冷凝式燃气热水器的试验研究.doc

冷凝式燃气热水器的试验研究
　冷凝式燃气热水器可降低排烟温度，回收烟气潜热及显热，其热效率显然高于一般燃气热水器，还有助于烟气中有害物质的溶解，具有一定的环保效应[1～4]。目前这种产品在发达国家已经得到一定的发展和应用，但在我国还处于研究开发阶段。我们在家用燃气快速式热水器的基础上，开发了冷凝式燃气热水器，并对其热工性能进行了试验研究。
1 冷凝式燃气热水器的节能分析
　　与一般的燃气热水器相比，冷凝式燃气热水器增加了一段冷凝式换热器。通过这一段的冷凝换热，将排烟温度降低到露点以下，利用烟气的显热和水蒸气的潜热，提升燃气热水器的热效率，达到节能的目的。
　　家用燃气快速式热水器的热效率为：

式中　η1——家用燃气快速式热水器的热效率
　　　Cp——水的比定压热容，kJ／(kg·K)
　　　G——热水器的出水量，kg/min
　　　△t——热水器的进出水温差，℃
　　　q——燃气耗量，m3／min
　　　Q1——燃气的低热值，kJ／m3
　　由于冷凝式燃气热水器利用了烟气的显热和水蒸气的潜热，所以其理论热效率为：

 式中　η2——冷凝式燃气热水器的热效率
　　　Qh——燃气的高热值，kJ／m3
　　一般燃气热水器的热效率一般为80%～85%。在出热水量和进出水温差相同的状况下，冷凝式燃气热水器比一般燃气热水器的热效率高15％左右。由于热效率与耗气量成反比，则冷凝式燃气热水器的节气率为：

2 冷凝式燃气热水器的制定
2．1 制定方案
　　在燃气快速式热水器的基础上，我们研制开发了冷凝式燃气热水器。燃气快速式热水器的产热水能力为16L／min，额定热负荷为31kw，排烟方式为鼓风强制排气式，具有自动恒温功能。换热器采纳翅片管型式，翅片共89+2片，水管6根，有效长度为180mm。
　　在制定冷凝式换热器时，主要合计了以下问题。
　　①充分回收烟气余热，提升热效率。冷凝式换热器应保证烟气中水蒸气冷凝，使烟气的余热得到充分回收，提升热水器的热效率。
　　②构造合理，使用方便。新制定的换热器应尽可能不影响原有的结构形式，做到保证提升其效率的同时仍能达到结构简单紧凑、美观大方、使用方便的效果。
　　③成本低廉，制造容易。冷凝式燃气热水器的生产成本不应有大幅度的增加，如果由于价格高而失去市场，就背离了技术革新的宗旨。依据上述指导原则，我们采纳了在原有换热器的基础上增加一段冷凝式换热器的制定方案。
2．2 冷凝式热水器的结构型式
　　为了便于排出冷凝水和保持原有的基本结构，新制定的热水器采纳倒置燃烧型式(见图1)，将原来的热水器倒置。这样，燃烧装置由底部移至顶部，换热器移至热水器的下部。烟气由底部引出冷凝水后，再流至上部烟道排放。其他的结构形式基本不变。