Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - H. 11. 18 mars 1944 - Mätning av ytors värmeavgivning med termostapel, av Robert Engström
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
18 mars 19 AU
329
Utförda mätningar
Sandviken
Hösten 1926 undersökte jag en av professor B Afzelius
konstruerad varmapparat vid Sandviken. Apparaten
värmde blästerluft till en masugn till ca 450°. Det hade gjorts
några mätningar förut och värmeförlusten genom
strålning och konvektion hade därvid erhållits som differens
och uppgick vid en mätning till 120 000, vid en annan
mätning till 200 000 kcal/h. Beräknat var 58 600. Den
uppmätta verkningsgraden vid dessa mätningar var resp. 54,3
och 50,3 % mot beräknat 70,5 %. Jag fick nu i uppdrag
att göra utförligare mätningar med bättre apparatur, och
speciellt gällde det att undersöka hur stor värmeförlusten
genom strålning och ledning var. Vid en dylik
varmapparat för blästerluft är det i förhållande till apparatens
volym relativt små värmemängder som omsättas, och
förlusten genom strålning och konvektion spelar därför en
stor roll. Vid de omnämnda mätningarna hade förlusten
genom strålning och konvektion erhållits till 18,4 resp.
23,2 % mot beräknat 10,2 %.
Det var från början klart, att det knappast fanns någon
möjlighet att få något tillförlitligt värde på dessa
förluster, om de skulle bestämmas som differens. Orsaken
var delvis den vanliga, nämligen att alla mätfel skulle
samlas i denna bestämning, men det tillkom i detta fall,
att både tillfört och bortfört värme fanns i gaser, dvs. i
masugnsgas och blästerluft resp. i rökgas. Det är alltid
svårt att få noggranna mätvärden på gaser, i synnerhet
om både mängd, temperatur, tryck och sammansättning
variera. Vid t.ex. ett ångpanneprov kan man väga kolet
och mäta matarvattnet och ångan med större
noggrannhet och får då mindre fel i differensen. Vid
varmapparaten tillkom dessutom att tegelmassan innanför
isola-tionsteglet var ca 55 t, och 10° temperaturhöjning på
denna tegelmassa skulle lia betytt en magasinering av 110 000
kcal. Metoden att genom längre försökstid minska det
eventuella mätfelet genom denna magasinering kunde ej
heller användas, enär varmapparaten endast var i
kontinuerlig drift mellan utslagen i masugnen. Den effektiva
provtid, som stod till förfogande, var därför begränsad
till ca 5 h.
Det framstod därför som en tvingande nödvändighet att
söka få till stånd en direkt mätning av värmeförlusterna
genom strålning och konvektion. Av professor G Borelius
fick jag låna en termostapel, vars konstruktion något
avvek från den tidigare beskrivna. Den hade endast 18
termoelement och gav mot en 100° sotyta ca 1,8 mV, vilket
på en kortsluten millivoltmeter gav ett utslag på 10,5 mV.
Fönstret var en fluoritskiva av 6 mm diameter.
Den förut omtalade plåtburken och därmed termostapelns
gradering gjordes först efter mätningarnas avslutning.
Plåtburken användes således ej som nollpunktskontroll vid
mätningarna, och alla avlästa värden kunna därför ha
varit något för låga.
Varmapparatens konstruktion tillät ej inrutning i ett
fåtal lika enhetsytor. Inalles erfordrades ca 250 mätningar
på ca 40 olika enhetsytor, och detta utfördes på något
över 2 h. Apparatens dimensioner voro ca 3,7 X 3,7 X 5,5m.
En första mätserie gav som resultat en värmeförlust
genom strålning och konvektion av 66 600 kcal/h, om
beräkning gjordes som differens mellan tillfört och bortfört
värme, och 46 000 som resultat av direkt uppmätning med
termostapel. Emellertid var murverket vid denna mätning
mycket otätt, och murytan kyldes av insugen falskluft.
Sedan murytorna tätats med en gummimassa, gåvo två
nya mätserier till resultat en värmeförlust av 23 800 resp.
31 700 kcal/h, om värmeförlusten beräknades ur
differensen. Den direkta mätningen med termostapeln gav
49 500, vilket motsvarade 7,5 % av tillfört värme.
Det av Afzelius beräknade värdet, 58 600 kcal/h, kan
således anses som riktigt. De första, ej av mig utförda,
mätningarna motsvara resp. 205 och 342 % av detta värde.
Mina egna mätningar gåvo, beräknat ur differensen, resp.
113, 41 och 54 % av det beräknade värdet 58 600. Med
termostapeln erhölls vid den sista mätserien ett värde, som
var 85 % av det beräknade. Detta senare värde måste
anses vara en mycket god överensstämmelse, i all
synnerhet om man tar hänsyn till att det först var efter
mätningarna som sättet att eliminera en del felkällor blev bekant.
En detalj från mätningarna förtjänar att omnämnas.
Ugnsluckorna voro med gångjärn fästade vid rektangulära
flänsar, vilka i sin tur voro fastsatta i murverket med
bultar i de fyra hörnen och dessutom voro försedda med en
stuts, som stack in en bit i muröppningen. Dessa flänsar
visade sig vara mycket varma, 40 à 90° varmare än
omgivande murverk. Flänsarna hade gjorts rektangulära enbart
för att man på modellverkstaden ansåg, att en fläns skulle
göras på det sättet, och ingen hade tänkt på
konsekvenserna. Hade man gjort ursparningar på mitten av rektangelns
sidor, skulle man både ha sparat järn vid tillverkningen och
värme i driften. Något behov att ha flänsarna som
kylflänsar för att ej järnet skulle brännas sönder förelåg ej.
Genom dessa flänsar förlorades ca 5 000 kcal/h. Man
skulle utan svårighet ha kunnat spara en värmemängd
motsvarande ca 5 t stenkol årligen, om flänsarna gjorts mindre.
Rönnskär
Våren 1931 fick jag ett tillfälle att göra nya mätningar
med termostapel. Bolidens smältverk på Rönnskär hade
då varit utbyggt med ugnsenheter för röstning av ca 50
t/dygn Bolidenkis, men man önskade nu övergå till
ugnsenheter för 100 t/dygn produktion. Hur dessa större ugnar
skulle konstrueras var en känd sak, och likaså beredde
det ej några svårigheter att konstruera en elektrisk
gasrenare för dubbla gasmängden. Däremot var man osäker
på hur en dubbelt så stor kylare skulle konstrueras. Hade
det gällt rena gaser eller åtminstone gaser med torrt damm,
hade problemet varit enklare. Nu gällde det arsenikhaltiga
rostgaser. Arseniktrioxiden kan, beroende på
temperaturen, slå sig ned på kylytorna dels i en pulverformig
kristallin modifikation, som är godartad, dels i en amorf
glasig modifikation, som är mycket otrevlig ur värme- och
driftsynpunkt. Kylarnas funktion var dels att genom
kylning få ned den gasmängd, som sedan skulle renas
elektriskt, dels att genom grovrening avlasta de elektriska
gasrenarna och dels att få ned temperaturen under ca 150°,
enär det först var under denna temperatur som man
kunde vara säker på att ej få in den amorfa
modifikationen i de elektriska gasrenarna. Dessa måste nämligen
arbeta med torrt damm, som ej klabbade.
Problemet gällde denna gång ej att få någon
värmebalans utan endast att konstatera vilka
konstruktionsdetaljer och principer, som visat sig goda, och som man
således skulle använda på de nya kylarna, och att få reda på,
vilka som varit dåliga, och vilka således skulle undvikas.
Till försöken anskaffades en termostapel med
koksaltfönster och 80 termoelement, dvs. den förut beskrivna
typen, samt en Leeds & Northrup potentiometer. Dessutom
anskaffades en anemometer för att mäta lufthastigheten
omkring kylarna. Den förut omnämnda plåtburken gjordes
i ordning före mätningarna och användes sedan under
mätningarna till kontroll av nollvärdet. Plåtburkens
mät-yta målades med blymönja, enär kylarna voro målade på
samma sätt. Varje kylare rutades in i ca 300 ytor på 1 m2
och mittpunkterna av dessa ytor utmärktes på kylarna
med kritkors.
Mätningarna börjades på kylare nr 1, fig. 4. Gasen
strömmar in nära taket och går sedan ned genom sju
parallellkopplade schakt. Dessa skiljas åt av kylfickor, genom
vilka luft fritt cirkulerar. Mätningarna visade, att
yttemperaturerna sjönko både i riktning mot plåtskärmen A och
i riktning nedåt. Detta kan tydas så, att gasen i stort sett
strömmar in och fyller hela takvolymen och sedan går
parallellt ned genom alla sju schakten utan att söka sig
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
