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关于家用天然气节能加热方法的实验研究（节能减排大赛国家三等奖）设计者：王梁栋，武譞骅指导老师：庞力平一、研制背景及意义1.1我国能源环境与天然气背景随着我国经济的飞速发展，我国已经成为世界上第二大能源消费国，消费总量约占世界能源消费总量的11％。然而长期以来，我国能源效率总体水平低，单位ＧＤＰ能耗比世界平均水平高出许多。尤其是近几年，高耗能产业发展较快，转变经济增长方式进展缓慢，能源消耗量不断增加，虽然能源产量屡创新高，但快速增长的能源供给赶不上更快增长的能源消耗，供求矛盾的压力很大。不止于此，我国的温室气体排放在2009年已经近乎达到了温室气体指标的“双超”（即总量超过美国，人均超过世界平均水平）。作为一个拥有13亿人口的大国，我国人均能源消费量尚不及美国的10％，而温室气体等污染物排放却居高不下。如果按照如此快速的经济发展速度持续下去，一个非常严峻的问题将会愈发清晰：能源和污染问题将会严重遏制我国的经济发展。天然气是二十一世纪重要的过渡性的高效清洁能源，在面对如此严峻的节能减排形势是其积极作用正愈发显现。并且我国天然气远景资源量可达47．14万亿立方米，可采资源量为14万亿~18万亿立方米；目前我国天然气探明地质储量3．86万亿立方米，可采储量2．47万亿立方米，其中开发动用仅占有1／3的储量，还有2／3的储量没有动用，可供开发的资源基础雄厚；剩余可采资源量11．5万亿立方米，加快天然气发展具备充分的资源条件。因此在这种背景条件下，我国国民经济和社会发展第十一个五年计划纲要中提出，要优化能源结构，提高天然气消费比重。我国在天然气发展总体规划中指出，普遍使用天然气的城市数量在2010年将增加到270个，到21世纪中叶全国65%的城市将通上天然气。因此如何更好地使用天然气，提高天然气的使用效率对节能减排是具有重要意义的。1.2现有技术背景 在家用燃气灶的节能减排方面，各种节能灶具已经屡见不鲜。但我们可以很容易从个人的日常生活中发现这些节能硬件产品并没有得到大规模推广使用从而发挥节能减排的功效。经过具体分析，得到家用燃气灶节能产品处于尴尬境地的主要原因有二：节约能源必须依赖于这些硬件设施；二，其在使用过程中存在不同的问题且寿命有限。二、节能，授人以渔2.1设计初衷 节能减排已经是全球面临的严峻问题，节能减排也需要从我做起，从小事做起。古语有言，“聚沙成塔，集腋成裘”，日常生活就是我们抗击能源浪费、环境污染的战场。经过多年的生活观察，我们不难发现烧水做饭往往是根据个人的意愿和烹饪需求而调节火力大小，并未考虑过具体节约燃气的方法。我们不禁会产生这样一种疑问：节约燃气，能不能通过我们自主调节火力大小做到呢？如果答案是肯定的，怎么调节才能在节约燃气时不耗费过多的时间呢？正是出于这样的考虑，我们希望能够通过模拟实验找到一种通过控制火力做到节约燃气的方法。需要注意的是，我们是希望通过一种方法而不是某种设备达到预期目标，因为方法能够得到很普遍的推广且不存在任何成本问题，能够在非常大的范围起到作用从而真正做到“聚沙成塔”。2.2项目目标旨在让每家每户都能够通过简单的方法节约使用天然气，提高天然气的使用效率，节约能源，从日常生活的一点一滴做起，聚沙成塔，实现普遍、大范围、高效的节能减排，让每个家庭节约下来的也许微不足道的能源放大成为不可忽视的一大笔能源财富。三、项目实验3.1基本思路我们的家用天然气节能加热建议使用方法将应用于广大家庭，这就要求建议方法必须做到简单易行且要有良好的节能效果。出于以上问题考虑，我们设计的基本实验思路如下：．实验模拟天然气家庭使用模式，采用控制变量法进行实验，对加热烧水等项目进行利用效率的数据采集。．分析统计数据，建立关于.天然气使用量、加热时间关于室温、水温、火力大小、散失热量等变量的数据曲线，并计算得到对应曲线方程。. 分析数据得出理论节约使用天然气的方法。. 回到实验，利用第三步的方法进行实验并对方法进行一定的改进，重复试验并根据可行性进行方法优化、简化。. 综上提出家用天然气节能加热建议使用方法。3.2实验设备燃气灶水壶电子秤温度计秒表流量计压力表3.3实验原理.采用控制变量原理，单一实验中仅控制单一变量。将各种情况统计归纳，找出影响节约燃气效果的各种因素。.对应档位具有对应流速，在实验过程中分为A阶段与B阶段，不同阶段使用大小不同档位。.预设A、B阶段档位，控制A档位使用时间，测量将预设温度、预设质量的水烧开所需时间。根据A、B档位分别所耗时间，即可得到该次实验消耗天然气体积。即：;V=*+*。逐一完成预定实验，统计分析数据，比较单一变量情况下对应最少耗气量及对应使用方法；节约燃气值与多耗费时间之比值，得出比值最高时对应方法，则该使用方法时节能效率最高。3.4实验主要步骤3.4.1确定档位A．利用流量表对燃