[发明专利]一种燃气灶具热平衡测试装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种燃气灶具热平衡测试装置及方法，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领域。 

背景技术

 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。 

本发明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。 

发明内容

 本发明的目的在于针对已有技术存在不足，提供一种燃气灶具热平衡测试装置及方法，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，本发明采用下述技术方案： 

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CO₂、N₂、O₂、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Pt100；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Pt100；所述环境温度传感器采用Pt100；所述烟气温度传感器采用Pt100；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： 

1）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n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）一次，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：