Διπλής συμπύκνωσης σε λέβητα με απλή συμπύκνωση;

[konv]

Ρε παιδιά μπορείτε να δώσετε τα φώτα σας;
Ψάχνοντας στο ιντερνετ για το πως μπορώ να εκμεταλλευτώ τα καυσαέρια του λέβητά μου (sime 25) έπεσα πάνω σ'αυτήν την σελίδα: "http://anaktisis.com.gr/site/index.php?option=com_content&view=article&id=91&Itemid=123&lang=en"
Ποια η γνώμη σας; Πιστεύετε ότι επιτυγχάνει αυτό που υπόσχεται ή είναι απάτη;
Ευχαριστώ εκ των προτέρων...

[mechatron]

konv, από αυτό που είδα στο site για να λειτουργήσει, θέλει να ψύξουμε τα καυσαέρια κάτω από τους 55 βαθμούς κελσίου.

Στο site τους αναφέρουν πως μπορούμε να υγροποιήσουμε με δύο τρόπους τα καυσαέρια.
α)Από το "κρύο" νερό που επιστρέφει από τα θερμαντικά σώματα. Και
β)από το κρύο νερό της ύδρευσης (το οποίο έχει και μια λογική).

α)Όπως όλοι ξέρουν, η θερμοκρασία επιστροφής από τα θερμαντικά σώματα είναι 55-60 βαθμούς κελσίου, οπότε αν δεν πέσουμε κάτω από τους 55 δεν γίνεται τίποτα. Όταν κρυώσουν τα σώματα και ξαναπάρει ο λέβητας φ. αερίου μπροστά όμως, ίσως τότε να βρεις χαμηλότερη θερμοκρασία στα σώματα..Εφόσον όμως η υγροποίηση και γενικά οποιαδήποτε αλλαγή φάσης (από αέρια, σε υγρή, δηλαδή από καυσαέρια να πάμε σε υγροποίηση), συμβαίνει σε σταθερή πίεση και [u]θερμοκρασία. Τι σημαίνει πρακτικά αυτό. Έχουμε εναλλάκτη που κυλάει νερό θέρμανσης έστω στους 50 βαθμούς κελσίου. Εξωτερικά αυτού έχουμε καυσαέρια σε υψηλότερη θερμοκρασία.
Έστω ότι η παροχή των σωμάτων για να δώσουμε 34KW σε έναν χώρο, γίνεται με κυκλοφορητή στα 2m3/h.
Τα σωληνάκια που έχει το προϊόν είναι από οτι είδα πολυστρωματική αλουμινίου Φ18χ2. Το μήκος της καπνοδόχου είναι περίπου 900mm και έστω το καθαρό μήκος της χάλκινης σωλήνας - εναλλάκτη = 1,6m. Έστω έχουμε Φ18 καθαρή διάμετρο εναλλάκτη, άρα ταχύτητα μέσα 2,2m/s.
Προκύπτει ένας Reynolds 70.000.
Nu=290
Q1=Nu*ΔT1*λ*π*0,018(Καπετάνιε, χαρακτηριστικό μήκος το 1,6m, μιας και εκεί συμβαίνουν οι θερμοκρασιακές μεταβολές..Μην μας αλλάξει τίποτα η ASHRAE..)= 10,55*ΔΤ1 Watt*C.
Q2=m*Cp*ΔΤ2=2*4174*ΔΤ2/3600= 2,32*ΔΤ2 Watt*C

ΔΤ1= Tεπιφ - ((Τinlet+Toutlet)/2)

ΔΤ2 = Toutlet - Τinlet

Για να συνεχίσουμε, δεχόμαστε πως για να υγροποιήσουμε, πρέπει η θερμοκρασία επιφανείας να μην υπερβαίνει την θερμοκρασία υγροποίησης, άρα 55 βαθμοί κελσίου.

Όποιος το τρέξει σε excel με goal seek, θα δει οτι οι δύο ροές θερμότητας Q1 & Q2, δεν μπορούν να συμβούν. Με άλλα λόγια, δεν μπορείς να υγροποιήσεις. Οπότε λανθάνουσα θερμότητα γιοκ. Πρακτικά βλέπω πως δεν δίνουμε σχεδόν τίποτα στα σώματα.

β) Στο κρύο νερό ύδρευσης..

Έστω μπαίνει στους 10 βαθμούς στην σωλήνα Φ18. Πόσο θα βγει κάνοντας την διαδρομή 1,6m μέσα στην καπνοδόχο?

Έστω ότι το ντουζάκι μας είναι με παροχή 6,7λίτρα/λεπτό..
Παροχή 400 λίτρα/ώρα. Ταχύτητα μέσα στην σωλήνα Φ18 = 0,44m/s.
Re=7.000, Μεταβατική περιοχή...Όχου και την βαριέμαι..Ας μικρύνουμε λίγο την διάμετρο να γίνει η δουλειά μας..
Με Φ17 και ταχύτητα 0,49m/s, προκύπτει Re= 7500..Άντε πάλι..
Αυξάνουμε την ροή του ντους κατά Re=10.000/7500=33%, οπότε 1,33*0,49m/s=0,65m/s, παροχή στο ντους 9 λίτρα/λεπτό..

Οπότε
Nu=0,023*Re^0,8*Pr^0,4 = 0,023*(10000^0.8)*(7,88^0,4)= 83

Συντελεστής μεταφοράς θερμότητας 31W/m2K..Δεν μας νοιάζει και πολύ, έχουμε ένα αξιόλογο ΔΤ..

Q1=31*π*d*L*ΔΤ1= 2,65*ΔΤ1 Watt*C
Q2=m*Cp*ΔΤ2=0.4*4186*ΔΤ2/3600= 0,465*ΔΤ2 Watt*C

Προκύπτει
ΔΤ1=ΔΤ2=31 C για να έχουμε Q1=Q2

Οπότε από ότι φαίνεται στο ΖΝΧ, μπορεί να προσθέσει ιδανικά, 31 βαθμούς κελσίου και να το πάει στους 41 βαθμούς, πριν μπει στον λέβητα.
Αυτό συνεπάγεται εξοικονόμηση 31/35= 89% της ενέργειας του ΖΝΧ.
Ιδανικά αυτό..
540 λίτρα * 31 βαθμούς κελσίου * 1,16 = 19KWh..Χμμ..

Αν ο λέβητας είναι 34KW και έχει απόδοση έστω 90%, αυτό πάει να πει πως περισσεύουν 34 - 34*0.9= 3,4KWh..

Άρα στην καλύτερη των περιπτώσεων, 540 λίτρα ΖΝΧ με 3,4KWh, μπορούν να προσλάβουν ένα ΔΤ= 5,42 βαθμούς κελσίου..Οπότε αντί για παροχή στον πλακοειδή εναλλάκτη κρύου νερού στους 10 βαθμούς κελσίου, θα πάει στους 15,42 βαθμούς κελσίου.

Το τελευταίο είναι θεωρητικό..
1)Μπορεί κάποιος να μου δώσει την μάζα των καυσαερίων/ώρα σε καύση φ.αερίου 34kW?
2)Την ποσότητα νερού που περιέχει αυτή η μάζα των καυσαερίων?
3)Την θερμοκρασία εξαγωγής καυσαερίων από μια τυπική καμινάδα λέβητα αερίου?Κοντά στους 150 δεν είναι ή κάνω λάθος?

Το κλειδί βρίσκεται πλέον στο αν τα καυσαέρια μπορούν μέσω της καμινάδας Φ125, ερχόμενα σε επαφή με τα fins αλουμινίου να μεταδόσουν αρκετή θερμότητα ώστε να υγροποιηθούν..

[gregori]

Αγαπητέ Κ. Mechαtron πάρε κάποια δεδομένα που ζητάς και θα επανέλθω όταν θα είμαι πιο ξεκούραστος.

Αλλά μην μας χαντακώνεις ακόμα το κόλπο....μπορεί και να κάνει δουλειά...
Πάρε πιο ρεαλιστικά τα νούμερα και βγάλε μας αποτελέσματα....
Υποτίθεται ότι θα έχουμε αντιστάθμιση.
Αν το μηχάνημα δεν παίζει αναλογικά (αν και τα περισσότερα τώρα παίζουν) υπολόγισε έστω με ισχύς 34Kw αλλά ΔΤ 20 βαθμούς με παροχή 1450 λίτρα.
Υποτίθεται όμως ότι θα έχουμε αντιστάθμιση και η θερμοκρασία επιστροφής θα είναι γύρω στους 40 βαθμούς τον περισσότερο καιρό.



Τεχνολογία λεβήτων συμπύκνωσης


Δημοσιεύθηκε: 19/10/2007 Στο περιοδικό Υδραυλικός
Του Χάρη Μαυρή Μηχανολόγου Μηχανικού Τ.Ε. , Διευθυντής πωλήσεων συστημάτων
φυσικού αερίου CHAPPEE KLIMATIKA Σουρλαντζής-Κιούσης ΑΒΕΕ


Στην παρουσίασή μας αυτή θα προσπαθήσουμε να εξηγήσουμε με όσο το δυνατόν πιο απλούς όρους την τεχνολογία των λεβήτων συμπύκνωσης, τους νόμους που τη διέπουν, και να δώσουμε απαντήσεις στα πιο σημαντικά ερωτήματα που ενδιαφέρουν τόσο τον τεχνίτη-εγκαταστάτη, το μηχανικό-μελετητή, όσο και τον τελικό χρήστη ενός τέτοιου λέβητα:
- Τι ακριβώς είναι η τεχνολογία συμπύκνωσης;
- Πως εξηγείται ο βαθμός απόδοσης πάνω από 100%;
- Γιατί τελικά να επιλέξουμε ένα λέβητα με τεχνολογία συμπύκνωσης;

Τι ακριβώς είναι η τεχνολογία συμπύκνωσης;
Για να μπούμε στη λογική της συμπύκνωσης, θα πρέπει πρώτα να περιγράψουμε και να κατανοήσουμε ένα φυσικό μέγεθος που δεν είναι και τόσο αντιληπτό.
Τη λανθάνουσα θερμότητα! (latent heat) Λανθάνουσα θερμότητα είναι εκείνο το ποσό της θερμότητας που απορροφά ένα υλικό κατά τη διάρκεια της μετατροπής της φάσης του (από στερεό σε υγρό, ή από υγρό σε αέριο), χωρίς να αυξάνει τη θερμοκρασία του. Στο παράδειγμά μας και στο σχέδιο που ακολουθεί, αναφερόμαστε στη λανθάνουσα θερμότητα που απορροφά 1ml νερού, καθώς αυτό περνάει από τη στερεή στην αέρια φάση (πάγος -> υγρό -> αέριο):
Όπως παρατηρούμε, το μεγαλύτερο ποσό ενέργειας που απορρόφησε το νερό ήταν κατά τη διάρκεια της μετατροπής του από νερό 100°C σε ατμό της ίδιας θερμοκρασίας. Αυτή η ενέργεια είναι η λανθάνουσα θερμότητα και τώρα αρχίζουμε να καταλαβαίνουμε ότι πρόκειται για ένα αρκετά σημαντικό μέγεθος, αν με κάποιον τρόπο μπορούσαμε να την αξιοποιήσουμε...
Εκεί ακριβώς βασίζεται η αρχή λειτουργίας των λεβήτων συμπύκνωσης, στους οποίους τα καυσαέρια πριν οδηγηθούν στην καμινάδα, περνούν μέσα από έναν ειδικό εναλλάκτη όπου ψύχονται και συμπυκνώνονται, μεταφέροντας τη θερμότητά τους αυτή στο νερό του κυκλώματος θέρμανσης.
Η καύση του φυσικού αερίου: Το φυσικό αέριο είναι ένα μείγμα αερίων που αποτελείται κυρίως από μεθάνιο (CH4) και άλλα αέρια (αιθάνιο, προπάνιο, βουτάνιο κ.λ.π). Tο ποσοστό του μεθανίου στο «Ευρωπαϊκό» φυσικό αέριο πλησιάζει το 99%, άρα όλες οι παραδοχές που θα γίνουν παρακάτω, θα γίνουν με τη λογική ότι αναφερόμαστε σε καθαρό μεθάνιο. Η εξίσωση της καύσης του μεθανίου είναι η παρακάτω:
CH4 + 2O2 -> CO2 + 2H2O + ΘΕΡΜΟΤΗΤΑ
Επειδή όμως η καύση γίνεται με ατμοσφαιρικό αέρα και όχι με καθαρό οξυγόνο, πρέπει να συμπεριληφθεί στην εξίσωση και το άζωτο (Ν2) που περιλαμβάνεται σε αυτόν σε ποσοστό περίπου 75%, ακόμα κι αν κατά τη διάρκεια της καύσης παραμένει ανενεργό.
Ετσι η εξίσωση της καύσης του «φυσικού αερίου» στην ατμόσφαιρα είναι η παρακάτω:
CH4 + 2O2 + 7,52 N2 -> CO2 + 2H2O + 7,52 N2 + ΘΕΡΜΟΤΗΤΑ
Οπως φαίνεται λοιπόν, χρειαζόμαστε σχεδόν 10m³ (για την ακρίβεια 9,52) ατμοσφαιρικού αέρα για να έχουμε τα 2m³ καθαρού οξυγόνου που απαιτούνται για την κάυση 1m³ φυσικού αερίου.
Και τα προϊόντα της καύσης του είναι: N2(άζωτο), H2O(νερό), CO2(διοξείδιο του άνθρακα), αλλά και υποπροϊόντα «ατελούς» καύσης, όπως: CO (μονοξείδιο του άνθρακα) και NOx (οξείδια του αζώτου), βλαβερά τόσο για τον άνθρωπο όσο και για το περιβάλλον.


Ας μετατρέψουμε τώρα τις χημικές εξισώσεις σε «πραγματικά» νούμερα:
Ατομικά Βάρη: H = 1 C = 12 O = 16
Εξίσωση καύσης: CH4 + 2O2 = CO2 + 2(H2O)
Βάρη: 16 64 44 36
Δηλαδή, από 16 Kg φυσικού αΑερίου, παράγονται 36 kg νερού (…και 44 kg διοξειδίου του άνθρακα, αλλά για τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις θα μιλήσουμε αργότερα…).
Η πυκνότητα του φυσικού αερίου είναι 0,72 kg/m³.
Αρα, σύμφωνα με την εξίσωση, από την καύση 1m³ (0,72Kg) φυσικού αερίου, παράγονται: 0,72 x 36/16 = 1,62kg νερού (ή 1,62lt νερού).
Ανακτώμενη θερμότητα από τη συμπύκνωση των καυσαερίων. Ας υπολογίσουμε τη θερμότητα που μπορούμε να πάρουμε, ψύχοντας (και συμπυκνώνοντας) τα καυσαέρια από τους 140°C στους 60°C (ΔΤ=80°C).
Αισθητή θερμότητα: Ένα λίτρο νερού δίνει 1Kcal για κάθε °C, άρα για τους 80°C λαμβάνουμε 80Kcal.
Λανθάνουσα θερμότητα: Από την αλλαγή της φάσης του νερού (από αέριο σε υγρό), από κάθε λίτρο νερού λαμβάνουμε συνολικά 2256,3J/ml * 1000ml/lt = 2256 KJ = 540 Kcal.
Ετσι για κάθε m³ φυσικού αερίου που κάηκε, σαν συνάρτηση της ψύξης και της συμπύκνωσης των καυσαερίων του, μπορούμε να πάρουμε :
α) 1,62(lt H2O) x 80(Kcal) = 130 Kcal(από την ψύξη).
β) 1,62(lt H2O) x 540 (Kcal) = 902 Kcal(από τη συμπύκνωση).
ΣΥΝΟΛΙΚΑ: 1.032 Kcal (ενεργειακό κέρδος) για κάθε m³ καυσίμου που καίγεται στο λέβητά μας!

Πώς όμως εξηγείται ο βαθμός απόδοσης πάνω από 100%;
Για να κατανοήσουμε την έννοια του πραγματικού βαθμού απόδοσης, ας ξαναθυμηθούμε λίγο τα χαρακτηριστικά του καυσίμου μας, του φυσικού αερίου:
ΘΕΡΜΟΓΟΝΟΣ ΔΥΝΑΜΗ: H ενέργεια [kcal] που παράγεται από την καύση 1 kg στερεού ή υγρού καυσίμου ή 1 m³ αερίου καυσίμου.
Κατωτέρα Θερμογόνος Δύναμη (για το φυσικό αέριο 8.130Kcal/m³):
Η ενέργεια που παράγεται από την πλήρη καύση μίας μονάδας καυσίμου, όταν τα προϊόντα της καύσης απομακρυνθούν σε θερμοκρασία μεγαλύτερη από εκείνη που απαιτείται για τη συμπύκνωση του ατμού που περιλαμβάνεται σε αυτά.
Ανωτέρα Θερμογόνος Δύναμη: Η ενέργεια που παράγεται από την πλήρη καύση μίας μονάδας καυσίμου, όταν όμως τα προϊόντα της καύσης επανέρθουν στη θερμοκρασία που είχε το μίγμα αέρα-καυσίμου πριν την καύση και συμπυκνωθεί όλος ο ατμός που παράχθηκε κατά τη διάρκειά της.

Εχει καθιερωθεί, να υπολογίζεται ο ονομαστικός βαθμός απόδοσης ενός λέβητα βάση της Κατώτερης Θερμογόνου Δύναμης, και δεν υπολογίζεται καθόλου η επιπλέον ενέργεια που θα μπορούσε να εξαχθεί από την ψύξη και συμπύκνωση των καυσαερίων του λέβητα. Ενας λέβητας φυσικού αερίου, με ονομαστικό βαθμό απόδοσης 90%, όταν καταναλώσει 1m³ καυσίμου, παράγει (8.130 * 0.9)= 7.317Kcal.
O πιο σύγχρονος λέβητας με τεχνολογία συμπύκνωσης και ελεγχόμενη παροχή οξυγόνου μέσω των ηλεκτρονικά μεταβαλλόμενων στροφών του ανεμιστήρα, έχει αντίστοιχο βαθμό απόδοσης έως και 95%, άρα με το ίδιο 1m³ φυσικού αερίου παράγει (8.130 * 0.95) = 7.723Κcal + 1.032Kcal (από ψύξη και συμπύκνωση των καυσαερίων του) = 8.755Kcal.
Αρα «συμβατικό» βαθμό απόδοσης: 8.755 / 8.130 = 1.08 ή 108%
ή απλά…

http://udravlikos.gr

[mechatron]

Ευχαριστώ Κ. Gregori, για τις πληροφορίες. Θα επανέλθω δριμύτερος αλλά ταυτόχρονα και πιο συνετός..

[konv]

Ευχαριστώ πολύ για τις απαντήσεις αλλά ρε παιδιά δεν είμαι ειδικός τη γνώμη σας ζητάω για να καταλάβω αν θα μου κάνει δουλειά κι αν με συμφέρει. Αυτός που το πουλάει λέει ότι θα κάνω οικονομία τουλάχιστον 15%, αυτός όμως το πουλάει!!!!
Άρα το ερώτημά μου είναι απλό επειδή δεν έχω γνώσεις να το πάρω ή όχι;

[mechatron]

konv συγχώρεσε την "ανωμαλία" μας..
Απλά θέλουμε να δίνουμε ολοκληρωμένες απαντήσεις..

Λοιπόν όσον αφορά το θέμα σου, δες λίγο τα εξής:
Σήμερα που θα λειτουργήσεις την θέρμανση σου για λίγες ώρες συνεχόμενα,
α)τι θερμοκρασία έχεις έξω από το σπίτι σου?(άφησε έξω ένα θερμόμετρο για λίγο σε σκιερό μέρος να μην το βλέπει ο ήλιος ή αν βρέχει να μην βραχεί.)
β)Σε τι θερμοκρασία έχεις τον θερμοστάτη του σπιτιού σου. (Βάλε και εκεί θερμόμετρο μήπως έχει αποκλίσεις ο θερμοστάτης)
γ)Μόλις κλείσει ο καυστήρας του λέβητα, μέτρα την θερμοκρασία επιστροφής προς τον λέβητα αερίου από τα σώματα. (Θερμοκρασία της σωλήνας έξω στην μονάδα του αερίου)
δ)Μόλις ανάψει ο καυστήρας του λέβητα (δες σε τι θερμοκρασία έπεσε η θερμοκρασία επιστροφής από τα σώματα)
ε)Χρόνος που μεσολάβησε για να πάρει μπροστά ο λέβητας, από όταν έκλεισε. Πόσα KW είναι ο λέβητας.

Μου λες τις θερμοκρασίες, σε ποια περιοχή μένεις και θα σου πω αν μπορεί να σε βοηθήσει.