#920533

Вопрос к специалистам-теоретикам.
КПД кондесационного котла (задекларированный) - 109% (какой-то среднегодовой, но не важно), понятно, что +15-20% удается извлечь за счет извлечения скрытой теплоты парообразования (ТП).
Чем больше сконденсировалось влаги - тем больше вернулось этой теплоты (при прочих равных условиях). Если мы подаем в горелку совсем сухой воздух - очевидно, что на выходе влаги сконденсируется меньше. Если подаем в горелку воздух с влажностью 100% - конденсация максимальна и стало быть КПД (возват ТП) максимальный.
Я правильно понимаю?
Теперь основной вопрос - если брать влажный теплый воздух (например из вентиляции канализации) - то изменится ли КПД по отношению к работе котла на "забортном" воздухе?
Коррозию и прочие негативные аспекты пока не рассматриваем.

Пъ написал :
КПД кондесационного котла (задекларированный) - 109%

Бред. Больше 100% не бывает.
Схожие котлы есть в проышленности, 98% КПД.

Реклама
Купи ванну Alpen и получи подарок!

Покупая ванну Alpen, вы получаете чистящее средство по уходу за ванной всего за 1 руб! Подробнее

Регистрация: 27.11.2007 Воронеж Сообщений: 268

Там конденсируется вода не та, что приходит с воздухом, а та, которая выделяется при реакции горения метана: CH4 + 2O2 ---> CO2 + 2H2O. Так что влажность воздуха особо роли не играет.

ps - кпд обычного котла 70-80%, конденсационного - 80-90%. Цена выше полтора-два раза чем у обычных иностранных, или раз в 5-10 чем отечественных. Считаю, того не стоит.

Регистрация: 26.02.2006 Санкт-Петербург Сообщений: 3083

КПД более 100% - чисто рекламный шаг. Они расчитывают КПД в отношении к КПД обычного котла. Вот и получается 90%/80%=112.5%. Естественно, реальный КПД ниже 100% если считать по удельной теплоте сгорания газа. От большой влажности приточного воздуха КПД только упадет, т.к. на нагрев паров, которые присутствуют в исходном воздухе уйдет большая энергия, чем выделится при их конденсации (КПД этого процесса тоже меньше 100%, т.к. не все пары конденсируются). Это полный аналог ситуации с сырыми дровами.

shaban написал :
Так что влажность воздуха особо роли не играет.

Вот это я и пытаюсь выяснить. Не особо или не особо - а играет или не играет.
При высокой влажности действительно приходится сначала нагревать пары, содержащиеся в воздухе. Тем самым мы немного снижаем температуру в топке. Но потом все тепло возвращается, из теплообменника газы выходят уже с температурой (допустим 40 всегда). Но при сгорании сухого воздуха количество паров, сконденсировавшихся в конденсаторе - меньше, чем если использовать влажный. Это легко понять, отслеживая точку насыщения водяного пара - в зоне горения далеко не насыщенный, а в зрне конденсации - явно перенасыщенный.
В свое время изобретатели пытались добавлять воду в топливно-воздушную смесь ДВС. Что бы использовать образовавшийся водяной пар для повышения давления и снижения температуры выхлопа. Но особой выгоды не получилось, потому что терялась скрытая теплота парообразования. Подавали воду, а в выхлопе был уже пар.
В рассматриваемом мною примере ровно наоборот - мы берем уже пар, содержащий в себе скрытую теплоту парообразования и конденсируем его, добавляя теплоту к теплоте парообразования конденсата продуктов горения.

dmvt1 написал :
Это полный аналог ситуации с сырыми дровами.

Вы не совсем внимательны. В сырых дровах воду надо испарить, и потом она выкидыватся в виде пара.

dmvt1 написал :
считать по удельной теплоте сгорания газа.

Верхней или нижней?
Всегда считалось по нижней, без конденсации. Поэтому по отношению к стандартной системе расчетов КПД у конденсационных котлов выше 100%.

Пъ написал :
Но потом все тепло возвращается

Всё тепло вернуть невозможно.

dmvt1 вам правильно написал, зря вы его не слушаете.

Регистрация: 26.02.2006 Санкт-Петербург Сообщений: 3083

Воду в ДВС добавляли для устранения детонации, а не для повышения КПД. И все ради того, чтобы ездить на ВАЗ 2101 на 76 бензине. Кстати, методика эта довольно неплохо работала, т.к. добавление водяного пара снижало температуру вспышки и не давало детонировать топливу. Естественно, КПД и мощность ДВС снижались, но в меньшей степени, чем при установке дополнительной прокладки для уменьшения степени сжатия.
А по поводу влажности воздуха в конденсатном котле, следует иметь в виду, что использование скрытой теплоты пара дает реальный прирост КПД на 10-15%, а основной КПД идет за счет теплообмена газов с теплообменником еще до начала конденсации. И добавляя пар в зону горения Вы потеряете в температуре нагретых газов ровно столько же энергии, сколько выиграете при конденсации (точнее выиграете при конденсации немного меньше). Увы, закон сохранения энергии не обмануть.
Хотя диспут интересный, пришлось вспомнить знания родного физфака ЛГУ.

dmvt1 написал :
Воду в ДВС добавляли для устранения детонации, а не для повышения КПД. И все ради того, чтобы ездить на ВАЗ 2101 на 76 бензине. Кстати, методика эта довольно неплохо работала, т.к. добавление водяного пара снижало температуру вспышки и не давало детонировать топливу. Естественно, КПД и мощность ДВС снижались, но в меньшей степени, чем при установке дополнительной прокладки для уменьшения степени сжатия.

Это что-то новое. Система впрыска и дозировки воды настолько сложна, что до сих пор наверное не реализована в полной мере, там целый комп нужен - дозировать от оборотов, нагрузки и т.п., увязывая с моментом зажигания.
Для 76-го бензина? А ссылочкой не поделитесь, может где подробно описано...

dmvt1 написал :
Увы, закон сохранения энергии не обмануть.

Закон сохранения никто обманывать не собирается. Для испарения воды уже затрачена энергия (в данном случае это рекуперация тепла ГВС, уже слитой в каналью). Эта энергия может отправиться прямиком в атмосферу, или участвовать в конденсации и выделиться в виде тепла на конденсаторе. Никаких чудес.
Я не пытаюсь рассматривать сферический котел в вакууме, а исключительно привязанный к реальным условиям. Это не повышение КПД котла, как устройства сжигания топлива, а повышение КПД системы, в которой котел лиш один из элементов. Так понятно?

dmvt1 написал :
родного физфака ЛГУ.

Замечательно, значит Вы должны легко понять о чем я говорю.

Регистрация: 26.02.2006 Санкт-Петербург Сообщений: 3083

  1. Про впрыск воды ссылку, к сожалению, уже вряд ли найду. Если интересно, поройтесь в библиотеке в журналах "За рулем" годы за 1980-1983. Ничего сложного там нет. Во впускной патрубок карбюратора рядом с трубкой ускорительного насоса ставилась вторая трубочка с жиклером, которая шла в бачок с водой. При открытии дроссельной заслонки во впускном патрубке возникало разряжение, которое высасывало воду, точно так же, как и бензин. Тогда на машинах еще карбюраторы стояли и вполне прилично обходились без всяких компьютеров, только разряжение использовали.
  2. Вы делаете одну большую теоретическую ошибку. Пар при комнатной температуре НЕ БУДЕТ КОНДЕНСИРОВАТЬСЯ в котле, т.к. имеет комнатную температуру, а теплоноситель БОЛЬШУЮ, чем комнатная. Т.е. температура конденсатора в котле ВЫШЕ комнатной. Для использования энергии пара надо конденсировать его на поверхности с температурой НИЖЕ комнатной. И устройство такое называется тепловой насос. Имеет КПД 300-500%. Этот кондиционер наоборот. И тут тоже никакого противоречия нет, т.к. энергий забирается за счет охлаждения окружающего воздуха.
    В котле же Вы сначала должны затратить энергию на нагрев пара до температуры выше температуры теплоносителя, а затем, эта энергия частично вернется в виде теплообмена и конденсации.

dmvt1 написал :
Пар при комнатной температуре НЕ БУДЕТ КОНДЕНСИРОВАТЬСЯ в котле

Хм, похоже Вы не поняли что там происходит.
При горении получается смесь пара, азота и углекислого газа. С достаточно высокой температурой. Но по мере снижени температуры (ниже 100С) пар становится перенасыщенный и начинает выпадать конденсат. При этом выделяется много тепла, но низкотемпературного (30-40С)ю Поэтому конденсационные котлы на обычных системах отоплния малоэффективны, только на низкотемпературных.
Количество дополнительной теплоты зависит от того, насколько удалось охладить пар (для этого даже контур ГВС ставят на выходе, совсем холодной водой "дожимая" пар до минимальной температуры) и от первоначального количества паров, присутсвующих в продуктах сгорания. Если подавать максимальновлажный воздух - очевидно, что количество конденсата будет больше. Вот тут как раз от закона сохранения никуда не денешься - выпадающий (даже при 30С) конденсат освобождает тепло, и немало.

Тепловой насос - это совсем другое, хотя там тоже используется фазовый переход для переноса тепла.

Пъ написал :
Если подавать максимальновлажный воздух - очевидно, что количество конденсата будет больше. Вот тут как раз от закона сохранения никуда не денешься - выпадающий (даже при 30С) конденсат освобождает тепло, и немало.

Верно. Только вы забываете, что на нагрев поступающего в котёл воздуха тоже требуется тепло. И влажный воздух, имеющий большую теплоёмкость, нагреть труднее, чем сухой.

Иначе у вас классический вечный двигатель получился бы

Wazawai написал :
И влажный воздух, имеющий большую теплоёмкость, нагреть труднее, чем сухой.

Совершенно верно. Но сравните теплоемкость и теплоту парообразования!

Wazawai написал :
Иначе у вас классический вечный двигатель получился бы

К сожалению - нет. Тепло берется от отработанной воды из ГВС. Обычно оно просто все сливается в канализацию, а можно попробовать вернуть часть таким вот образом.
На самом деле я не совсем уверен, что мои рассуждения верны, но пока никто серьезно не возразил.

Теплота парообразования - 2260кДж\кг, то есть каждый сконденсированный литр воды возвращает в систему энергии, эквивалентной сжиганию 0.3 кг газа.

Регистрация: 26.02.2006 Санкт-Петербург Сообщений: 3083

С тем же эффектом можно просто гонять комнатный воздух через теплообменник внутри которого холодная вода из водопровода. На его поверхности будет конденсироваться влага из окружающего воздуха, а вода нагреваться. Получите дармовой осушитель воздуха. Подавайте уже подогретую таким образом воду в бойлер и экономьте энергию. И никакого конденсатного котла не надо.
Можно прогонять воду сливаемую в канализацию через теплообменник подогревая входящую воду или приточный воздух.
И таких "энергосбережений" можно придумать море. Только есть ли в этом какой-то экономический смысл? Весь нынешний пост обсуждает величину энергосбережения сопоставимую с 1-2% мощности котла. И этот эффект съест одно окно с плохим уплотнителем или подсос воздуха под дверь.

Пъ, Вопрос к вам такой. А куда вы собираетесь конденсат сливать?

dmvt1 написал :
Можно прогонять воду сливаемую в канализацию через теплообменник подогревая входящую воду или приточный воздух.

Я уже неоднократно тут писал об этом, причем первый раз несколько лет назад(не тут) . Вы теперь хотите выдать это за свою идею? Впринципе я не против.

Сервисник написал :
А куда вы собираетесь конденсат сливать?

В ЛОС.

Регистрация: 05.02.2008 Санкт-Петербург Сообщений: 3106

Пъ написал :
изменится ли КПД по отношению к работе котла на "забортном" воздухе?

мне кажется-маленько понизится ( основываясь на существующей методике методики определения кпд.)
нормальное влагосодержание воздуха 10г/кг. при 20*С и доведении до насыщения влагосодержание повысится до 14 г/кг.(то есть +4г/кг). для горения воздуха примерно нужно 2 кг/КВт , значит для котла 30КВт -60кг/час. влаги станет больше на 240г. -на ее нагрев дополнительно уйдет 0,24*4,19*1200=1210 КДж. Сканденсировавшись она отдаст -0,24*2250=540Кдж. Не считая. что увеличится коэффициент избытка воздуха (больше прокачивать-ибо водяной пар для горения не нужен)

Байпасс
У Вас небольшая ошибочка, дело в том, что на нагрев влаги действительно уйдет 1210 Кдж, но эта вода приобретет температуру 1200*с, а потом-то она это тепло отдаст, остывая до +40С, это Вы почему-то забыли подсчитать. Это первое. И второе - температура воздуха в канальи равна вообщем-то температуре стоков, это около +30С, ну пусть +25, а температура "забортного" воздуха - может и +5С оказаться, а может и -25С. Как раз тепло на подогрев забортного и не мешало бы тоже подсчитать.
С тем, что греть пары и азот воздуха приходится как балласт - согласен. Единственное что утешает - что в конденсационном котле я могу остужать выхлоп сколь угодно, отбирая у него это тепло.

Регистрация: 29.10.2005 Санкт-Петербург Сообщений: 1178

Повышение влажности воздуха, подаваемого на горение снижает теплотворную способность топлива , и следовательно увеличивает его расход. (источник -Щ у к а р е в А., Определение теплотворной способности топлива, М., 1935)

Пижон
Если почитать специальную литературу 1935 года то можно узнать много интересного в частности о кибернетике, генетике, политэкономии, педагогике, психологии, электронике, диетологии - и так далее и тому подобное. Но к сожалению у меня нет возможности ознакомиться с трудом Щукарева, о чем он там пишет? Какой механизм снижения теплотворной способности топлива? Снижение температуры пламени и как следствие - менее полное сгорание топлива?

Регистрация: 29.10.2005 Санкт-Петербург Сообщений: 1178

я просто процитировал -это результаты опытов автора на калориметрической бомбе- видимо имел основания так писать-почему же ему надо меньше доверять чем вам?. а вобщем-то люблю старые книги-там все очень доступно- физический смысл еще не успел погрязнуть в массе коэффициентов (дающих при перемножении 1), за каждым из которых чья-то диссертация...

Пижон написал :
это результаты опытов автора на калориметрической бомбе-

Спасибо за инфу. Надо подумать, почему получился такой результат. По идее количество тепла в сумме должно получаться одинаковое при полном процессе окисления, то есть либо верно мое предыдущее предположение о неполном окислении, либо Щукарев говорил о практической стороне дела, что при более высокой влажности воздуха отмечен меньший съем тепла с топки, но он не не конденсационную систему рассматривал.

Регистрация: 26.02.2006 Санкт-Петербург Сообщений: 3083

Уважаемый Пъ,
я не пытался вовсе поколебать Ваше авторство, я просто иронизировал. И эта идея просто пришла мне в голову, как один из образцов бесполезных проектов. Как и использование тепла мочи в общественных туалетах.
Просто тема ушла во флуд. Вопросы энергосбережения на порядок шире, чем подмес влаги в кондеснационный котел. И если ее рассматривать, то надо подходить комплексно. Т.е. рассмативать все аспекты (утепление здания, грамотная вентиляция, максимальное использование тепла отходящих газов, использование солнечного света для целей отопления и ГВС, использование энергии тепла земли и окружающего воздуха, правильный выбор источника энергии на отопление). Причем проблема энергосбережения на отоплении это только половина дела, есть еще проблемы кондиционирования в летний период. И тут затраты энергии не сильно ниже, чем на отопление.
Я так думаю, что все свои мысли по теме высказали, каждый остался при своем мнении и тему я предлагаю Вам закрыть.
С уважением,
Дмитрий

dmvt1 написал :
Т.е. рассмативать все аспекты (утепление здания, грамотная вентиляция, максимальное использование тепла отходящих газов,.......

С чего Вы решили, что я все это не рассматриваю в комплексе? Конечно, рассматриваю и применяю на практике. А тему создал с совершенно конкретной задачей - выяснить, нет ли каких особенностей, с которыми люди сталкивались при решении именно ЭТОЙ задачи, а не при энергосбережении вообще.

dmvt1 написал :
И эта идея просто пришла мне в голову, как один из образцов бесполезных проектов.

Уже много лет малые реки Подмосковья не замерзают даже в самые сильные морозы (не все конечно). Если Вы считаете, что ТАКОЙ сброс тепла и попытки вернуть хотя-бы его часть - бесполезный проект - тогда собственно о чем Вы хотели сказать?

Теперь о цифрах:
Байпасс немного схитрил, посчитав что влаги будет на 240 грамм больше, на самом деле влажность воздуха зимой не 60%, а 25-30%, соответсвенно сконденсировавшейся влаги будет больше на 500 грамм, что соответсвует 1000кДж, т.е. примерно 100-150 грамм топлива типа солярка или сжиженный газ, в час, за отопительный сезон это будет 24*30*7*0.5 =примерно 250 литров топлива.
Не так уж плохо.

2Пъ вот тут мысль появилась: а зачем Вам этот пар нагревать в котле а потом конденсировать в обменнике? пускайте его сразу напрямую в конденсатор.

Регистрация: 29.10.2005 Санкт-Петербург Сообщений: 1178

dmvt1 написал :
Вопросы энергосбережения на порядок шире

тут не согласен. мы все лезем решать глобальные вопросы, отмахиваясь от частностей и мелочей, из которых вобщем-то все и складывается. Пъ решил разобраться с узким конкретным вопросам -пока мы ему помочь не смогли. А узнать действительно интересно. А то до абсурда доходит -пример - все считают гидравлику используют коэффициент пропускной способности -но ни один человек в России не сможет написать правильную формулу этого коэффициента Кv - и прут сплошные расчетные глупости.

Где-то я ошибся... Или Байпасс попутал.. Что-то очень большая цифра получается.

Voyutichi
Не получится. Дело в том, что исходная температура воздуха ниже, чем конденсируемого. Если бы можно было подавать просто пар - то согласен, был бы смысл, а подавая влажный холодный воздух - нет. В топке сгорает кислород, и остается только азот и водяные пары (ну еще СО2). Смешивая продукты сгорания с свежим влажным воздухом мы только уменьшим количество конденсата.

Используя влажный воздух мы понижаем температуру топочных газов. Но не уменьшаем количество теплоты, выделевшей при окислении топлива.

Регистрация: 29.10.2005 Санкт-Петербург Сообщений: 1178

подумалось: вероятно, само "горение" надо рассматривать не как сгорание топлива, а как образование смеси+непосредственно реакция. тогда "горит" не топливо , а "горючая смесь". Чем выше влажность топлива( а точнее -горючей смеси) -ниже теплотворная способность смеси. что-то как-то так...