ИСПЫТАТЕЛЬНЫЙ СТЕНД
TESTING STAND

Изобретение относится к теплотехнике, применяется для определения потерь тепловой энергии и количества неактивированного углеводорода при испытании отопительных приборов на всех видах углеводородного топлива.
При производстве отопительных приборов, работающих на всех видах углеводородного топлива, производители пользуются разнообразными метрологическими методами, которые не дают всей полноты информации о продвигаемом на рынок отопительном приборе. Самый распространенный метод - это создание помещений, с просчитанным внутренним объемом, в которых осуществляется тестирование отопительного прибора. Замеры температуры и времени горения говорят о теплоизоляции стен и герметичности помещения, а не об испытываемом образце, т.к. прямоточная печь и печь со сложной системой стабилизации тяги выдают мало отличимые параметры. Отсутствие единых норм и правил испытаний в теплотехнике приводит к появлению на потребительском рынке пожароопасных, неэкономичных, неэкологичных отопительных приборов. Отсутствие единого метрологического метода тестирования приборов позволяет производителю идти на откровенный обман потребителя, получать сертификаты пожарной безопасности на прямоточные, неэффективные модели.
Введение единых метрологических методов испытаний отопительных приборов даст направление в развитии теплотехники к созданию печей и котлов с повышенной экономичностью, экологичностью и избавит потребительский рынок от пожароопасных конструкций. Позволит правильно установить класс отопительного прибора, зависящий от потерь тепловой энергии и от продолжительности горения топлива. Необходимо ввести новую характеристику классности отопительных приборов:
1-й класс - прямоточные печи; 2-й класс - печи с простейшими системами стабилизации скорости движения топочных газов; 3-й класс - печи с простейшими системами стабилизации движения топочных газов, имеющие конструктивные решения подачи вторичного воздуха; 4-й класс - печи с длинным путем прохождения топочных газов внутри теплообменных площадей, с системой автоматической подачи вторичного воздуха и системой автоматического распределения топочных газов; 5-й класс - каталитические печи с длинным путем прохождения топочных газов внутри теплообменных площадей, с системой автоматической подачи вторичного воздуха и системой автоматического распределения топочных газов и терморегулирования газов, выходящих в дымоход.
Задача изобретения - создание испытательного стенда для введения единого метрологического метода измерений потерь тепловой энергии и количества неактивированного углеводорода, использование испытательного стенда для выдачи сертификата пожарной безопасности и определения степени загрязнения окружающей среды.
Задача решается тем, что испытательный стенд, состоящий из вертикально установленной тонкостенной трубы, покрытой теплоизоляцией и обернутой теплоотражающим экраном из полированной фольги, в верхней части имеет отсекатель воздушного потока, установленный при помощи кронштейнов, в котором закреплена изогнутая трубка манометра, свободным концом обращенная в полость трубы, другим концом, по резьбе, ввернута в манометр с диафрагмой, имеющий две области для создания давлений, толкатель, реостат, подвижный электрический контакт, самописец или компьютер для регистрации информации, а на трубке манометра закреплен термодатчик и патрубок отбора газов, присоединенный трубкой к анализатору газов.
Кроме того, отсекатель воздушного потока установлен с возможностью крепления датчиков и обеспечения равномерного движения топочных газов из тонкостенной трубы и представляет собой отрезок трубы большего диаметра.
На чертеже изображен боковой разрез испытательного стенда.
Испытательный стенд состоит: труба (1), теплоизоляция (2), теплоотражающий экран (3), соединенная муфта (4), отсекатель воздушного потока (5), труба манометра (6), два усеченных конуса (7), диафрагма (8), толкатель (9), возвратная пружина (10), реостат (11), подвижный электрический контакт (12), наружные контакты (13), термодатчик (14), патрубок отбора газов (15), соединительная трубка (16), анализатор газа (17), самописец (18), компьютер (19), тестируемый отопительный прибор (20), соединительные электрические провода (21), кронштейны (22).
Для испытания отопительного прибора (20) необходимо определить объем топки. Топливо размещено в топке, из расчета 2/3 от ее объема, и взвешивается Калорийность топлива определяется по таблице (справочная величина). Самым стабильным топливом для испытаний отопительного прибора является сухая древесина березы без коры. На отопительный прибор (20) устанавливается испытательный стенд, предотвращение прорыва топорных газов обеспечивает соединительная муфта (4). Чтобы установить погрешности, измеряем Т окружающей среды, силу естественной тяги внутри трубы (1). Массу трубы (1) определяем при постройке стенда, теплоемкость материала определяем по таблице, в дальнейшем используем как поправочный коэффициент. Топливо в топке поджигается, обеспечивается максимальный проход первичного воздуха к колосникам, топорные газы движутся внутри отопительного прибора, отдают тепловую энергию теплообменным конструкциям и выходят в трубу (1) испытательного стенда. Во избежание неконтролируемых потерь тепловой энергии, труба (1) покрыта теплоизоляцией (2) и обернута снаружи теплоотражающим экраном (2), сделанным из полированной фольги. Газы, прошедшие по трубе (1), оказывают воздействие на трубу манометра (6), области для создания давления (7), передающегося на диафрагму (8). Толкатель способен перемещать внутри реостата (11), изменяя электрическое сопротивление обмотки реостата. Динамическое давление внутри трубки манометра (6) показывает скорость движения топочных газов по трубе (1), что дает возможность определить объем, приходящих газов через площадь сечения трубы за единицу времени.
Термодатчик (14), закрепленный на трубе манометра (6), снимает температурные параметры, проходящих топочных газов, что дает представление о тепловых потерях тестируемого отопительного прибора, определение степени перегрева дымоходов и пожароопасное тестируемого прибора. Сертификат пожарной безопасности должен выдаваться при показаниях температуры топочных газов не выше 250°С.
Для определения потерь тепловой энергии, кроме объема газов и их температуры, по которым возможно вычислить количество к.калорий не утилизуемого тепла, необходима характеристика полноты сжатия углеводородного топлива, влияющая на рациональное расходование топлва и загрязнение окружающей среды. Над трубой манометра (6) закреплен патрубок отбора газов (15), соединенный с анализатором газа (17) соединительной трубкой (16). Количество не активированного тяжелого углеводорода можно вычислить, зная процентное содержание и полный объем газов, прошедший за единицу времени через трубу (1). Тяжелые углеводороды по калорийности можно приравнивать к антрациту (справочная величина).
Отсекатель воздушного потока (5) крепится в верхней части испытательного стенда кронштейнами (22), представляет собой отрезок трубы большего диаметра. Предназначен для обеспечения равномерного движения топочных газов из трубы (1), крепления датчиков - трубки манометра (6), термодатчика (14), патрубка отбора газов (15), может использоваться, как зонд для тестирования печного отопления - определение пожароопасности и экологического ущерба.
Показания термодатчика, манометра и анализатора газа регистрируется самописцем (18) или компьютером (19). По графику, отображенному на мониторе, видны показания приборов в топке, продолжительность процесса горения и потери тепловой энергии позволяют устанавливать класс отопительного прибора.
Из общего количества тепловой энергии, произведенного при сжигании объема топлива, вычитаем потери тепловой энергии и потери не активированного углеводорода, вычислив калорийность несгоревшего топлива, получаем величину полезной работы отопительного прибора. Составление таблиц упростит пользование испытательным стендом.
Большие выбросы окиси углерода приводят к потеплению климата на планете. Применение испытательного стенда позволяет исключить производство и использование отопительных приборов с неудовлетворительными экологическими показателями, значительными потерями тепловой энергии. Позволяет производить пожарную и экологическую сертификацию разрабатываемых, и уже используемых отопительных приборов на всех видах углеводородного топлива. Остановить производство и ввоз в страну отопительных приборов, не отвечающих современным требованиям.