隨著《家用燃?xì)庠罹摺贰ⅰ都彝ビ萌細(xì)馊紵骶叩脑囼灧椒ā芳啊冻鞘腥細(xì)夥诸悺窐?biāo)準(zhǔn)的制定，家用燃?xì)庥镁吒黜椫笜?biāo)的測試方法有了依據(jù)，但筆者經(jīng)過近幾年所從事的燃?xì)庥镁邫z測工作，對燃?xì)庥镁呷舾芍匾笜?biāo)的測試和判定存在著一定的看法，最近通過一系列的實驗，覺得有必要將這些看法提出，供有關(guān)同行參考。
　　一、使用配制氣體與實際氣體對燃具熱負(fù)荷影響
　　1、問題的提出
　　《城市燃?xì)夥诸悺窐?biāo)準(zhǔn)編制說明(報批稿)這樣寫到："代表熱流量的華白指數(shù)W。燃?xì)獾娜A白指數(shù)不變，說明供應(yīng)的熱量不變，用氣設(shè)備的熱負(fù)荷也不變。華白指數(shù)是國內(nèi)外公認(rèn)的控制設(shè)備熱負(fù)荷衡定的指標(biāo)。)"(類似提法在其它有關(guān)資料中也可看到)，并給出公式：W=Qg/
式中　W—華白指數(shù)MJ/m³

　　　Qg—燃?xì)飧邿嶂礛J/m³

　　　d—燃?xì)庀鄬γ芏?/span>

　　對于同一燃具來講，其噴嘴流量按計算公式(見《燃?xì)馊紵c應(yīng)用》)
　　
　　(注：低壓狀態(tài)不考慮氣體的可壓縮性)
式中　Lg—圓形噴嘴流量(m³/h)
　　　μ—噴嘴流量系數(shù)
　　　D—圓形噴嘴直徑(mm)
　　　H—燃?xì)鈮毫?mmH₂O)
　　　d—燃?xì)獾南鄬Ρ戎?/span>
則熱負(fù)荷I=Lg·Qd(MJ/h)
　　　Qd—燃?xì)獾蜔嶂礛J/m³

由于對同一燃具μ，D，H均相同，則
　　
　　顯然可見，在其它條件不變情況下，燃?xì)鉄嶝?fù)荷I只與Qd/有關(guān)，令W_s=Qd/,W_s姑且稱之為低熱值華白數(shù)，比較W與W_s發(fā)現(xiàn)，區(qū)別在于分母Qg與Qd，可初步得出低熱值華白數(shù)W_s相同，燃具熱負(fù)荷才能不變，因為我國對燃具熱負(fù)荷的計算、測定和表達(dá)是以燃?xì)獾蜔嶂禐榍疤岬摹＿@樣試驗室采用單一氣體配氣按W=Qg/，檢測結(jié)果給出的熱負(fù)荷按配制氣體低熱值計算，導(dǎo)致燃具使用實際氣體的熱負(fù)荷與使用配制氣的熱負(fù)荷產(chǎn)生一定偏差。
　　2、配制氣成分的計算
　　在有條件配制人工氣的檢測單位，使用單一氣體主要為CH₄、H₂及N₂，而除H₂及N₂外，使用C₃H₆、C₃H₈、C₄H₁₀單一氣源進(jìn)行配氣的很少，原因在于難以達(dá)到規(guī)定的純度。使用液化氣配氣由于各地成分不同，并且成分隨使用過程及溫度會產(chǎn)生變化，給配氣帶來一定誤差。本文針對用CH₄、H₂及N₂配制的試驗氣及實際氣體在燃?xì)庥镁邿嶝?fù)荷上進(jìn)行比較，根據(jù)《燃?xì)夥诸悩?biāo)準(zhǔn)》，通過對華白數(shù)與燃燒勢指標(biāo)的控制和利用CH₄、H₂及N₂配制各類燃?xì)獾脑囼灇饨o定實際應(yīng)用的燃?xì)獬煞趾?，可按以下公式計算該實際燃?xì)獾娜A白數(shù)指W_O與燃燒勢Cp_O值。

　（1） W_O=Qg/
　（2） Cp_O=K·〔1.0H₂+0.6(C_mH_n+CO)+0.3CH₄〕/

　　　　Cp—燃燒勢

　　　　H₂—燃?xì)庵袣浜?體積％)

　　　　C_mH_n—燃?xì)庵谐淄橥馓細(xì)浠衔锖?體積％)

　　　　CH₄—燃?xì)庵屑淄楹?體積％)

　　　　CO—燃?xì)庵幸谎趸己?體積％)

　　　　K—燃?xì)庵醒鹾啃拚禂?shù)K=1+0.0054O²₂(O₂-燃?xì)庵醒鹾浚?

　　這樣，W_O與Cp_O為已知，使用CH₄、H₂、N₂進(jìn)行配氣配制華白數(shù)

　　

式中：　V_CH4—配制氣中甲烷含量(體積％)

　　　　V_H2—配制氣中氫氣含量(體積％)

　　　　V_N2—配制氣中氮氣含量(體積％)其中：V_N2=100-V_CH4-V_H2

經(jīng)簡化：
　　

同樣推得配制氣燃燒勢：

　　

因為W^,=W_OCp^,=Cp_O則列方程組
　　
　　
　　

經(jīng)計算可得出V_CH4，V_H2進(jìn)而可得出V_N2。

　　3、配制氣與實際燃?xì)鉄嶝?fù)荷偏差
　　按以上所述計算方法，在《煤氣設(shè)計手冊》上選出的主要幾種人工煤氣以及最近檢測中心檢測燃?xì)庥镁邥r委托單位提供的有代表性的燃?xì)獬煞?，從而計算出配制氣成分，分別算出所選人工氣的Ws與相應(yīng)配制氣的Ws，進(jìn)而可推算出使用種類人工氣與其對應(yīng)配制氣的計算熱負(fù)荷偏差△(％)。結(jié)果見表1

表1

　　　　　　　　　　　　〔△=100(Ws^,-Ws)/Ws〕

　　4、幾點看法
　　(1)采用試驗配氣與實際使用燃?xì)獾耐蝗季哂嬎銦嶝?fù)荷有偏差，從焦?fàn)t氣到發(fā)生爐氣誤差范圍在甲-1.11～8.83％之間，顯然可見，使用華白數(shù)高的實際燃?xì)馀c其相應(yīng)配制氣體的同一燃具計算熱負(fù)荷偏差較小，而使用華白數(shù)低的實際燃?xì)馀c相應(yīng)配制氣體的燃具計算熱負(fù)荷偏差較大，也即人工氣熱值越低，其偏差越大。
　　(2)《家用燃?xì)庠罹摺窐?biāo)準(zhǔn)(報批稿)、部頒CJ4-83《家用煤氣灶》標(biāo)準(zhǔn)以及GB6932-86《家用燃?xì)饪焖贌崴鳌返热細(xì)庥镁邩?biāo)準(zhǔn)均規(guī)定用具熱負(fù)荷偏差不得超過±10％，由于使用配制氣體，在一定程度上影響此指標(biāo)的判定，即所測熱負(fù)荷不能代表該燃具使用實際燃?xì)獾臒嶝?fù)荷，尤其對低華白指數(shù)燃?xì)?。造成后果是①使用配制氣與使用實際燃?xì)獾臋z測部門之間熱負(fù)荷測試結(jié)果有差異，有可能影響對燃具熱負(fù)荷及其偏差的判定(有些燃具對其熱負(fù)荷低限有一定要求，如灶具)。②對華白指數(shù)低的燃?xì)鈦碇v，由于使用配制氣燃具的熱負(fù)荷較低，對其它性能指標(biāo)會產(chǎn)生一定影響，難以提高檢測的準(zhǔn)確性。
　　3、解決方法：
　　筆者在此大膽提出二條，望同行指正。
　　(1)在不違反現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、文件基礎(chǔ)上，對檢測配制氣問題做些補(bǔ)充規(guī)定，即按照低熱值華白數(shù)相等原則，進(jìn)行Ws^,=Ws、Cp^,=Cp這樣可避免出現(xiàn)此誤差。因為無法用高熱值進(jìn)行統(tǒng)一(如燃具熱負(fù)荷、熱效率用高熱值來計算等)。
　　(2)在(1)不成立的情況下，對使用配制氣測得的燃具熱負(fù)荷進(jìn)行修正，其修正系數(shù)可近似按
　　f=Ws/Ws^,計算，即I=I^,Ws/Ws^,
　　式中，I—使用實際燃?xì)獾臒嶝?fù)荷(W)，I^,—使用配制氣的實測熱負(fù)荷(W)
　　Ws，Ws^,—分別為實際燃?xì)馀c配制氣的低熱值華白數(shù)(MJ/m³)
　　二、影響灶具煙氣中一氧化碳含量測試和判定的幾個因素
　　(一)問題的提出：
　　煙氣中一氧化碳含量是灶具的重要性能指標(biāo)，進(jìn)行灶具煙氣中一氧化碳含量測試時，標(biāo)準(zhǔn)中首先沒有規(guī)定所用檢測用鍋的加水重量，其次，在此灶具火眼熱負(fù)荷與規(guī)定選用鍋的熱負(fù)荷不同時(前后兩種鍋之間)，也沒有規(guī)定選取前后哪種檢測用鍋(不同于熱效率項目檢測，按前后兩種直徑的鍋分別進(jìn)行檢瞼，并按插入法進(jìn)行折算)進(jìn)行測試，在實驗中我們發(fā)現(xiàn)，以上兩點對灶具煙氣中CO含量測試和判定有不容忽視的影響。
　　(二)試驗結(jié)果
　　A."宇宙"牌JZY2-821型燃?xì)庠钭笱廴紵?/span>
　　該火眼熱負(fù)荷為3466W，測試一氧化碳含量分別用中φ28和φ30檢測用鍋加不同水量進(jìn)行試驗，結(jié)果見表2
表2

　　B."美鹿"牌JZY2-894型右眼燃燒器
　　該火眼熱負(fù)荷為2857W,分別用φ24和φ26鍋加不同水量對比測試其煙氣中CO含量，結(jié)果見表3
表3

　　(三)結(jié)果分析及建議
　　1.相同鍋徑不同水量影響煙氣中CO含量
　　從表2可見，使用φ28檢測用鍋，加入水量分別為2kg和8kg時，煙氣中CO含量相對誤差達(dá)25.9％〔即(0.0253-0.0201)/0.0201×100％〕；使用φ30檢測用鍋加入水量分別為2kg和10kg時，CO_α=1相對誤差達(dá)22.6％。
　　從表3可見，使用φ24檢測用鍋，加水量為2kg與5kg時，CO_α=1相對誤差達(dá)69.8％；使用φ26檢測用鍋，加水量為2kg與6kg時，CO_α=1相對誤差達(dá)36.3％;
　　由此可見相同鍋徑所加水量不同對煙氣中CO含量影響較大，分析原因主要為燃?xì)庠顡隙人拢尤胨坎煌?，支架承重不同，下移位置不同，使鍋底與燃燒器距離不同，顯然水量越大，距離越近，而導(dǎo)致其CO含量增加。
　　2、用不同檢測用鍋取樣影響煙氣中CO含量
　　表2：針對燃燒器熱負(fù)荷I=3466W，而檢測用鍋φ28與φ30相應(yīng)的熱負(fù)荷為3360W和3860W介于二者之間，對兩種鍋加相同水量對比測試從表2中可見，加2kg水時CO_α=1相對誤差達(dá)89.6％，即(0.0253-0.0201)/0.0201/×100％)；加8kg水時CO_α=1相對誤差達(dá)101％。
　　表3：針對燃燒器熱負(fù)荷I=2857W，而檢測用鍋φ28與φ30相應(yīng)的熱負(fù)荷為2480W和2910W，介于二者之間，對兩種鍋加相同水量對比測試。從表2中可見，加2kg水時CO_α=1相對誤差達(dá)89.6％，加5kg水時CO_α=1相對誤差高達(dá)187％。
　　顯然選用不同測試用鍋取樣，對灶具煙氣中CO含量影響非常尢誤差如此大的原因，我們進(jìn)行了初步分析，認(rèn)為采用不同直徑檢測用鍋測試，由于鍋底直徑不同，煙氣行程不同，在高溫?zé)煔庋劐伒紫蝈佭呍偻系倪\(yùn)行過程中，不斷與周圍空氣結(jié)合，特別在鍋底部高溫區(qū)，熱煙氣中尚存的一氧化碳仍在與氧反應(yīng)，所以鍋徑越大，煙氣在鍋底高溫區(qū)行程越長，煙氣中CO與空氣中O₂反應(yīng)量增加，造成取樣時，CO_α=1下降，我們在對"宇宙"牌J2Y2-821型灶右眼煙氣測試時，按圖1測試鍋底拐角處(即A點)溫度。結(jié)果如下：

　　φ28鍋：　　　A點在兩支架中間　　　t=760℃
　　　　　　　　　A點靠近一支架　　　　t=830℃
　　φ30鍋：　　　A點在兩支架中間　　　t=710℃
　　　　　　　　　A點靠近一支架　　　　t=780℃

　　

　　查有關(guān)資料，在以上溫度下，特別是在有水蒸汽存在時，煙氣中尚存的微量一氧化碳與氧能反應(yīng)。
　　3、解決方法
　　如上所述，選鍋不同或加水量不同給灶具煙氣中CO含量測試帶來較大誤差，而此指標(biāo)為燃?xì)庠钪嘘P(guān)鍵指標(biāo)，產(chǎn)品質(zhì)量評比，許可證發(fā)放質(zhì)量監(jiān)督抽查都對此項指標(biāo)提出等級范圍，對此指標(biāo)的判定，無論對生產(chǎn)企業(yè)和用戶都是非常重要的。為了能夠比較準(zhǔn)確地測出煙氣中CO含量，建議：
　　(1)測試時，測試鍋內(nèi)所放水量固定應(yīng)參照相應(yīng)鍋做熱效率所取水量，將水從室溫加熱到沸騰時測試煙氣中CO含量，此時也能滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的穩(wěn)定燃燒15分鐘要求。
　　(2)熱負(fù)荷與規(guī)定選用鍋不對應(yīng)時，應(yīng)取前兩種鍋分別測試，并按插入法進(jìn)行折算，以確定煙氣中CO含量。
　　三、新舊檢測用鍋對灶具熱效率的影響
　　(一)測試結(jié)果
　　經(jīng)過反復(fù)對比試驗，我們發(fā)現(xiàn)在測試燃?xì)庠罹邿嵝蕰r，所采用檢測用鍋的新舊程度對其數(shù)據(jù)影響較大，以下為筆者對此項目試驗的兩組數(shù)據(jù)。檢測時，準(zhǔn)備相同尺寸新舊測試鍋各一套，所謂舊鍋，無標(biāo)準(zhǔn)可講，只是測試用鍋被使用一段時間，鍋底有黑斑但無積碳，采用同一攪拌器、溫度計和鍋蓋。熱效率測試時新舊鍋交替進(jìn)行，測試過程中我們多次計算氣體狀態(tài)修正系數(shù)，發(fā)現(xiàn)基本不變，結(jié)果如下：

A:"美鹿"牌JZY2-894型右眼，使用液化石油氣，該眼熱負(fù)荷為2857W，采用φ26新舊鍋試驗：

　　

B:"美鹿"牌J2T2-911型右眼使用天然氣，該眼熱負(fù)荷為2898N，采用φ26新舊鍋試驗:

　　

C:"宇宙"牌JZY2-821型右眼紅外線灶，用液化氣，該眼熱負(fù)荷為2968W，采用φ26新舊鍋試驗：

　　

　　(二).結(jié)論及結(jié)果分析
　　由以上測試數(shù)據(jù)，可得出以下結(jié)論：
　　1.鍋的新舊程度對灶具熱效率有較大影響，對鍋重大體相同測試用鍋來講，鍋越舊，其熱效率越高，而新鍋測出的熱效率較低；
　　2.用新舊程度不同的鍋測試熱效率，其結(jié)果對紅外線灶具影響最大(在我們進(jìn)行的試驗中，曾測出熱效率提高率達(dá)14.6％和14.8％的兩組數(shù)據(jù))。
　　分析舊鍋熱效率較高的原因，歸納主要有兩條：
　　1.新鍋底部光滑，舊鍋底部粗糙，根據(jù)傳熱學(xué)原理，在高溫?zé)煔馀c鍋底對流放熱過程中，鍋底粗糙度越大，其換熱效果越好，因而吸熱量增加，導(dǎo)致熱效率增加；
　　2.燃?xì)饣鹧娴妮椛淦鹱饔茫伒资軣崦娴暮诙葲Q定了其輻射傳熱量，黑度越大，其吸收的輻射熱越多，顯然舊鍋的輻射換熱量高于新鍋，導(dǎo)致熱效率較高，這在紅外線輻射燃燒器上表現(xiàn)得更加明顯。

　　結(jié)束語

　　眾所周知，熱負(fù)荷及偏差，煙氣中一氧化碳含量及灶具的熱效率是評定家用燃?xì)庥镁叩闹饕阅苤笜?biāo)，在進(jìn)行行業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量評比以及未來的生產(chǎn)許可證發(fā)放，國家質(zhì)量監(jiān)督抽查等工作中，不可避免地要對這些指標(biāo)進(jìn)行測試和判定，而這些指標(biāo)的好壞對于生產(chǎn)廠家至關(guān)重要，甚至影響其生存和發(fā)展，所以作為檢測部門來講，必須科學(xué)地、準(zhǔn)確地對這些指標(biāo)進(jìn)行測試。這是本文的目的所在。