TURUN PARI OY FÖRÄNDRING AV VÄRMESTRÅLNINGSEFFEKT I FÖRBRÄNNINGSPROCESSEN PM FÖR ANVÄNDARE AV PARI-BRÄNNOLJETILLSATS Ville Valkama 17.1.2012
Innehåll Förord...3 Observerbara förändringar...3 Kännetecken för värmeöverföring...4 Flamtemperaturens verkan på strålningseffekten och energieffektiviteten...5 Beaktandet av strålningsvärmen i processerna...6 Källförteckning...7
Förord I detta PM sammanfattar vi några väsentliga saker om förändringar i förbränningsskeendet, när brännoljetillsatsen PARI används i produktionsprocessen. Dessa detaljer har en avsevärd betydelse på hur mycket energiförbrukningen kan minskas per slutproduktenhet. Referenserna, som kommer senare i texten, stödjer starkt kundutlåtanden om PARI-brännoljetillsatsen. Vårt mål är att ge våra kunder bästa möjliga förutsättningar för att höja produktionskapaciteten och minska energiförbrukningen! Observerbara förändringar Den första för ögat synliga förändringen är att lågans pumpning och dallring minskar betydligt varvid lågan brinner stabilare. Förutom stabiliteten blir lågan även kortare, eftersom oljan brinner snabbare. Således ryms lågan bättre än tidigare i eldstaden/trumman. Därutöver brinner även oljan med en mindre luftmängd, vilket leder till att rökgasförlusten sjunker. Med tanke på energibesparing och produktkapacitet är det betydligt viktigare att, förutom minskningen av rökgasförlusten, även vara medveten om att andelen energi som lågan friger i form av strålningsvärme ökar. Detta kan i de flesta processer, t.ex. i pannanläggningar, ses mycket tydligt som en förändring av lågans färg och grad av ljusstyrka.
Kännetecken för värmeöverföring Vi citerar kortfattat boken Poltto ja palaminen, andra utvidgade upplagan (redaktörer Raiko, Saastamoinen, Hupa och Kurki-Suonio). Citaten är tagna från sidorna 79 och 99. Först vill vi precisera de olika formerna av värmeöverföring (s. 79). "Värmeöverföring är en gemensam benämning på två former av energitransport: a) Energitransport i form av molekylär värmeledning b) Energitransport i form av elektromagnetisk strålning Båda formerna förutsätter en temperaturskillnad och värmeöverföringen går från högre temperatur till lägre" Några viktiga anmärkningar om elektromagnetisk strålning (s. 99). "Varje ämne eller kropp skickar, d.v.s. emitterar, energi i form av elektromagnetisk strålning till sin omgivning, och å andra sidan tar den även emot, d.v.s. absorberar, i alla fall en del av strålningen som träffar den. Värmestrålning är alltså en form av energitransport och till skillnad från värmeledning kräver den inget medium, utan rör sig rätlinjigt framåt genom vakuum utan förlust" Dessutom bör även följande konstaterande beaktas på mitten av samma sida (s. 99) "I förbränningsprocessernas temperaturområde är värmestrålning ofta den dominerande formen av energitransport"
Flamtemperaturens verkan på strålningseffekten och energieffektiviteten Den elektromagnetiska strålningens styrka mäts i enheten W/m 2. Kännetecknande för strålningsstyrkan är att dess ökning är direkt proportionell med ytans absoluta temperatur i fjärde potens enligt formeln M=εσT 4 där ε är ytans emissivitet, σ är Stefan Boltzmanns konstant (koefficienten ändras alltså inte eftersom den är en konstant) och T är den värmestrålningsemitterande ytans temperatur på kelvinskalan. Källan som använts är verket Tekniikan Fysiikka 1 (författare Kari Suvanto), sidan 461. I verket Palofysiikka (författare Veli Hyttinen, Pertti Tolonen och Timo Väisänen) anges följande på sidan 78: "En kropps emissionsförhållande och absorptionsförhållande är lika stora, d.v.s. ε = α. Även om svartkroppen är ett teoretiskt begrepp, kan man i flera fall komma nära den i praktiken. Ett exempel på detta är flamytan. Enligt japanska forskningar är flamytans emissionsförhållande ett." Med svartkropp, som nämns i ovanstående citat, avses ett föremål, som kan absorbera (och således även emittera) all strålningseffekt som riktas mot det. Dessutom benämns storheten, som tidigare kallades för emissivitet, nu med ordet emissionsförhållande, som torde beskriva det ifrågavarande relationstalet på bästa sätt. Eftersom flamytans emissionsförhållande är ett, kvarstår endast temperaturen T som variabel i strålningseffektens formel. Temperaturen uppges alltså enligt kelvinskalan och upphöjs till fjärde potens vid uträkningen. Flamtemperaturens ökning påverkar således väldigt starkt ökningen av strålningseffektivitet i lågan! Grader (⁰C) T 4 (K) Värmestrålningseffekt (W/m 2 ) 900 1,89415E+12 107407,73 950 2,2383E+12 126922,97 1000 2,62735E+12 148984,01 1050 3,06504E+12 173803,16 1100 3,55526E+12 201601,28 Tabell 1. Förändringen av värmestrålningseffekten som förändring av flamtemperaturen. Uträkningsexempel med 900 C i tabell 1:
Beaktandet av strålningsvärmen i processerna Eftersom oljan som förbränns frigör strålningsvärme betydligt mer effektivt vid användning av PARIbrännoljetillsatsen, är det bra att vara medveten om dess egenskaper i alla processer. Ett bra exempel på strålningsvärmens rätlinjighet och oberoende av medium vid värmeöverföring är sanden på en badstrand under en solig och varm dag. Temperaturen på sanden som ligger i direkt solsken är högre än luftens temperatur. Ett motsvarande fenomen är möjligt i bl.a. olika slags trumtorkningsprocesser, när produktionen styrs genom mätning av yttemperaturen på produkten som torkas. Produkten som torkas kan efter införande av PARI bli betydligt torrare eller motsvara sin yttemperatur i hela sitt tvärsnitt betydligt mer exakt än tidigare. På motsvarande sätt är ångan i ångpanneanläggningar av betydligt bättre kvalitet än tidigare med mindre mängd olja. Varför ger då förändringen av strålningsvärmens effekt upphov till en så radikal förändring? Vi anser att ett utmärkt svar på detta finns i verket Poltto ja palaminen, fortfarande på sidan 99: "Enatomiga och tvåatomiga gaser med symmetriska molekyler, såsom H₂, N₂ och O₂ genomtränger värmestrålning totalt. T.ex. CO₂, CO, SO₂ och vattenånga H₂O emitterar och absorberar i sin tur värmestrålning. Denna s.k. gasstrålning ska beaktas, om den ifrågavarande gasens partialtryck är stort eller gasskiktet är märkbart tjockt." Ökningen av värmeenergins strålningseffektivitet gör det alltså möjligt att få en snabbare temperaturökning, kortare kok- och stektid, samt effektivare torkningsprocess. Alla ovannämnda faktorer innebär i sin korthet att produktionskapacitet och energieffektivitet ökar. På adressen http://www.tulitehoa.fi/lausunnot.php kan ni läsa några uttalanden från kunder, som delvis eller direkt i sin produktion fått nytta av en ökning av strålningsvärmens effekt med hjälp av PARIbrännoljetillsatsen. Med vänliga hälsningar, Turun Pari Oy Ville Valkama ville.valkama@turunpari.fi 010-4224794 / 044-2600684
Turun Pari Oy 4.8.2010 Källförteckning Poltto ja palaminen, andra utvidgade upplagan Utgivare: International Flame Research Foundation - Finska nationella avdelningen Redaktörer: Risto Raiko, Jaakko Saastamoinen, Mikko Hupa, Ilmari Kurki-Suonio Palofysiikka, 3:e förnyade upplagan, 2008 Utgivare: Räddningsbranschens Centralorganisation i Finland Författare: Veli Hyttinen, Pertti Tolonen och Timo Väisänen Tekniikan Fysiikka 1, 1-2 upplagan Utgivare: Edita Publishing Ab Författare: Kari Suvanto