Kattilan teho ja hyötysuhde

[tjh]

Eilen tuli ensimmäistä kertaa kirjattua ylös poltetut puukilot, varaajien lämmönnousu sekä lämmittämiseen kulunut aika.

Kattila Termax Natura 60, 3000 litran varaaja kattilan vieressä ja 1100 litrainen varaaja talossa 35 metrin eristetyn putken päässä.

lähtötilanne: Molempien varaajien keskilämpötila aika tarkalleen 40 astetta, kattilan lämpö 25 astetta. Tulitikun raapaisin klo 19.15.

Puuta meni yhteensä 60 kg. kattilasta nappasin virrat pois muutamaa minuuttia ennen puoltayötä. Silloin molempien varaajien lämpö kauttaaltaan karvan verran yli 80, kattilan lämpö 85.

Laskeskelin että hyötysuhteeksi tuosta tulisi karkeasti 80% ja keskitehoksi n. 40 kW. Olenkos nyt laskenut jotain päin helsvettiä? Nuo luvut vaikuttavat hieman turhan hyviltä monestakin syystä:

-kattila on asennettu jo lähemmäs vuosi sitten enkä ole sitä nuohonnut kertaakaan
-kulutusta, kattilan lämpeämiseen vaadittavaa puumäärää eikä varaajien välisen putken siirtohäviöitä ole huomioitu tuossa laskelmassa lainkaan
-polttopuut olivat keväällä pätkittyä pintalautaa, ei siis mitään parasta mahdollista polttopuuta

Mikäs tuossa laskelmassa nyt mättää?

[Pähkäilijä]

Paljonko tuo Orlani painaa ja minkä verran siinä on vesitilavuus?

4100 litraa vettä ~5 kWh/c kaikkine rautoineen, kattilan ylösajoon arviolta 10 kWh, varaajassa 40c x 5 kWh/c = 240 kWh, yhteensä ~250 kWh ja 60 kg puuta x 4 kWh/kg = 240 kWh.

Onkos varaajassa mittareita miten tiheässä? Helposti voi varaajan yläreunassa olla kuumaa vettä paljon jäljellä jos sinne ei ole mittareita laitettu.

[tjh]

Kattila painaa tonnin ja vettä on 180 litraa. Mittareita on kolme molemmissa pöntöissä, eli lämmöt saa vakoiltua aika tarkkaan. Henkilövaaka ei tietty anna välttämättä kovin tarkkaa tulosta puiden painosta, eli siinä voi olla heittoa. Pitänee etsiä jostain toinen vaaka ja vertailla hieman tuloksia.

[akWho]

Orlannin lämpeäminen vie n.20 kWh, varaajiin 200 kWh=220 kWh (ei huomioitu lämmityksen aikaista kulutusta).
Puita 60 kg >240 kWh, 220/240=91,6% on Hyvä, sinulla on tosi kuumasti palavia pintoja yli 4 kWh/kg tai varaajien keskilämmöt aloittaessa yli 40ºC

[akWho]

Tuohon varaajan lämpötilan arviointiin törmäsin itsekkin kun lämmittelin varajaa lähtien eri lämpötiloista.
Kun lähtötilanne varaajassa ylä +25 , ala +24ºC siitä lämmitys +85ºC eli 60ºC lämpeni niin puita paloi n.50kg hyötysuhde 80%

Tänään lämmittelin varaajan lämmöt aloittaessa ylä +40, ala +32 siitä sitten +82ºC eli varaajaan 113 kWh (kattila mukana)
Lämmityksen aikainen kulutus 4x3=12kWh. Puita paloi 45 kgx4=180kWh 113+12/180=n.70%
Luulen että kahdesta mittarista laskettu varaajan keskilämpö ei ollut +36ºC vaan alempi, eli ylälämpö +40 ei ollut puolta varaajan tilavuudesta.
Olen useasti huomannut jos lämmittää puolityhjää/täyttä varaajaa hyötysuhde jää laskennallisesti huonommaksi kuin jos varaaja on kylmempi ja tasalämpöinen mittarien mukaan.

[Erbish]

Muistakaa mitata myös puiden kosteus että saa oikean lämpömäärän laskelmiin.
Jos kosteutta ei huomioida voi tulla liian hyviä tuloksia tai toisin päin.
Itse otin kosteuden mukaan määritetyn energia sisällön laskelmiin mukaan kun sain kerran yli 100% hyötysuhteen, sitten palattiin takaisin maan pinnalle.

[Pähkäilijä]

Jos puu onnistuttaisiin polttamaan 100% täydellisesti ja se palaisi 1000c kuumuudessa niin tuleeko hyötysuhteeksi 100% jos savukaasut jäähdytetään takaisin korvausilman lämpötilaan?

Ilman lämpeäminen

1 aste                  100c
0.00028 kWh/ m3  0.028 kWh/ 1 m3

jokin ei täsmää? Jos kilo puuta ottas 7 m3 ja sisältää 4 kWh sitten 7 m3 x 0.28 kWh (1000c) = 1.96 kWh

Jos homma palaisi optimimäärällä 3.5 m3 ilmaa tulis vain 1 kWh.

Sanovat minua tyhmäksi, nyt en ymmärrä  

jonkunnäköinen kerroin kuumemmalle ilmalle kun ilma kutistuu jäähtyessään?

[ev3449]

Täällä ei edes kysymystä ymmärretä...

Olisiko tästä hyötyä?

jos ilma:

1 asteista, tiheys= 1,288 kg/m³
10 asteista, tiheys= 1,247 kg/m³
100 asteista, tiheys= 0,946 kg/m³
1000 asteista, tiheys= 0,277 kg/m³
ja
-10 asteista, tiheys= 1,342 kg/m³
-20 asteista, tiheys= 1,395 kg/m³
-30 asteista, tiheys= 1,453 kg/m³

[Repa]

Taitaa suurimmat virheet tulla puunlämpöarvosta. Kuivilla puilla pienipaino ja suuri lämpöarvo ja vice versa, joten 60 kg puita voi sisältää 220 - 270 kWh. Pintalaudat kyllä kuivuvat helposti kun ovat niin ohuita. Puulajihan ei hirveesti vaikuta lämpöarvoon kun kiloissa verrataan.

Kun tärkein tekijä otetaan lähes hatusta, niin ei ole paljon mieltä laskuissa ( vastauksessa ) käyttää kovin montaa desimaalia.

[akWho]

Kyllä puun lämpöarvo on paras arvaus pohjalta määritelty   Sahauspinnat mitä nyt poltellut on tehty yhtä aikaa pinoon kuivamaan, voisi olettaa kosteus prosentin melko samaksi koko pinossa. Varmaankin mittarilla eroja saisi varsinkin kun vertaisi paksua ja ohutta puuta, mutta kun pinosta latoo laatikkoon niin siihen sattuu sekä isoja että pieniä. Ne kerkiää olla pannarissa pari päivää lämpimässä ennen polttoa.

Täällä foorumilla on "vakiintunut tapa" käyttää lämpöarvona 4 kWh/kg,  eikös se tuolla työmaalimassakin "vakiintunut tapa" katsota työehtosopimuksen osaksi 

Ainakin omassa varaajassa kahdella mittarilla lämpöä arvioidessa uskon siinä tulevan suurimman virheen, varsinkin osittain puretun.

[kahe]

Suuntaa antaviahan nuo laskut vain ovat, kun ei tiedetä tarkkoja arvoja oikein mistään. Virhemarinaali on siis suuri. Mittaamalla nuo saisi helpoiten ulos, esim. pollucomit vaan putkiin. Mullakin oli noita lavojen palasia kasassa viime talvena, eikä ne kasassa varastossa paljoa kuivuneet. Vain kuivattamalla pannarissa sain ne poltettua lopulta viime talvena. Eilenkin otin samasta pinosta halkoja, niin johan olikin kosteita pari alinta, kun suhina oli melkoinen ja toisiopalo otti syttyäkseen aikansa. Kosteusmittari näyttää 16-18% aina kun sitä on puille kokeillut. 4,1 kWh/kg olen käyttänyt koivuhaloille, mutta sekin on hieman pieni arvo ilmeisesti, mitä taulukkoja katsoi.

[jolla]

Ainakin omassa varaajassa kahdella mittarilla lämpöä arvioidessa uskon siinä tulevan suurimman virheen, varsinkin osittain puretun.

siinä tulee helposti 30% heitto, kylmäharjoitteluna kokeilin ottaa vain 2 lukemaa omasta varaajasta (mittaritaskut) ja vertasin 8 anturin lukemaan, mikä sekään ei pärjää paineen antamaan tarkkuuteen, mutta puulämmityshän ei olekaan niinkuin sähkö, jokainen lämmityskerta on ainutlaatuinen tapahtuma.

[Pähkäilijä]

Tuota eilisiltaista pähkäilyä siis, aloin miettimään jos kuutio ilmaa lämmetäkseen asteen tarviaa 0.00028 kWh niin tarvitaanko hyötysuhteen laskentaan muuta kuin

1 puiden energiasisältö
2 käytetty ilmamäärä
3 joku savukaasuista mitattu arvo jolla pystytään määrittelemään kuinka täydellinen palaminen oli
4 savukaasujen lämpötila

Mielenkiinto tähän lähti mökin takan penikasta. Ens kerralla ajattelin mitata myös siitä takkaan meneviä savukaasujen lämpöjä (tattimittari maksaa noin 15€ joka näyttää 500c asti, muita vaihtoehtoja saa tarjota) ja jos kaasut vaikka jäähtyy 400c takan läpi kulkiessaan ja 800 asteessa taitaa palaa kaikki kaasuuntuneet selluloosat niin äkkiseltään luulis tuossa olevan puolet lämmöstä saadun talteen.

Rupesin laskemaan (laskelmissa prosenttien heittoja!) jos poltan takassa 10 kg puuta 75% hyötysuhteella saan siitä ~30 kWh talteen niin kuinka paljon pitää polttaa puuta kamiinassa että saan varautumaan takkaan yhtä paljon energiaa?

Oletus, 1 kg puuta tarviaa 7 m3 ilmaa ja 7 m3 jos jäähdytetään 400c tulis ~0.8 kWh x 37.5 kg puuta = 30 kWh mikäli 1c lämmitys/jäähdytys ilmakuutiossa on 0.00028 kWh

Jos (jos lehmällä ois pyörät se ois maitoauto) palotapahtuma olisi täydellinen, kuumuus 1020c, korvausilma 20c ja savukaasut 20c eikös 100c kaasujen jäähtymisellä saatais 10% energiasta talteen?

Jos nr 2, palo ois täydellinen, kuumuus 820c, korvausilma ja savukaasut 20c tulis 100c kaasujen jäähtymisellä 12,5% energiasta talteen?

Eli nyt en jotain olennaista asiaa ymmärrä vieläkään, selvitinkö tarpeeksi epäselvästi ettei kukaan ymmärtänyt kysymystäkään? 

[ev3449]

Ei oikein vieläkään ymmärrä...

Täysin puuttumatta palamisen kemiaan jne.
Eikös voida ajatella että tapauksen täydellisessä palamisessa tuo 4kWh/kg on muuttunut lämmöksi.
Täten savukaasun lämpötilojen välillä energian täytyy olla jakaantunut eri tilavuuteen, eli tilavuusvirta eri.

Eli 1000 asteisen savukaasun energiatiheys on 1,25 kertainen verrattuna 800 asteiseen. Eikös tämä tarkoita että 800 asteisen savukaasun kohdalla tilavuusvirran täytyy siten olla 1,25 kertainen verrattuna 1000 asteiseen?

Eli, niin kauan kuin palaminen on "täydellistä" voidaan energian ajatella jakaantuneen joko pienempään tai suurempaan tilavuuteen riippuen savukaasun lämpötilasta.

Jos läpivirtaavan kaasun lämpötila saadaan puolitettua, voidaan näin ajatella että puolet kaasun sisältämästä energiasta on saatu talteen. (oletuksena ettei se ole matkalla ns. laimennut eli energia ei ole jakautunut suurempaan tilavuuteen.)

[Pähkäilijä]

No totta perhana niin onkin, kuumailmapallo efekti, kaasu laajenee lämmetessään ja se 7 m3 joka on 20 asteinen on paljon enemmän 1020 asteisena.

Täällä ei edes kysymystä ymmärretä...

Olisiko tästä hyötyä?

jos ilma:

1 asteista, tiheys= 1,288 kg/m³
10 asteista, tiheys= 1,247 kg/m³
100 asteista, tiheys= 0,946 kg/m³
1000 asteista, tiheys= 0,277 kg/m³
ja
-10 asteista, tiheys= 1,342 kg/m³
-20 asteista, tiheys= 1,395 kg/m³
-30 asteista, tiheys= 1,453 kg/m³

eli 1 asteinen jos on 1 m3 10 asteinen on 1.03, 100 asteinen on 1.36 m3 ja 1000 asteinen 4.65 m3
tai -10 asteinen on 960 litraa, -20c 924 litraa ja -30c 886 litraa.