Kattilatehon mittaus kotikonstein

[seppol]

Täytyy vain sanoa että kaikkea ne keksii. Täytyy oikein tehdä koe, punnita joku määrätty klapi nyt nollassa ja 20 asteen pakkasella talvella. Niin saan tietää paljonko vettä siihen imeytyy. Tuon teorian mukaan se pitäisi painaa pakkasessa enemmän kuin nyt. Sitä epäilen.
Sitten lueskelin tuota puun kosteutta je se onkin kuulemma veden massa suhde kuivan puun massaan. Eli jos meillä on kilo puuta joka sisältää puolet vettä niin vettä on 500 g. Nyt sitä pitäisikin verrata puolen kilon puumäärään jolloin kosteus on 100 %. Jos siis on kosteaa puuta ja ilmoitetaan kosteusprosentti noin, on kaksi tuntematonta. Ei tiedetä kummankaan massaa. Tarvitaan yhtälöpari. Ei se nyt tietenkään vaikeaa ole.
Laskekaapa joku: jos meillä on 48 kg puuta ja vettä on 60 % puun massasta, paljonko on vettä ja paljonko on puuta?

Antti on ihan oikeassa ylimääräinen vesi on huonoa polttopuussa ja se on myös keitettävä ja vielä höyrykin lämmitettävä palolämpötilaan. Tosin se toivon mukaan myös jäähdytetään hyödyksi.

Palamisen teoria on yksinkertainen ja käytännön tasolla se on tunnettu jo 229 vuotta. Siitä alkoi koko nykyinen kemia. Sen ratkaisivat kolme miestä englantilaiset Gavendish ja Priesley sekä ranskalainen Lavoisier. Juttu oli valmis 1783.

Eniten puun palamista haittaavat siinä oleva kosteus ja ilmassa oleva typpi. Jos kumpikin saataisiin poistetuksi puut palaisivat iloisesti.

[Erbish]

Laskekaapa joku: jos meillä on 48 kg puuta ja vettä on 60 % puun massasta, paljonko on vettä ja paljonko on puuta?

Puuta on siis 28,8 kg ja vettä 19,9 kg.

http://www.forestpower.net/data/liitteet/112323=1016_puun_kosteus.pdf

Tuossa linkissä lisää tarinaa puun kosteudesta .

[AnttiLehtinen]

En nyt välttämättä pohtinut ihan loppuun asti, mutta olisiko puuta massaltaan kuitenkin vähemmän kuin vettä, jos
vettä on 60%?

seppol: Sinänsä tuntuu järjenvastaiselta että vettä imeytyisi puuhun pakkasella, ainakaan pysyvästi pakkasien ajaksi.
Pakkasellahan ilman suhteellinen kosteus laskee hyvinkin 10% tuntumaan jolloin esim pyykit kuivuvat pakkasella ulkona
hyvin, vesi vaihtaa olomuotoaan jäästä höyryksi, kulkematta vesi-olomuodon kautta, siis sublimoituu höyryksi. Näin tapahtuu
tietysti kaikissa aineissa olevalle vedelle, sen vuoksi ihokin kärsii pakkasesta, luulisi nyt että poltto-puustakin haihtuisi vettä
pyrkien siis tasapainoon ilmankosteuden kanssa. Muistaakseni kyse on entropiasta, entropian-laki-> kaikki pyrkii kohti epäjärjestystä.
Polttopuussa enemmän kosteutta kuin ilmassa (kosteus järjestynyt polttopuuhun) -> ilman ja puun kosteus% sama (kosteus ei järjestäytyneenä mihinkään).
Tätä lakia ei kyllä mikään kumoa, totta tosin on että jäiset polttopuut kostuvat ja jopa hieman kastuvat kun ne sisään kantaa, kosteus tiivistyy kylmempään pintaa (esim peili suihkussa). Kannattaakin myös tämän takia pari päivää pidellä puita sisällä.

Offtopic:
Vielä kun saisi kunnollisen savukaasu-analysaattorin piippuun ja kunnollisen koulutuksen moisen käyttöön.
Saattaisi meinaan olla puista enemmän iloa...

[25mottia/v]

Tänään on paksusavumies ( minä) tietellisellä tuulella, vaikkei tällaista tiedettä olekaan opiskellut. 
Mutta: Joskus jossain muistelen lukeneeni,että teoriassa haihtuvan veden synty ei ole pelkkää miinusta. Olikohan joku korkeiden lämpöjen ilmiö vai mikä, mutta jotenkin saattoi siitä vedestä vielä syntyä jotain hapettumisilmiötä, ehkä vetyyn liittyen?  Olisko niin että höyry kun kuumenee todella kovasti, se hajoaa osaksi alkuaineiksi ja sitten vetyä voisi palaa eksotermisesti hiukan kaasuissa? 
Vai olenko ollut vain " kaasuissa" kun k.o mikroskooppisen lämpötehon omaava " veden poltto" on päähäni tullut?
Jostain tuommoinen kummittelee päässäni, toivottavasti joku vahvistaa ja putsaa ajatuksen höpöhöpö- arkistoon. 
Selvää on että veden haihduttelu on isompi miinus kuin mikään kaupanpäällinen vahingossa tapahtuma mini-reaktio kaasujen kemiassa voi tuoda plussana.

Ettei vaan mielessäni sekoitu jotenkin siihen puun kuivaukseen jossa havupuusta kaikki tärpätitkin kuivataan kuumassa pois ja uunista tullut ultrakuiva esim. mänty onkin vain sellua ja ligniiniä ja kuumia kaasuuntuvia osia on poistunut,eli lämpöarvo ei ollenkaan täydessä tikissään.

[Pähkäilijä]

Ettei vaan mielessäni sekoitu jotenkin siihen puun kuivaukseen jossa havupuusta kaikki tärpätitkin kuivataan kuumassa pois ja uunista tullut ultrakuiva esim. mänty onkin vain sellua ja ligniiniä ja kuumia kaasuuntuvia osia on poistunut,eli lämpöarvo ei ollenkaan täydessä tikissään.

Tervan kusta ja tärpättiä tulee ensin, sitten tervaa ja lopuksi jää jäljelle grillihiilet perinteisemmässä puun lämpökäsittelyssä.

Jos puuta hiilestetään niin lämpöarvo kasvaa

http://www.vtt.fi/inf/pdf/julkaisut/1996/J814.pdf

Lämpöarvon kasvaminen

Torrefioinnin avulla voidaan kasvattaa biomassan energiatiheyttä, koska sen massa pienenee enemmän kuin energiasisältö. Tyypillinen puuhakkeen kosteuspitoisuus on noin
35 %, jolloin yhdestä kilosta haketta saadaan poltettaessa noin 10 MJ energiaa. Hakkeesta hyödyksi saatava energia eli tehollinen lämpöarvo on tällöin 10 MJ/kg. Kun haketta kuumennetaan 250 °C lämpötilaan, haihtuu hakkeesta ensin vesi ja myöhemmin
muita haihtuvia aineita.  Puun massa on tämän jälkeen noin 450 g, mutta energiaa on
vielä 9 MJ jäljellä.
Torrefioidun puun tehollinen lämpöarvo olisi tässä tapauksessa 20 MJ/kg
---
Puuhiilen lämpöarvo noin 30 MJ/kg vaikuttaa suurelta,
mutta valmistusprosessissa on menetetty jo lähes puolet puun alkuperäisestä energiasi-28
sällöstä. Torrefioinnin etuna on biomassan  energiasisällön pysyminen lähes alkuperäisellä tasolla. Tämän takia prosessia ei välttämättä kannata jatkaa puuhiileen asti.

 

[seppol]

Alku edellisessä kirjoituksessani käsitteli ns. puun tasapainokosteutta joko oli Päkäilijän jossain linkissä. Pähkäilijää en moiti ollenkaan vaan linkkiä. Minusta tasapainokosteudella ei ole polttopuun tapauksessa mitään merkitystä. Ehkä kuivumisessa mutta muuten ei. Ensinnäkään ilmasta ei siirry mitään kosteutta ympäristöön ennen kuin suhteellinen kosteus on 100 %. Puut eivät ainakaan nollan alapuolella voi saada ilmasta yhtään kosteutta paitsi tuiskulla jolloin lunta lentää pinon päälle ja sisälle. Jos meillä on vaikka 1000 kg puita niin että kosteus nousisi 1 % yksikön, vettä pitäisi tulla 10 litraa. Kun nolla asteisessa ilmassa on n. 3 g vettä kuutiossa, pitäisi pinon läpi mennä 3333 kuutiota ilmaa ja luovuttaa sinne kaikki vetensä. En viitsi ruveta lapuja punnitsemaan.

Jänniä nämä linkit. Erbish on varmaan saanut mainitsemastaan linkistä laskentakaavan mutta tulos on väärin. Ensinnäkin 28,8 + 19,9 = 48,7  ja puuta piti olla 48 kiloa. Sitten 19,9 / 28,8 * 100 = 69,1 %. Vettä piti olla 60 % puusta.
Jos kerran laittaa kaavan, voisi samalla varmistua että se on oikein.
Kokeillaan että puuta olisi 30 kiloa ja vettä 18.

Merkitsemme että vesi on x ja puu on y ja prosentti on p ja yhteispaino on a.
Yhtälöpari on x+y=a   ; 100*x/y = p
Ratkaistaan ensimmäisestä yhtälöstä x;   x=a-y;    Sijoitetaan tulos toiseen yhtälöön, saadaan:

100*(a-y) /y = p  ; suoritetaan laskutoimitukset ;  (100*a-100*y) /y = p

Ratkaistaan y (puun määrä) = 100*a / (100+p) ; sijoitetaan :  100*48/100+60 = 30

En saa kaavan johtamista oikeaan muotoon tähän mutta näin se menee jos kiinnostaa.

Se verran vielä kommentoin tätä prosenttilaskentaa että en käsitä mitä hyötyä tästä on. Jos esimerkiksi viinapullon alkokoholipitoisuus merkittäisiin samoin, 50% votka oli  100% :sta. 98 % pirtu olisi jo 490 %: sta.

[Pähkäilijä]

Alku edellisessä kirjoituksessani käsitteli ns. puun tasapainokosteutta joko oli Päkäilijän jossain linkissä. Pähkäilijää en moiti ollenkaan vaan linkkiä. Minusta tasapainokosteudella ei ole polttopuun tapauksessa mitään merkitystä.

eihän täällä ihmiset riitele vaan asiat 

Erbishin linkissä olikin tuo asia kerrottu

Kosteuden tasoittuminen on kuitenkin erittäin hidasta. Näin ollen
puun todellinen kosteus vastaa vain hyvin harvoin ympäristön lämpötilasta ja suhteellisesta kosteu‐
desta riippuvaa tasapainokosteutta

joten alkuperäinen kysymys puiden tuonnista ulkoa sisälle ei juurikaan ehtine vaikuttamaan puun polttoon kosteuden suhteen ellei puita sitten säilytetä viikkokausia sisällä hyvin ilmavasti ladottuna ja pienellä puhaltimella avustettuna...

Tartteekin ens talvena mielenkiinnosta laittaa kosteusmittari puukasan viereen kun tulikaapissa on puuvarasto johon keskimäärin menee 650 kg puuta - mittauksen olen tehnyt vasta kun kannan huoneenlämpöisen puun pannuhuoneeseen. Vaan varaston kun ajaa täyteen on pari päivää tuulikaapissa vilpoista ennenkun puut ovat päässeet lähelle huoneenlämpöä ja lopettaneet jäähdyttävän vaikutuksensa.

Suurempi puupino ei ihan nopeasti ulkoilman kanssa pääse balanssiin. Heinäkuussakin löytyy vielä lunta pinon pohjan alta kun se on talvella pinottu. (Puuterminaaliessa kun pinot on lähempänä kymmentä metriä korkeita).

[Erbish]

Jänniä nämä linkit. Erbish on varmaan saanut mainitsemastaan linkistä laskentakaavan mutta tulos on väärin. Ensinnäkin 28,8 + 19,9 = 48,7  ja puuta piti olla 48 kiloa. Sitten 19,9 / 28,8 * 100 = 69,1 %. Vettä piti olla 60 % puusta.
Jos kerran laittaa kaavan, voisi samalla varmistua että se on oikein.
Kokeillaan että puuta olisi 30 kiloa ja vettä 18.

Sorry laskin oikein mutta kirjoitin väärin.
Eli kaava oli oikea mutta salama sormi iski vääriin näppäimiin!

[Pähkäilijä]

Tuli tehtyä toinen "paritesti" Arimax 35 kattilalla, samankokoinen 43 kg määrä paloi haketta molemmilla kerroilla (hyvin tasalaatuista tavaraa - pari klapia jarruna arinalla). Kun termari oli 75c paloi puumäärä tunnin pitempään kun 85c asetuksella. Tehoihin ja hyötysuhteeseen ei kannata kiinnittää enempää huomioa - kun asunto oli viileä aloittaessa ja lämpeni pari astetta lämmityksen aikana meni käyttöön reippaasti eli suunnilleen saman verran molemmilla kerroilla saatiin puusta energiaa talteen, kuumemmalla termarilla vaan nopeammin ja sillä olisi vielä voinut jatkaa lämmitystäkin. Molemmilla kerroilla yritin pitää savukaasujen lämmöt noin 250c paikkeilla

Eka testi on edellisellä sivulla

http://www.puulammitys.info/index.php?topic=78.msg1955#msg1955

tällä kertaa puumäärä tuli punnittua ja sitä oli kymmenisen kiloa enemmän kun edellisellä kertaa. Mutta samansuuntainen. Tässä testissä sain neljännenkin anturin mittaamaan varaajan lämpöjä.

[seppol]

Siis kattilan veden lämpötila vaikuttaa erittäin paljon sen toimintaan jopa niin että kylmemmällä vedellä ei saavuteta edes samaa tehoa kun lämpimällä. Nyt voidaan siis hakea se maksimikohta jossa teho ja hyötysuhde on kaikkein korkein. Mitäs jos se menee 150 asteeseen? Kun tuo 85 asteenkaan lämpötila ei riitä täydelliseen palamiseen
Minusta palaminen on riippumaton muista olosuhteista. Se tehdään aina mahdollisimman täydellisesti ja samalla teholla veden lämpötilasta riippumatta. Uuni on eräänlainen reaktori joka tuottaa puusta kuumaa kaasua. Tätä kaasua sitten jäähdytetään mahdollisimman tehokkaasti ottaen huomioon rakenteiden ja hormin kestävyys. Tämä osuus on ns. kattila. Palamisen reaktiot ovat käytännössä palautumattomia. Vesi tai hiilidioksidi eivät juurikaan hajoa niitä jäähdytettäessä.

En moiti mitään uuniratkaisua erikoisesti mutta jos palaminen tehdään täydellisesti, lataustermostaattia ei tarvita. Ei synny mitään nokea. Hiilihapon vaikutus on helposti eliminoitavissa ruostumattomilla materiaaleilla.

Olen nyt polttanut vuoden -75 Jämä kattilaa veden lämpötilalla 65 max 7 vuotta. Mitä olisi pitänyt tapahtua?

[Pähkäilijä]

Täällä on testailussa ihan selkeät päämäärät

1 löytää keino joilla saa siirrettyä olemassaolevilla vehkeillä varaajaan mahdollisimman vähällä puumäärällä mahdollisimman paljon kuumaa vettä kattilasta, bonusta vielä jos se tapahtuu mahdollisimman nopeasti.

Täälläkin meni monta vuotta vain lämmittäessä - nyt tulee aika tarkkaan seurattua lämmitystä ja testattua eri säätöjä. Kait sitä huonompiakin harrastuksia vois olla, just tähän hätään en tosin keksi yhtään.

[Arttu]

Auttakee pulkasta pudonnutta "loput inkkari jäi kuitenki pulkkaan" 
Pähkäilin ehkä liikaa koska asiat menivät sekaisin ja putosin pulkasta, mun laskujen tulos oli aina päin P:tä.

Eilen illalla lämmittelin ala-talkkari veto-b40 kattilalla Akvaterm AKVANTTI 1400 EK varaajaa.

Koodia: [Valitse]

aika               20:20      21:20       22:20        22:40    lämmön nousu
puita 42,5 kg
varaaja ylä        41,5         66         77,5         80              38,5     c
varaaja ala        29,5         35,5       79           81,5            52       c
kesk.arv           35,5         50,75      78,25        80,75           45,25    c
Eli kattilan teho, lämmitys alkoi 20:20 ja loppui 22:40 puita oli 42,5 kg lämmön nousu 1 h välein ja alin rivi keskiarvo.

[Pähkäilijä]

Eilen illalla lämmittelin ala-talkkari veto-b40 kattilalla Akvaterm AKVANTTI 1400 EK varaajaa.

aika               20:20      21:20       22:20        22:40    lämmön nousu
puita 42,5 kg
varaaja ylä        41,5         66         77,5         80              38,5     c
varaaja ala        29,5         35,5       79           81,5            52       c
kesk.arv           35,5         50,75      78,25        80,75           45,25    c

Eli kattilan teho, lämmitys alkoi 20:20 ja loppui 22:40 puita oli 42,5 kg lämmön nousu 1 h välein ja alin rivi keskiarvo.

Ala-Talkkari Veto B-40 painaa 380 kg (jos 300kg rautaa lämpenee muutetaan se vesimääräksi 37.5 litraa [800kg rautaa = 100 litraa vettä]) joten yhteensä 137.5 litraa "vesitilavuus" ~160 wh/aste - jos lämmitit kattilaa vaikka 40 astetta ennenkun termari aukes -> 6.4 kWh

42.5 kg puuta x 4 ~ 170 kWh (voi laskea myös 4.1 tai 4.2 jolloin 174.3 tai 178.5 kWh) Varaaja 1400 litraa ja painaa 420 kg - ehkä 300kg siitä lämpenee (puhdas arvio) ja edellisellä kaavalla 1437.5 litraa ~ 1.7 kWh/ aste.

Silloin 45.25c lämmönnousu x 1.7 = 76.9 kWh, tähän lisätään 6.4 kWh kattilan lämmitystä -> 83.3 kWh saatu energiaa talteen. Puuta paloi 170 kWh jolloin 83.3/170 x 100 = 49% hyötysuhde. Aikaa meni 2 tuntia 20 minuuttia ja saatiin 83.3 kWh -> 35.7 kW keskiteho.

49% tai 35.7 kW on jotain sinnepäin. Molemmat voi olla enemmän tai vähemmän kun et oletettavasti sulkenut lämmitystä ja ollut käyttämättä lämmintä vettä myöskään lämmityksen aikana. Samoin 2 mittauspaikkaa varaajassa on aika epätarkka lähtökohta laskelmille kun vesi kerrostuu varaajassa - joskus laskin täällä 15 min välein hyötysuhdetta ja lähemmäs 300% pääsin josain kvarttaalissa 

[Arttu]

No ei huonosti mutta ei hyvinkää hyötysuhdetta kun sais ylöspäin.
Lämmitys oli päällä kokoajan ja normaali vetenkäyttö ei nyt saunomista eikä käsintiskauksia mutta lattialämitys kiersi kokoajan.
Antureita on varastossa muutama vielä ja varaajaan sais aika helposti 2 lisää täytyy yritää ehtiä väsätä.

Mulla olis työnpuolesta käytöstäpoistettuja Kamstrupin 10 EVL:lliä mutta vaatis hieman työtä että sais sopimaan sen varaajan ja pannun väliin.

Edit: kiitos tuloksesta, laskukaava jo vähän aukee hyvin nukutun yönjälkeen 

[Pähkäilijä]

Laskukaavaahan voit jatkaa myös jäähtymisen suuntaan. Kun loppulämmöt on selvillä ja sitten katsoo seuraavan lämmityksen alussa taas lämmöt saa selville varaajan ja kattilan jäähtymisen. Sen jälkeen vilkasee vaikka paikallissäästä

http://ilmatieteenlaitos.fi/saa/utsjoki

oman paikkakunnan viimeisen 2 vuorokauden havainnot ja saa selville keskilämpötilan (jos ei kotona ole mittausta tuota varten), täällä summaksi tuli  -8c keskilämmöksi ja 5.3 kW keskivauhtia tahtoi torppa lämpöä.

Tokihan tuollanen

kamstrup ois tarkkuudeltaan ihan eri luokkaa kun varaajan lämpömittareista laskeminen