排總面積指爐篦爐條總面積及爐條之間縫隙總面積之和。由爐膛形狀可知，爐膛體積： （公式2.6）式中: V爐膛體積，m3；H上爐膛高，m；R上爐膛半徑，m；h下爐膛高，m；r下爐膛半徑，m。將爐膛體積VL=0.0099m3，上爐膛高H=0.2 m，下爐膛高h(yuǎn)=0.1m，上爐膛半徑R=0.11m，代入公式可得下爐膛半徑:r=0.058 m則爐排總面積為:=0.011m2 即爐膛入口半徑為110mm，下爐膛半徑58mm，為設(shè)計(jì)方便選取下爐膛半徑徑60mm，爐排總面積0.011m2。2.4.3.2爐排熱負(fù)荷生物質(zhì)顆粒炊事爐爐排熱負(fù)荷公式如下： （公式2.7）式中： 爐排熱負(fù)荷,kw/m2；

20、BL生物質(zhì)燃料消耗量,kg/h；燃料的熱值，kJ/kg;A爐排總面積,m2。由計(jì)算可得，本生物質(zhì)炊事爐具的爐排熱負(fù)荷為100.65kw/m2。2.4.3.3爐篦的計(jì)算爐篦安裝在爐膛的下部，起支撐燃料及通風(fēng)助燃的作用?？諝鈴钠淇障哆M(jìn)入爐膛，在爐膛內(nèi)與燃料充分混合，有助于燃料的燃燒，空氣與燃料的接觸面積的大小由爐篦空隙的大小決定，因此爐篦面積的大小直接影響燃料燃燒的效果，面積過大或者過小都將影響燃燒效果。根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)關(guān)于爐排的設(shè)計(jì)參數(shù)及本實(shí)驗(yàn)室的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，將爐篦的面積定為爐排總面積的一半，即爐篦的面積為： S=A/2 （公式2.8）得到：S=0.0055m2 爐排示意圖如下圖所示： 圖2.3 爐排

21、示意圖2.4.3.4吊火高度吊火高度是指鍋底與爐排之間的垂直距離。根據(jù)火焰溫度分布規(guī)律及一次爐膛所加入的燃料足夠炊事需求的目標(biāo)，為使火焰大部分的最高溫度層直接接觸鍋底，取爐具吊火高度為30cm，使鍋能夠接觸到高溫火焰，有利于提高上火速度，提高熱能利用率。本次設(shè)計(jì)共分兩組進(jìn)行，供風(fēng)系統(tǒng)及其設(shè)計(jì)將由另一組完成，本組僅進(jìn)行爐具爐膛的設(shè)計(jì)分析。3 生物質(zhì)炊事爐具性能試驗(yàn)3.1熱性能測(cè)試主要依據(jù) 熱性能檢測(cè)主要依據(jù)NY/T 8-2006民用柴爐、柴灶熱性能試驗(yàn)方法；GB/T10180-2003工業(yè)鍋爐熱工性能試驗(yàn)規(guī)程。3.2 試驗(yàn)條件(1)環(huán)境溫度：10-35；(2)相對(duì)濕度：小于85；(3)風(fēng)速：小于

22、1.0 m/s；(4)試驗(yàn)戶用生物質(zhì)爐具遠(yuǎn)離其他熱源。3.3試驗(yàn)方法3.3.1實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備本次實(shí)驗(yàn)所需有蒸發(fā)鋁鍋一個(gè)，選用尺寸見表3.3，電子秤一臺(tái)，熱電偶測(cè)溫儀二個(gè)，水銀溫度計(jì)一個(gè)，煙氣分析儀一臺(tái)，并按規(guī)定校正儀器；生物質(zhì)燃料及引火柴若干。具體的陳述儀器設(shè)備及精度范圍等按表3.1確定初始鍋水量及生物質(zhì)燃料用量，將溫度計(jì)通過鍋蓋中心圓孔，并用支架固定在距鍋底10cm處。3.3.2實(shí)驗(yàn)步驟本次試驗(yàn)需做兩次，分別測(cè)試風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)狀態(tài)和自然進(jìn)風(fēng)狀態(tài)下的爐具炊事性能，其中供風(fēng)系統(tǒng)的試驗(yàn)由本組另一位同學(xué)李一帆測(cè)定，本課題只分析爐膛主體的各項(xiàng)性能。（1） 據(jù)表3.3所示，選取直徑為28cm的蒸發(fā)鋁鍋，并將4.5k

23、g的初始鍋水量倒入蒸發(fā)鋁鍋中，測(cè)量初始鍋水的溫度并記錄。（2） 將事先稱量好的生物質(zhì)燃料及引火柴放入爐具中，以適當(dāng)方式引火，記下火種投入爐具的時(shí)刻，同時(shí)將蒸發(fā)鋁鍋放在爐具上，將熱電偶插入爐膛中心處，炊事火力強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)開始。（3） 當(dāng)鍋中水沸騰時(shí)，記下此時(shí)時(shí)刻及鍋中水的溫度，以及爐膛溫度，開始鍋水蒸發(fā)實(shí)驗(yàn)。（4） 在鍋水蒸發(fā)實(shí)驗(yàn)中，每隔五分鐘記錄一次鍋水溫度和爐膛溫度，直到爐中的生物質(zhì)燃料燃盡；鍋水溫度下降至低于沸點(diǎn)5時(shí)結(jié)束，稱量剩余鍋水量，并記錄下此時(shí)時(shí)刻，實(shí)驗(yàn)結(jié)束。3.3.3實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)本次試驗(yàn)開始時(shí)間為17：05，結(jié)束時(shí)間為17：50。所用生物質(zhì)燃料量為2kg，水4.5kg，初始水溫28.9爐膛

24、溫度在點(diǎn)火5分鐘后開始記錄，數(shù)據(jù)如下表：表3.1 爐膛溫度時(shí)間17:1017:1517:2017:2517:3017:3517:4017:4517:50爐膛溫度353.1768.7673.8651.0612.8606.8742.1879.4505.4單位鍋水沸騰時(shí)刻為17:20，此時(shí)鍋水蒸發(fā)實(shí)驗(yàn)開始，所記錄的數(shù)據(jù)如下表：表3.2 鍋水溫度時(shí)間17:2017:2517:3017:3517:4017:4517:50水溫999999100999895單位3.4生物質(zhì)炊事爐具熱性能3.4.1蒸發(fā)鋁鍋與水量的選擇表3.3 蒸發(fā)鋁鍋規(guī)格與水量炊事火力強(qiáng)度P/kW初始鍋水量G1/kg蒸發(fā)鋁鍋直徑D/mm生物

25、質(zhì)燃料用量B/kg2.052402.02.0-3.572802.0-4.03.593104.0根據(jù)生物質(zhì)爐具熱性能測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)中蒸發(fā)鋁鍋規(guī)格與水量的要求，如上表所示，選擇直徑280mm的蒸發(fā)鋁鍋，生物質(zhì)燃料用量選擇2kg。3.4.2炊事火力強(qiáng)度炊事火力強(qiáng)度用單位時(shí)間鍋水升溫和蒸發(fā)所吸收的熱量表示： （公式3.1）式中： 炊事火力強(qiáng)度，kW； G1蒸發(fā)鍋內(nèi)初始水量，kg； G2試驗(yàn)結(jié)束時(shí)剩余水量，kg； t1,t2鍋水初始溫度和沸騰溫度，； 鍋水在平均蒸發(fā)溫度下汽化潛熱，kJ/kg； 4.18水的比熱容，kJ/kg· T1,T3點(diǎn)火時(shí)刻和試驗(yàn)結(jié)束時(shí)刻。試驗(yàn)鍋水水量為4.5kg，初始溫度28.9，沸騰時(shí)溫度為99.5，試驗(yàn)結(jié)束時(shí)剩余水量1.032kg，從點(diǎn)火時(shí)刻到試驗(yàn)結(jié)束共44min，經(jīng)計(jì)算炊事火力強(qiáng)度為3.47 kW。3.4.3炊事熱效率 炊事熱效率，按下式計(jì)算： （公式3.2）式中： 炊事效率，%； 生物質(zhì)燃料質(zhì)量，kg； 生物質(zhì)燃料的收到基低位發(fā)熱量，kJ/kg； 引火燃料量，kg； 引火燃料收到基低位發(fā)熱量,kJ/kg。試驗(yàn)用生物