Официальный дистрибьютор компании EndoEnterprises (UK)

+38(044) 290 4388 +38(095) 677 5532 +38(067) 577 5532

Перевірка ефективності застосування енергозберігаючої добавки EndoTherm

Ця науково-дослідна робота проведена ініціативно, за власні кошти ТОВ Науково- виробничим центром «НОВАТОР» в м. Івано-Франківську. Керівник – Радиш В.М.
1 МЕТА ПРОВЕДЕНОЇ РОБОТИ
Метою цієї науково-дослідної роботи є – підтвердити, або спростувати інформацію приведену в рекламному проспекті компанії ТОВ «Ендоплюс» та на сайті EndoTherm.com.ua про енергозберігаючу добавку EndoTherm виробництва компанії Endo Enterpreses LTD (Англія).
Для проведення роботи була розроблена методика проведення науково-дослідної роботи і виготовлений спеціальний стенд, на якому стало можливо цю роботу виконати.
2 ОПИС МЕТОДИКИ
Якщо коротко, то суть методики зводиться до того що:

  1. Приміщення, в якому знаходиться стенд і будуть проводитись дослідження повинне бути якомога більшим.
  2. Температура в приміщенні повинна підтримуватись постійною на рівні 7°С.
  3. Температура, до якої буде нагріватись зовнішня поверхня радіатора, ТВ (підчас проведення досліджень) повинна бути однаковою, ТВ=const. Окрім цього вона повинна бути такою, щоб температура теплоносія під час нагріву радіатора не перевищувала 80°С.
    Цю температуру визначають експериментальним шляхом, перепрограмовуьчи терморегулятор по ТВ. і провівши декілька циклів «нагрів-охолодження», знаходимо таке значення ТВ, при якому температура теплоносія була б не значно меншою, або рівною 80°С.
  4. Температура, до якої охолоджується радіатор, теж весь час (під час проведення досліджень), повинні бути однаковою і підтримуватись на рівні 30°С (ТН=const=30°С).
  5. Багаторазово (в залежності від кількості циклів «нагрів-охолодження»), з допомогою двох секундомірів проводиться вимірювання часу, за який поверхня радіатора нагріється до ТВ, а потім час за який вона охолоне від ТВ до ТН.
  6. Перед початком проведення досліджень провести стабілізацію теплового режиму роботи стенду. Стенд в робочому режимі, повинен відпрацювати не менше п’яти циклів
    «нагрів-охолодження».
  7. Після завершення виконання п.6, приступити до виконання досліджень, записавши покази електролічильника на стенді, WО.
  8. Під час проведення досліджень, окрім виконання п.5 (вимірювання часу нагріву і охолодження поверхні радіатора), необхідно після завершення кожного нагріву, (під час охолодження радіатора, коли на котел не подається струм живлення) записувати покази електролічильника.
  9. Провести серію дослідів, спочатку із використанням в якості теплоносія воду, а потім серію таких же дослідів (з тими ж значеннями ТВ і ТН) використовуючи в якості теплоносія 1% розчин EndoTherm.
    Дослідження повинні включати в себе визначення з допомогою стенду і виконання необхідних розрахунків таких величин:
    – середню швидкість нагріву і охолодження поверхні радіатора за 10 циклів
    «нагрів-охолодження»;
    – енергозатрати за 10 циклів і за 1 цикл;
    – час роботи стенду за 10 циклів і за 1 цикл.
  10. Результати досліджень оформити у вигляді двох окремих таблиць. Одну – з результатами досліджень, коли у якості теплоносія використовується вода, а іншу – коли у якості теплоносія використовується 1% розчин EndoTherm.
  11. Проаналізувавши отримані результати зробити висновок про відповідність або невідповідність інформації приведеній в рекламному проспекті Компанії ТОВ
    «Ендоплюс» та на сайті EndoTherm.com.ua про енергозберігаючу добавку EndoTherm.
  12. До початку проведення дослідів на стенді провести заміри величини поверхневого натягу води, яка буде використовуватись в якості теплоносія і поверхневий натяг 1% розчину EndoTherm з цією ж водою.
    3 ОПИС СТЕНДУ
    Для реалізації поставленої задачі був виготовлений стенд, загальний вигляд, якого показаний на фото.

З допомогою цього стенду була змодельована водяна система опалення із використанням спеціально виготовленого електрокотла, із теном потужністю 2 кВт, і стальним панельним радіатором Optimum тип 22, 500х22х600, циркуляційної помпи типу UPS 25-40 130 фірми GRUNFOS, розширювального бачка для систем опалювання Aquatica (V=1л), манометра-термометра MTF 10bar/120°C фірми SANLUX і запірної арматури. Гідравлічні з’єднання елементів стенда виконані трубою VSO PPR-AL-PERT Ø25 NEW термозваркою.
В склад стенда входить електроблок. Він забезпечує живлення і керування роботою електрокотла і облік спожитої ним електроенергії. Керування роботою електрокотла здійснюється з допомогою програмованого терморегулятора типу ТРМ-25 з зовнішнім термодавачем, закріпленим в точці перетину діагоналей на зовнішній поверхні радіатора.
Цей терморегулятор дозволяє програмувати роботу об’єкта, яким він керує, в діапазоні температур від -55°С до + 125°С з точністю ±0,1°С. дискретність програмування (установки) температур 0,1°С. має дисплейний індикатор температури.
Спожита електрокотлом електроенергія вимірюється з допомогою електролічильника типу СО-197.

Час нагріву і охолодження радіатора виконується двома електронними секундомірами AnyTime XL-010. Дисплеї секундомірів шести розрядні. Діапазон вимірювання від 0,01с до 24год.
В стенд електроблока входить сигнальна лампа, яка загорається в момент подачі напруги на електрокотел і гасне в момент припинення подачі живлення на нього. Це дозволяє точно виконувати операції «старт» і «стоп» на секундомірах.
4 РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ
Вимірювання величини поверхневого натягу води і 1% розчину EndoTherm приготовленого на цій же воді, показали що:
– поверхневий натяг дистильованої води – ;
– поверхневий натяг води, яка використовувалась в якості
теплоносія при проведенні дослідів – ;
– поверхневий натяг 1% розчину EndoTherm – 33,7 . Вимірювання проводились на обладнанні науково-дослідної лабораторії кафедри
«Методи та прилади контролю якості і сертифікації продукції» Івано-Франківського Національного технічного університету Нафти і газу, доцентом, кандидатом технічних наук Боднарем Р. Т.
Результати досліджень проведених на стенді зведені в таблицю 1 і таблицю 2.
Результати порівняльного аналізу результатів досліджень і розрахунків проведених при виконанні цього аналізу приведені в таблиці 3.
Умовні позначення в таблицях:
– температура зовнішньої поверхні радіатора, до якої вона нагрівається при нагріві і охолоджується при охолодженні;
– температура теплоносія на вході в радіатор після його охолодження;
– температура теплоносія на вході в радіатор після його нагрівання;
– зростання температури теплоносія в процесі нагрівання;
– зменшення температури теплоносія в процесі його охолодження;
– час нагрівання і охолодження теплоносія, відповідно;
– час роботи одного циклу «нагрів-охолодження» стенда.
5 АНАЛІЗ РЕЗУЛЬТАТІВ ДОСЛІДЖЕНЬ
5.1 Розрахунок і аналіз швидкості нагріву і охолодження зовнішньої поверхні радіатора.
Радіатор, і в умовах проведення дослідів, і в умовах його нормальної роботи, в якості нагрівального елемента в приміщеннях, при його звичайній роботі, працює в режимі циклів «нагрів-охолодження».
При проведенні досліджень на стенді теплообмінна поверхня радіатора нагрівалась від , а потім остивала від . Ці два значення, у відповідності із методикою проведення досліджень, підтримувались автоматично з допомогою терморегулятора, постійними на рівні , а . Температура повітря в приміщенні підтримувалась теж постійною, на рівні 7С.
При проведенні аналізу результатів досліджень і розрахунків необхідних для проведення цього аналізу усі вихідні дані (значення параметрів) будемо брати із таб.1 і таб.2.
Спочатку проаналізуємо процес нагріву.
Враховуючи те, що температура у приміщенні підтримується постійною і умови теплообміну між зовнішньою поверхнею радіатора і зовнішнім середовищем (повітрям в лабораторії) незмінні, цілком правомірно допустити, що температура на зовнішній

поверхні радіатора буде залежати тільки від температури теплоносія і умов передачі тепла від теплоносія до внутрішньої поверхні радіатора. Аналізуючи швидкість зміни температури на зовнішній поверхні радіатора, якщо площа теплообміну є незмінною (радіатор один і той самий), то зміні цієї температури стає можливим робити висновок, чи впливає енергозберігаюча добавка EndoTherm на інтенсивність теплообміну між теплоносієм і внутрішньою поверхнею радіатора, та на коефіцієнт теплопередачі через теплообмінну поверхню радіатора між теплоносієм і навколишнім середовищем в цілому.
Є і інший метод визначитись в дієвості енергозберігаючої добавки – проаналізувати час за який зовнішня температура радіатора нагріється від .
5.1.1 Швидкість нагрівання зовнішньої поверхні радіатора
Швидкість нагрівання зовнішньої поверхні радіатора знаходимо за формулою:

(1)

де:

(2)

 – середньоарифметичне значення часу нагріву зовнішньої поверхні радіатора за 10 циклів роботи стенда;

 – час нагріву зовнішньої поверхні радіатора в одному циклі.

Підклавши відповідно значення величин у ф. 2 і ф. 1 і із таб. 2 отримаємо такі результати:
При використанні в якості теплоносія води з добавкою EndoTherm:

а при використанні в якості теплоносія води:

Нагрів відбувається на 4,7*10-3 град/сек

швидше, якщо в якості теплоносія використовується 1% розчин EndoTherm.
Аналогічно результати отримуємо проаналізувавши цей процес по значеннях часу нагріву зовнішньої поверхні радіатора.
При використанні в якості теплоносія води з добавкою EndoTherm зовнішня поверхня радіатора нагрівається від ТН до ТВ за 10хв 24с, а при використанні просто води за 12хв 43с.
Як бачимо з результатів, час нагріву у випадку коли в якості теплоносія використовується добавка EndoTherm, то зовнішня поверхня радіатора нагрівається на 2хв19с швидше, а це означає, що застосування енергозберігаючої добавки EndoTherm дозволяє інтенсифікувати процес теплообміну між теплоносієм і навколишнім середовищем повітря в приміщенні де знаходиться радіатор.
Окрім цього, є ще один спосіб проаналізувати дієвість енергозберігаючої добавки. Це аналіз інтенсивності теплопередачі по параметрах теплоносія. Проведемо і цей аналіз.
Як бачимо із таб.1 і таб.2, на початку процесу нагрівання радіатора для обох теплоносіїв, як у просто води, так і води з добавкою EndoTherm, практично одинакові 42,1С і 42С відповідно. А при завершенні процесу нагріву радіатора суттєво різняться. З просто водою , а для води з добавкою EndoTherm . Різниця – 10,7С.

Це свідчить про те, що при використанні теплоносія з добавкою EndoTherm, процес теплообміну між теплоносієм і внутрішньою поверхнею радіатора проходить більш інтенсивно, ніж тоді коли у якості теплоносія використовується просто вода.
Про це ж свідчить і величина значення параметру різниці температур теплоносіїв:

Для води без добавки EndoTherm а для води з добавкою EndoTherm .

Різниця 10,6С.
Для того, щоб зовнішня поверхня радіатора досягла одного і того ж значення TB=46оC теплоносій необхідно нагріти до температури на 10,6С більше. А це в свою чергу тягне за собою відповідні енергозатрати.
5.1.2 Швидкість охолодження зовнішньої поверхні радіатора
Швидкість охолодження зовнішньої поверхні радіатора будемо розраховувати по тих же формулах, що і нагрівання з тією різницею, що у ф.1 замість значення підставляємо значення , яке знайдемо аналогічно, як і значення . Отримаємо такі результати:
При використанні в якості теплоносія води з добавкою EndoTherm

а при використанні в якості теплоносія води:

а при використанні в якості теплоносія води:

а при використанні в якості теплоносія води:

А це означає, що при використанні в якості теплоносія води з добавкою EndoTherm зовнішня поверхня радіатора на 1,76·10-3град/с буде остигати швидше.
Аналогічні результати отримаємо проаналізувавши цей процес на значеннях часу охолодження зовнішньої поверхні радіатора у випадку використання в якості теплоносія просто води і у випадку використання води з добавкою EndoTherm. З просто водою теплоносій охолоне за 17хв 5с, а з добавкою EndoTherm – за 15хв 21с.
Як бачимо процес охолодження буде проходити на 1хв 44с швидше з добавкою EndoTherm.
Ще одним підтвердженням того, що охолодження зовнішньої поверхні радіатора проходить інтенсивніше при використанні енергозберігаючої добавки EndoTherm – є аналіз по різниці значень між вищою і нижчою температурами теплоносія.
Для води

tBT – tHT = 80,4 – 42 = 38,4оС

Для води з 1% добавкою EndoTherm:

tBT – tHT = 69,7 – 42 = 27,7оС

Різниця температур теплоносія при використанні води і води з добавкою  EndoTherm – 10,7°С.

Це означає те, що щоб зовнішня поверхня радіатора досягла одного і того ж значення   теплоносій з добавкою EndoTherm буде охолоджуватись на 10,7°С швидше. А це говорить про те, що процес теплообміну між теплоносієм і зовнішнім середовищем буде проходити інтенсивніше.

5.1.3 Енергозатрати
Сумарні затрати електроенергії спожитої за 10 циклів роботи стенда визначимо для кожної серії дослідів окремо, як різницю між показами електролічильника в кінці нагріву теплоносія в 10-му циклі і показником електролічильника на початку нагріву в 1-му циклі.

Для дослідів з теплоносієм з добавкою EndoTherm:

W = 936.15 – 932.35 = 3,8кВт год

Для дослідів з теплоносієм з водою:

W = 917.35 – 912.70 = 4,658кВт год

5.1.4 Час роботи стенда
Для визначення часу роботи стенда за 10 повних циклів «нагрів-охолодження» просумуємо час нагріву і охолодження кожного із 10-ти циклів окремо, а потім ці значення знову просумуємо.
Для дослідів з теплоносієм з добавкою EndoTherm
14249с, або 3,958055год, або це 3год 59хв4год Для дослідів з теплоносієм водою
17881с, або 4,966944год, або це 4год58хв5год
Результати усіх проведених досліджень і розрахунків представлені в табл.3.
У цій таблиці, при розрахунках процентних відхилень значень параметрів, за 100% прийняті параметри, отримані при роботі стенда, де в якості теплоносія була використана вода без енергозберігаючої добавки EndoTherm.
6 ВИСНОВОК
Інформація, яка міститься в рекламному буклеті і на сайті endoplus.com.ua, приведена офіційним дистриб’ютором енергозберігаючої добавки EndoTherm в Україні ТОВ «Ендоплюс», стосовно змін фізико-хімічних властивостей теплоносія, у випадку використання енергозберігаючої добавки, і інформація стосовно змін процесу теплообміну в опалювальному радіаторі відповідає дійсності, за винятком того, що при використанні енергозберігаючої добавки EndoTherm радіатори залишаються гарячими довше. Це не так – вони охолоджуються швидше. Однак, це не є недоліком, а навпаки перевагою. Більш детально дивись у розділі 5.1.2. (Коментар EndoPlus: EndoTherm знижує в’язкість води, це призводить до зменшення холодних зон у радіаторах, об’єм гарячою води у радіаторах зростає а швидкість охолодження радіаторів зменшується. Автор згоден з нашім коментарем).

Насправді, поверхневий натяг води змінюється в сторону його зменшення. Правда, не на 60%, а 53,77%. Але це пояснюється тим, що на цей показник впливає як склад води, так і температура при якій проводяться вимірювання. Стандартна температура проведення вимірювання це 20С. У нашому випадку вимірювання проводилось при температурі в лабораторії 17С. Це звичайно вплинуло на результат вимірювання. Але тим не менше, поверхневий натяг зменшиться і це, без сумніву, приведе до збільшення величини тепловіддачі між теплоносієм і внутрішньою поверхнею радіатора, та збільшенням коефіцієнта теплопередачі в цілому. А це, в свою чергу, приведе до того, що процес теплообміну між теплоносієм з енергозберігаючою добавкою і навколишнім середовищем, через поверхню стального радіатора буде проходити інтенсивніше, ніж через такий же радіатор, де в якості теплоносія буде використовуватись проста вода.
Про це ж свідчить і усі інші результати проведених досліджень.
7 ЗАСТЕРЕЖЕННЯ
Цей висновок стосується тільки того, по чому були проведені дослідження. І ні в якому разі не є підтвердженням всієї інформації, що приведена в рекламному буклеті і на сайті, що згадуються вище. Це стосується і того, що зменшення енергозатрат за десять циклів «нагрів-остигання» при використанні в якості теплоносія EndoTherm, на 18,28% зовсім не означає, що при використанні 1% розчину EndoTherm буде отримано економію затрат на опалення на 18,28%.
Виходячи з результатів досліджень – економія буде можливо і більше ніж 18,28%, але для отримання конкретного значення величини зменшення затрат на опалення необхідна інша методика досліджень і інший стенд.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Консультация