6.2.2.
6. ВИЗНАЧЕННЯ ПАЛЕННЯ ТЕПЛА A
6.1. Визначення теплоти згоряння газоподібного палива потоком води
6.1.1. Загальні міркування
Теплота згоряння (теплотворна здатність, неправильно названа) палива являє собою теплову енергію, що виділяється при повному згорянні одиниці кількості даного палива [кДж/(м 3 Н. Кг) або кмоль]. За станом, у якому вода знаходиться в продуктах згоряння згідно з STAS 3361-62, розрізняють: верхню теплоту згоряння (Q s) і нижню теплоту згоряння (Q i), між ними існує співвідношення:
де l v - середня теплота випаровування, в кДж/кг, (l v ? 2512 кДж/кг); і w - кількість водяної пари в продуктах згоряння, у кг пари/кг пального. Теплоту згоряння можна визначити в калориметрі при постійному обсязі (Q v) або при постійному тиску (Q p). Оскільки різниця між Q v і Q p невелика, вона практично працює з Q i, без урахування термодинамічним процесом, за якого теплова енергія виділяється у відповідних процесах. При визначенні теплотворної здатності за струмом води переважна теплота згоряння, приведена до нормального стану, обчислюється із співвідношенням:
де: m - кількість води в кг; c pa = 4,1863 кДж/кг. грд - маса тепла для води; t e і t i - температура води на виході та на вході в калориметр, в С; V o - об'єм газів перед горінням, зменшений до нормального стану, в м 3 Н; f m - поправочний коефіцієнт показань витратоміра.
де: V - об’єм газу перед згорянням у вимірювальному стані, м 3; T, p - температура та тиск димових газів у стані вимірювання в K відповідно бар.
Нижня теплота згоряння, приведена до нормального стану, становить:
де: V go - обсяг димових газів щодо нормального стану, і
w c - кількість конденсату в кг.
Не роблячи детального опису вимірювальної установки, вкажіть її компоненти: витратомір, термометр, рідинний манометр, з’єднання, лійка, регулятор тиску, пальник, сам калориметр, труби, фільтр, клапани, переливна труба -повна, зволожувач повітря, збірний посудину, градуйована посудина, вага, противаги.
6.1.3. Хід роботи. Визначення поправочного коефіцієнта a
Тиск газу встановлюється між 20. 40 мм H 2 O, пальник запалюється після повного обертання стрілки індикатора витрати, витрата газу регулюється до 100 літрів/год, що відповідає передачі
У таблиці 6.1 вказаний час, необхідний для обертання стрілки індикатора витратоміра, що відповідає передачі 3165 кДж/год.
Повітря регулюватиметься за допомогою шайби пальника, щоб полум'я було синім.
Встановлений водяний контур калориметра, підготовлені ємність для збору води та градуйована ємність, пальник обережно вставляється в калориметр і полум'я проходить через металеве дзеркало.
Середній поправочний коефіцієнт витратоміра (значення, показаного на витратомірі), визначається із співвідношенням:
де: n - кількість літрів витоку газу і є поправочним коефіцієнтом на один літр, якщо стрілка індикатора показує літери "z" (отже, він не читає рівно один літр, але більше або менше), операція повторюється протягом двох або три повних обертання, (n літрів).
Час, необхідний для обертання стрілки індикатора
витратоміра, що відповідає передачі 3165 кДж/год
Калорійність газу
Для витратоміра з циферблатом
Примітка a: Температура димових газів на виході з калориметра повинна бути дуже близькою до температури навколишнього середовища; в цьому випадку V o »V go .
6.1.4. Обробка та інтерпретація результатів
Виміряні та розраховані величини наведені в таблиці 6.2.
Таблиця 6.2 Вимірювані значення.
Барометричний тиск (бар)
Температура газу на виході з калориметра
Приведений до нормального стану V o [м 3 Н]
Температура води на вході та виході калориметра [o C]
Кількість зібраної води [кг]
Чудове тепло згоряння s
Кількість конденсату, зібраного в [кг]
Нижче тепло горіння і
Отримані результати порівнюються з рекомендованими в літературі.
6.2. Визначення теплотворної здатності палива
газоподібний з калориметром індикатора та реєстратора
6.2.1. Загальні міркування
Основою автоматичного методу визначення теплоти згоряння є також принцип, згідно з яким у сусідньому корпусі кількість тепла, яке виділяється при згорянні газу, повністю забирається безперервним потоком води.
Найвища теплота згоряння газу в стані вимірювання визначається співвідношенням:
де: Q - кількість теплоти, яку отримує вода, в кДж; V-кількість газу, в літрах; m-кількість води, в кг; c = 4,1863 кДж/(кг.К); D t - різниця температур води на вході, відповідно на виході з калориметра, в С.
Очікувалося, що відношення (відношення між кількістю води та кількістю газу, що проходить через калориметр) буде постійним. Виявляється, що:
Для c = ct. Ми вважаємо k 1 = k.c, отже:
де: q - теплота випаровування конденсаційної води, отриманої при спалюванні м 3 газу, вираженого в кДж/м 3, що визначається із співвідношенням:
де w c - маса конденсації в кг.
Найвища теплота згоряння порівняно з нормальним станом:
[кДж/м 3 Н] (6.11) і нижча теплота згоряння щодо нормального стану становить:
де коефіцієнт поправки F розраховується із співвідношенням:
де: T o = 273 K; p o = 1,01325 бар; T = t + 273 K, якщо p = p b + p m, в бар; p b - барометричний тиск і p m - манометричний тиск у трубі подачі газу відповідно до регулятора тиску, бар.
6.2.2. Експериментальна установка
На рисунку 6.1 показана схема індикатора та калориметра реєстратора для визначення теплоти згоряння.
Стаття прагне перевірити величину теплоти згоряння палива, зчитувану на індикаторі та реєстраторі. Значення показань теплоти згоряння, відповідно записані, порівнюються із значеннями, визначеними неавтоматичним методом. Оскільки відношення постійне до автоматичного калориметра, показники можна проводити на термометрах і мілівольтметрах, незалежно від визначення кількості води та газу.
6.2.4. Обробка та інтерпретація результатів
Спосіб обробки результатів показано на прикладі розрахунку. Для певного газу було визначено м кг води, що відповідає трьом повним обертам лічильника газу, наступним чином: загальна маса = 5650 кг; маса судна = 1210 кг; різниця = 4440 кг. Ці значення представляють середнє з трьох визначень. Для обертання газового лічильника відповідає 4 440/3 = 1,48 кг газу. Відповідна кількість газу становить 4 літри, а скоригована згідно калібрувального аркуша приладу - 3,96 літра. Температура води на вході: t i = 9,73 o C; температура води на виході t e = 20,7 o C.
Рис.6.1. Автоматичний газовий калориметр типу "JUNKERS-56": 1-регулятор газу; 2 насичений; 3- газовий кулер; 4-газовий лічильник; 5-точний регулятор; 6-водний сепаратор; 7-газовий клапан; 8-пальник; 9-колектор; 10-водяний насос; 11-подвійний регулятор занадто заповнений; 12-лічильник води; 13-компенсаційне судно; 14,15-термометри; 16-колонковий термоелектрик; 17-лійкові колектори; 18-циркуляційний охолоджувач води; 19-регулююча лійка; 20 чашок 21-трубне підключення до зволожувача; 22, зволожувач повітря; 23-димові гази; 24-термометр; 25-трубний конденсат; Приведення 26-колонки до нормального стану; 27- вхід охолоджуючої води; 28-воронкова евакуація; 29-форсунка зливу; Газ 30 калібру; 31-мілівольтний реєстратор; Індикатор 32 мілівольт метра; 33 перемикач.
Значення, записане на реєстраторі, становить, наприклад, 17 200 кДж/м 3. Температура газу t g = 21 o C, барометричний стан p b = 0,97888 бар, манометричний тиск p m = 500 мм H 2 O = 0,04905 бар. Корекційним коефіцієнтом буде: Верхня теплота згоряння, приведена до нормального стану, становить: кДж/м 3 Н .
Результати виміряних та розрахованих величин наведені в таблиці 6.3.