汽化爐的壓力應該要打多少才是最佳選擇呢? 是1Bar? 2Bar? 3Bar? 4Bar? 還是能打多高就打多高呢?

德國人的機械工藝以精準跟嚴謹著稱, 數量龐大的德國大軍爐遺傳著這樣的血統, 以這個爐子的廠方規格來做推算應該可以做為一個客觀的參考, 目前所能找到的廠方規格如下:

~commodity specification~

fuel:kerosene,diesel

external dimensions law:approximately275mm×275mm×147mm

fuel tank capacity: 1.4 liter

1hour per. kerosene consumption amount: 0.22 liter

dry weight: 4.8 KG

operation pressure: 1.6 crowbar

 

附壓力錶的德國大軍爐, 很多人手頭上都有, 應該都會知道, 在錶頭接近2Bar(約1.8Bar)的地方有用紅線特別註記, 既然是用紅線註記, 很明顯的就是要使用者注意千萬別超過這個極限! 也就是說這顆爐子在設計上最佳的使用壓力絕對是低於1.8Bar, 那麼究竟是多少呢? 就讓小弟來算一算吧!

演算理論參考: Engineering Flow and Heat Exchange 
作者: Octave Levinspiel 

 

一.  演算基準:

  1. ν²/gc=P/d

ν: velocity of flow (M/sec)

gc: constant, gc=1

P: differential pressure, ΔP (pa)

D: density of fluid (Kg/M³)

  1. 氣體密度與分子量:

d = 分子量/22.4 (Kg/M³)

  1. 中油煤油預估化學式: C13H28, 分子量= 12 x 13 + 1 x 28 = 184,   密度 : 0.7989
  2. 噴嘴規格: 0.28mm
  3. 油壺壓力: 1.8bar = 176519pa  (1 bar=98066 pa)

 

二. 演算式-1, 以國產的中油煤油來做估算:

  1. 煤油的氣態密度: 184/22.4 = 8.214 Kg/M³
  2. ν ²/gc=P/d,  ν = √(P/d x gc) = √(176519/8.214 x 1)= 146.6 M/sec(噴嘴初速)
  3. Fluid(Vaporized Kerosene) Flow rate = ν x A (氣態煤油)

= 146.6 x [(0.28/1000)2 x 3.1416 x 1/4]

= 146.6 x 6.16 x 10-8

= 9.03 x 10-6(M3/sec) = 0.00903 L/sec = 9.03cc/sec

= 0.0325M3/Hr = 32.5L/Hr = 32500C.C./Hr

  1. 氣態煤油的質量流量:    0.0325M3/Hr x 8.214 Kg/M³ = 0.266955Kg/Hr
  2. 液態煤油的體積流量:    0.266955(Kg/Hr) / 0.7989(Kg/L) = 0.334 L/Hr = 334C.C./Hr

 

      演算出來的油耗是 0.334L/Hr, 遠高於廠方規格: 0.220L/Hr(約1.52倍), 是因為高壓還是油料的關係造成如此大的差異? 且讓我們再看下去……

 

三. 演算式-2, 以歐美煤油的規範來做一次演算:

  1. 歐美煤油我是沒有用過, 不過據稱當地的煤油屬短碳鏈的輕質煤油, 燃點約180-185℃, 因此在此大膽假設其分子式為: C10H22, 分子量為142.
  2. 煤油的氣態密度: 142/22.4 = 6.339 Kg/M³
  3. ν ²/gc=P/d,   ν = √(P/d x gc) = √(176519/6.339 x 1)= 166.9 M/sec(噴嘴初速)
  4. Fluid(Vaporized Kerosene) Flow rate = ν x A (氣態煤油)

= 166.9 x [(0.28/1000) 2 x 3.1416 x 1/4]

= 166.9 x 6.16 x 10 -8 

= 1.03 x 10 -5 (M 3 /sec) = 0.0103 L/sec = 10.3cc/sec

= 0.037M 3 /Hr = 37.012L/Hr = 37012C.C./Hr

  1. 氣態煤油的質量流量:   0.037M3/Hr x 6.339 Kg/M³ =  0.234543 Kg/Hr
  2. 液態煤油的體積流量:   0.234543(Kg/Hr) / 0.7989(Kg/L) = 0.294 L/Hr = 294C.C./Hr

 

                 結果顯示 , 短碳鏈的輕質煤油確實可以有較少的油耗, 但是, 0.294L/Hr 還是高於廠方規格: 0.220L/Hr(約1.34倍), 看來, 油壺加壓值應該就是最大的控制變因了! 接下來會用逆向演算的方式, 來推算德國大軍爐在廠定油耗下所應設定的油壺壓力, 當然, 搭配演算的燃料一定要是輕質煤油才行!

 

四. 演算式-3, 以輕質煤油及廠定油耗來反推油壺壓力值.

  1. 液態煤油的質量流量:

220C.C./Hr =0.220 L/Hr

0.220 L/Hr x 0.7989(Kg/L) = 0.175758(Kg/Hr)

    2.  氣態煤油的體積流量:

         0.175758(Kg/Hr)/ 6.339 Kg/M³ = 0.0277M3/Hr

    3. 噴嘴初速:

        0.0277M3/Hr = 27.7L/Hr = 27700C.C./Hr

        27700C.C./Hr = 7.7 C.C./sec = 0.0077L/sec = 7.7 x 10-6M3/sec

        ν (氣態煤油) = Fluid(Vaporized Kerosene) Flow rate/A

                               = 7.7 x 10-6M3/sec / [(0.28/1000) 2 x 3.1416 x 1/4]

                               = 125M/sec

   4. 油壺壓力:

     ν ²/gc=P/d è P = ν ²/gc x d

                                  =1252/1 x 6.339 = 99046.88 pa = 1.01 bar

 

     反推出來的數值令我震驚, 原來0.220 L/Hr的油耗是定義在1.01 bar的壓力下!!

     當然, 在我們這裡, 只有中油的煤油可以用, 所以接下來我改用中油煤油來換算廠定油耗下的油壺壓力^^

 

五. 演算式-4, 以中油煤油及廠定油耗來反推油壺壓力值.

     1. 液態煤油的質量流量:

         220C.C./Hr =0.220 L/Hr

        0.220 L/Hr x 0.7989(Kg/L) = 0.175758(Kg/Hr)

    2. 氣態煤油的體積流量:

        0.175758(Kg/Hr)/ 8.214 Kg/M³ = 0.0214M3/Hr

    3. 噴嘴初速:

            0.0214M3/Hr = 21.4L/Hr = 21400C.C./Hr

            21400C.C./Hr = 5.9 C.C./sec = 0.0059L/sec = 5.9 x 10 -6 M3/sec

                    ν  (氣態煤油) = Fluid(Vaporized Kerosene) Flow rate/A

                                  = 5.9 x 10 -6 M3/sec / [(0.28/1000) 2 x 3.1416 x 1/4]

                                  = 95.8M/sec

      4. 油壺壓力:

                ν ²/gc=P/d è P = ν ²/gc x d

                                     =95.82/1 x 8.214 = 75385 pa = 0.77 bar 

 

                               用中油的煤油,  只需0.77 bar就可以達到廠定油耗, 所以說, 冰友啊! 德國大軍爐不用操高壓呀! 其他207爐頭系列的汽化爐應該也是一樣才對^^

           小弟才疏學淺,  引用的理論或數據容或有誤, 僅提供做為參考! 套句電視廣告用語: 基金投資有賺有賠, 投資前請詳閱公開說明書. ^^

 

 

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