Puun polton hyötysuhteen määritys

Seuraa 
Viestejä2295
Liittynyt14.9.2006

Tarkoitus on testata leivin uunia jossa on myös hella liesineen.

Mitä virhelähteitä tulee ottaa huomioon kun mitataan teho tulisijan pintalämpötilasta ja lasketaan puun lämpömäärän antama teho. Sitten suhteutetaan hyötyteho tai lämpöteho puun antamaan lämmitystehoon. On mahdollista tarkistaa tulos suoralla hyötysuhteen mittauksella savukaasuista.

Onko tulisijan pinnalla pakotettua konvektiota tai oikeastaan eikö se ollut niin, että kaava

teho= Hu*Ala*(Tpinta-Tilma), jossa Hu= ulkopinna lämmönsiirtymiskerroin

KOSKEE VAPAATA KONVEKTIOTA.

Mies kysyi kaiulta: Ostanko Nuhvin vai Majorin? ja kaiku vastasi: VAI MAJORIN!

Sivut

Kommentit (44)

Vierailija

Ei sitä mistään pintalämpötilasta voi mitata? Tarvitaan tietää puun lämpöarvo (kosteusprosentti), massa, uunin materiaalin ominaislämpökapasiteetti ja massa. Lämpötilan muutoksesta ja puun energiamäärästä saa laskettua hyötysuhteen ja tehon ajan funktiona.

Eiköhän tuo ole liian iso urakka?

Diam
Seuraa 
Viestejä2295
Liittynyt14.9.2006

Justiin tuossa ite pistit, että lämpötilan muutoksesta...

Mulla ei oo mitään tietoa uunin massasta kun se on osa rakennusta.

Mies kysyi kaiulta: Ostanko Nuhvin vai Majorin? ja kaiku vastasi: VAI MAJORIN!

Vierailija

"tietää" on kyllä oikeassa. Hankalaa on noilla lähdetiedoilla laskea hyötysuhdetta.
Pääperiaatteittan voidaan arvioida siitä, että mikä on poltettavan puun lämpöarvo ja siitä pois savukaasujen lämpöarvo, niin eikös se erotus kaikki jää jonnekin suuluukun ja piipunpään väliin.

Tosin jos halutaan laskea, kuten arvelen, että paljonko jää itse tässä tapauksessa hella/leivinuuniin, sitäkään ei voi kait noin laskea. Osa energiasta sitoutuu savupiippuun, palomuuriin sekä muihin itse "lämmityslaitteen" muihin osiin.
Hankalaksi laskennan tekee vielä se, että isoon muuriin ei saada tasaista lämpötilaa kaikkiin sen osiin sitten millään. Ja muurin eri osien lämpeneminen tapahtuu vielä eri aikoihin.

Muuten mielenkiintoinen kysymys. Savukaasun lämpötila pitäisi päästä mittaamaan ennen piipun alkua.
Täältä lisää: http://www.tulisijaopas.com/polttopuu.htm

Juppejänis
Seuraa 
Viestejä504
Liittynyt17.5.2007

Pitäisi ensin päättää, mikä se tässä tapauksessa hyödyksi saatava energia on.

Voitaneen kai lähteä siitä, että kaikki talon sisälle jäävä energia saadaan hyödyksi, jos on lämmityskausi.

Normaalisti mitattaisiin piipusta poistuvan savukaasun koostumus ja lämpötila, joista lasketaan savukaasuhäviö. Puun lämpöarvo ja koostumus pitää tietää, siinä ainoa isompi ongelma on kosteuden määrittäminen. Epäsuorasti sen saisi selville mittaamalla savukaasujen vesihöyrypitoisuuden. Ja savukaasuista hyötysuhteen laskeminen on siis epäsuora menetelmä ja sitä käytetään lähes aina, koska se on tarkin tapa määrittää hyötysuhde.

Lämpötilan muutoksesta on pikkusen vaikea laskea yhtään mitään, kuten tässä ovat muutkin todenneet. Pitäisi olla täysin eristetty tila ja tunnetut massat (vrt. pommikalorimetri).

Pinnan lämmönsiirtymiskertoimella ei käsitykseni mukaan tee mitään hyötysuhteen mittauksessa ja pitäisi ottaa myös säteilemällä siirtyvä lämpö huomioon. Taas käytännössä mahdoton mitata millään järkevällä tarkkuudella.

Vierailija

on saatavilla valmiita laskutikkuja, johon laitetaan Co2-arvo, savukaasun lämpötila ja huoneen lämpötila (siis paloilman lämpötila) + vielä kosteus.

Mutta en tiedä, mistä noita saa. Öljylle ja koksille saa helpommin, mutta puulle.. ?

Vierailija
hangover
on saatavilla valmiita laskutikkuja, johon laitetaan Co2-arvo, savukaasun lämpötila ja huoneen lämpötila (siis paloilman lämpötila) + vielä kosteus. Mutta en tiedä, mistä noita saa. Öljylle ja koksille saa helpommin, mutta puulle.. ?
En usko, että saa puulle, koska eri puulaatujen lämpöenergia poikkeaa toisistaan, ja kosteus vaihtelee. Kosteus taas vaikuttaa savukaasuihin, vetoon jne... Liian monta muuttujaa.

Diam
Seuraa 
Viestejä2295
Liittynyt14.9.2006

Mitata voi monesta kohtaa. Oikeastaan minä haen ratkaisua vain tähän tulosten käsittelyyn sillä se menee infinitesimaalilaskennan puolelle. Pystyakselilla on teho ja vaaka-akselilla aika tai lämpötila. Fysiikan kaavat ja yhtälö on arvoitus. Käyrän voi kyllä piirtää. Oikeastaan loppu on silkkaa matematiikkaa kun tiiliuunin ja hormin lämmitystä mallinnetaan. Olisi siistiä jos voisi laskea arvot yhtälöistä. Energia on muistaakseni tehon integraali ajan suhteen ja siitä saadaan hyötysuhde. Se on toissijaista millä kaavalla teho lasketaan kun virhe tiedetään ja mitataan lämpötilat sieltä mistä pitää. Kosteuttakin osataan mitata ja laskea.

Mies kysyi kaiulta: Ostanko Nuhvin vai Majorin? ja kaiku vastasi: VAI MAJORIN!

Juppejänis
Seuraa 
Viestejä504
Liittynyt17.5.2007
Lassi
hangover
on saatavilla valmiita laskutikkuja, johon laitetaan Co2-arvo, savukaasun lämpötila ja huoneen lämpötila (siis paloilman lämpötila) + vielä kosteus. Mutta en tiedä, mistä noita saa. Öljylle ja koksille saa helpommin, mutta puulle.. ?
En usko, että saa puulle, koska eri puulaatujen lämpöenergia poikkeaa toisistaan, ja kosteus vaihtelee. Kosteus taas vaikuttaa savukaasuihin, vetoon jne... Liian monta muuttujaa.

Jossei nyt ihan laskutikkua niin yksinkertaisen laskentataulukon voi aiheesta vääntää itsekin. Tai ei se nyt tietysti ihan yksinkertainen ole, mutta ei mahdotonkaan. Itselläni on sellaiset rakennettuna, mutta kun laskevat niin paljon muutakin ja ovat hyvin vaikeasti käytettäviä etten minä niitä laita yleiseen jakeluun.

Esimerkiksi normista SFS-EN 12953 saa laskentakaavat.

Eikä pidä sotkea vetoa hyötysuhteen laskentaan, käytännön tuloksiin se toki vaikuttaa.

Juppejänis
Seuraa 
Viestejä504
Liittynyt17.5.2007
Diam
Mitata voi monesta kohtaa. Oikeastaan minä haen ratkaisua vain tähän tulosten käsittelyyn sillä se menee infinitesimaalilaskennan puolelle. Pystyakselilla on teho ja vaaka-akselilla aika tai lämpötila. Fysiikan kaavat ja yhtälö on arvoitus. Käyrän voi kyllä piirtää. Oikeastaan loppu on silkkaa matematiikkaa kun tiiliuunin ja hormin lämmitystä mallinnetaan. Olisi siistiä jos voisi laskea arvot yhtälöistä. Energia on muistaakseni tehon integraali ajan suhteen ja siitä saadaan hyötysuhde. Se on toissijaista millä kaavalla teho lasketaan kun virhe tiedetään ja mitataan lämpötilat sieltä mistä pitää. Kosteuttakin osataan mitata ja laskea.

Mitatahan voi mitä huvittaa, mutta nyt minä olen ainakin täysin pihalla, että voisit kuvitella saavasi noista mittauksista irti.

Lämpötiloja mittaamalla et tehoja saa, vaikka kuinka hienosti jatkokäsittelisit dataa.

Vierailija

Jos puun kosteusprosentti on 50, männyn lämpösisältö on 2,4 kWh, kuusen 2,3 kWh ja koivun 2,4 kWh per kilo. Jos puu on aivan kuivaa, männyn lämpösisältö on 5,4 kWh, kuusen 5,3 ja koivun 5,5. Tuommoisia likiarvoja löytyy. Noissakin luvuissa vaikuttaa puun kosteusprosentti. Tosin kyllä se kaikki energia kosteastakin puusta lähtee, mutta hitaammin ja pienemmällä lämöllä. Savukaasut ovat myös epäpuhtaita

Puun lämpöenergiasta saadaan hyödynnetyksi tulisijasta riippuen 50-65 %. Avotakka taitaa hörppiä ilmaa niin paljon sekaan, että hyötysuhde laskee tuosta entisestään.

Joitain käppyröitä noista vois yrittää piirtää, kun vielä tiedetään, että tyypillinen nykyinen pientalo kuluttaa lämmitysenergiaa 120 kWh/m2/v , joka vastaa 14 litraa lämmitysöljyä ja 33 kg koivuhalkoja (hyvin eristetyisssä taloissa voi olla noin 30% pienemmät kulutukset)

Olet kyllä oikealla asialla, koska useimpiin omakotitaloihin tehdään nykyään puuhella, tai ainakin varaava takka. On hyvä lisälämmönlähde varsinaiselle lämmitysmuodolle. Laitapa meille tänne sitten näkyviin tuotoksesi

[size=75:3hfw0w91]ps. Löysitkö sen putkiston mitoitusohjelman?[/size:3hfw0w91]

Vierailija

Paitsi siinä tapauksessa että materiaalin lämpövastuskerroin tiedetään.

Se kun on wattia per kelvin. Tällöin voi periaatteessa laittaa lämpömittarin kahden puolen tiiltä ja laskea näiden lämpötilaerosta kuinka paljon lämpötehoa tiilen läpi virtaa.

Juppejänis
Seuraa 
Viestejä504
Liittynyt17.5.2007
Veikko
Paitsi siinä tapauksessa että materiaalin lämpövastuskerroin tiedetään.

Se kun on wattia per kelvin. Tällöin voi periaatteessa laittaa lämpömittarin kahden puolen tiiltä ja laskea näiden lämpötilaerosta kuinka paljon lämpötehoa tiilen läpi virtaa.

Voi laskea juu teoriassa. Käytännössä menee kuitenkin hankalammaksi.

Ensinnäkin kiveen varastoituu energiaa, koska puulämmityksessä ollaan koko ajan muuttuvassa tilanteessa ajan suhteen ja tuo mittaaminen toimisi vain stationäärisessä tilanteessa.

Toisekseen tulisija on kolmidimensioinen kappale, jossa johtuu lämpöä joka suuntaan. Tämän vuoksi esimerkiksi uunin perustuksiin siirtyy lämpöä eri tavalla kuin huonetilaan, joten tuo laskentaperiaate toimisi vain tilanteelle, jossa lämpö siirtyy tasapaksun pinnan läpi tasaisesti koko alaltaan.

Takka ei kuitenkaan tätä tilannetta vastaa, joten tuota periaatetta käyttäen olisi mahdoton mitattava.

Vierailija

Yksi keino on käsitellä se tulisija ja polttoaine erillään. Tulisijaan kaasupoltin, joita sopivina malleina saa, ja sitten sen perusteella mittailemaan kaasujen muodostusta ja arvoja. Sillä ei kuitenkaan pääse kuin likiarvoihin, paitsi laboratoriojärjestelyllä jossa kaikki on hallinnassa. Se ei taas kerro tarpeeksi arkisovellusta arvioitaessa.

Taas jos taustalla on matemaattisen mallin rakentelu, niin jokin simppeli järjestely ajaa saman asian.

Vanha jäärä
Seuraa 
Viestejä1557
Liittynyt12.4.2005
Lassi
En usko, että saa puulle, koska eri puulaatujen lämpöenergia poikkeaa toisistaan, ja kosteus vaihtelee. Kosteus taas vaikuttaa savukaasuihin, vetoon jne... Liian monta muuttujaa.

Puun lämpöarvo on - yllättävää kyllä - lähes puulajista riippumatonta, kun energiasisältö lasketaan puun massayksikköä kohti, ks. esimerkiksi

http://www.tulisijaopas.com/polttopuu.htm

Tietysti kun puun energiasisältöä tarkastellaan tilavuuksina, niin tiheitä puulajeja kuten koivu tarvitaan samaan energiamäärään vähemmän kuin tiheydeltään harvempia kuten leppä. Lisäksi puun sisältämä kosteus vaikuttaa luonnollisesti merkittävästi puun todelliseen lämpöarvoon.

Vanha jäärä

Sivut

Uusimmat

Suosituimmat