6.2.2.
6. STANOVENIE PALIVOVÉHO TEPLA A
6.1. Stanovenie tepla na spaľovanie plynných palív vodným prúdom
6.1.1. Všeobecné úvahy
Spalné teplo (výhrevnosť, nesprávne nazývané) paliva predstavuje tepelnú energiu uvoľnenú úplným spálením jednotky množstva daného paliva [kJ/(m 3 N. Kg) alebo kmol]. Podľa stavu, v ktorom sa voda nachádza v produktoch spaľovania podľa STAS 3361-62, sa rozlišuje: horné spaľovacie teplo (Q s) a spodné spaľovacie teplo (Q i), medzi ktorými existuje vzťah:
kde lv je priemerné odparovacie teplo v kJ/kg (lv ^ 2512 kJ/kg); a w - množstvo vodnej pary v produktoch spaľovania, v kg pary/kg paliva. Spalné teplo sa dá určiť v kalorimetri pri konštantnom objeme (Q v) alebo pri konštantnom tlaku (Q p). Pretože rozdiel medzi Q v a Q p je malý, pracuje sa s Q i prakticky bez zohľadnenia termodynamickým procesom, pri ktorom sa tepelná energia uvoľňuje v príslušných procesoch. Pri určovaní výhrevnosti vodným prúdom sa vypočíta nadštandardné spaľovacie teplo znížené na normálny stav zo vzťahu:
kde: m je množstvo vody v kg; c pa = 4,1863 kJ/kg.grd - hromadné teplo pre vodu; t e a t i - teplota vody na výstupe a na vstupe do kalorimetra, v C; V o - objem plynov pred spaľovaním znížený na normálny stav, v m 3 N; f m - korekčný faktor indikácií prietokomeru.
kde: V je objem plynu pred spaľovaním v stave merania vm 3; T, p sú teplota a tlak spalín v stave merania v K, respektíve bar.
Nižšie spaľovacie teplo znížené na normálny stav je:
kde: V go je objem spalín vo vzťahu k normálnemu stavu a
w c - množstvo kondenzátu v kg.
Bez podrobného opisu meracieho zariadenia uveďte jeho súčasti: prietokomer, teplomer, kvapalinový manometer, prípojka, lievik, regulátor tlaku, horák, samotný kalorimeter, potrubia, filter, ventily, prepadové potrubie -plný, zvlhčovač vzduchu, zberná nádoba, odstupňovaná nádoba, váha, protizávažia.
6.1.3. Postup prác. Stanovenie korekčného faktora a
Tlak plynu je nastavený medzi 20. 40 mm H 2 O, horák sa zapáli po úplnom otočení ihly ukazovateľa prietoku, prietok plynu sa nastaví na 100 litrov/h, čo zodpovedá prenosu
Tabuľka 6.1 udáva čas potrebný na rotáciu ihly ukazovateľa prietoku, zodpovedajúci prenosu 3165 kJ/h.
Vzduch sa nastaví pomocou podložky horáka tak, aby bol plameň modrý.
Vytvorí sa vodný okruh kalorimetra, pripraví sa nádoba na zachytávanie vody a odmerná nádoba, horák sa opatrne vloží do kalorimetra a plameň sa sleduje cez kovové zrkadlo.
Priemerný korekčný faktor prietokomeru (hodnoty odčítanej na prietokomere) sa stanoví pomocou vzťahu:
kde: n predstavuje počet litrov uniknutého plynu a je korekčným faktorom jedného litra, ak ukazovacia ihla zobrazuje „z“ litrov (takže nečíta presne jeden liter, ale viac alebo menej), operácia sa opakuje pre dva alebo tri úplné rotácie (n litrov).
Čas potrebný na rotáciu ihly indikátora
prietokomeru zodpovedajúceho prenosu 3165 kJ/h
Výhrevná hodnota plynu
Pre prietokomer s číselníkom
Poznámka a: Teplota spalín na výstupe z kalorimetra musí byť veľmi blízka teplote okolia; v tomto prípade V o »V go .
6.1.4. Spracovanie a interpretácia výsledkov
Namerané a vypočítané množstvá sú uvedené v tabuľke 6.2.
Tabuľka 6.2 Namerané hodnoty.
Barometrický tlak (bar)
Teplota plynu na výstupe z kalorimetra
Znížené na normálny stav V o [m 3 N]
Teplota vody na vstupe a výstupe z kalorimetra [o C]
Množstvo odobratej vody [kg]
Vynikajúce spaľovacie teplo S
Množstvo zachyteného kondenzátu w [kg]
Nižšie spaľovacie teplo a
Získané výsledky sa porovnávajú s výsledkami odporúčanými v literatúre.
6.2. Stanovenie výhrevnosti palív
plynné s indikátorom a zapisovacím kalorimetrom
6.2.1. Všeobecné úvahy
Základom automatickej metódy určovania spaľovacieho tepla je tiež princíp, podľa ktorého sa v susednej miestnosti množstvo tepla vydávaného spaľovaním plynu úplne odoberá kontinuálnym prúdom vody.
Vynikajúce teplo spaľovania plynu v stave merania je dané vzťahom:
kde: Q je množstvo tepla prijatého vodou v kJ; V-množstvo plynu, v litroch; m-množstvo vody v kg; c = 4,1863 kJ/(kg.K); D t - teplotný rozdiel vody na vstupe, respektíve na výstupe z kalorimetra, v C.
Očakávalo sa, že pomer (pomer medzi množstvom vody a množstvom plynu prechádzajúcim kalorimetrom) bude konštantný. Ukazuje sa, že:
Pre c = ct. Považujeme k 1 = k.c, takže:
kde: q je odparovacie teplo kondenzačnej vody získané spálením m 3 plynu, vyjadrené v kJ/m 3, určiteľné vzťahom:
kde w c je hmotnosť kondenzácie v kg.
Vynikajúce spaľovacie teplo v porovnaní s normálnym stavom je:
[kJ/m 3 N] (6.11) a nižšie spaľovacie teplo vo vzťahu k normálnemu stavu je:
kde sa korekčný faktor F počíta so vzťahom:
kde: To = 273 K; p = 1,01325 bar; T = t + 273 K, ak p = p b + p m, v baroch; p b je barometrický tlak ap m - manometrický tlak v prívodnom potrubí plynu podľa regulátora tlaku v baroch.
6.2.2. Experimentálna inštalácia
Obrázok 6.1 zobrazuje diagram indikátora a zapisovacieho kalorimetra na stanovenie spaľovacieho tepla.
Príspevok si kladie za cieľ skontrolovať hodnotu spalného tepla paliva odčítanú z indikátora a zapisovača. Hodnoty odčítaného spaľovacieho tepla, respektíve zaznamenané, sa porovnajú s hodnotou stanovenou neautomatickou metódou. Pretože je pomer konštantný k automatickému kalorimetru, je možné odčítať údaje z teplomerov a milivoltmetrov bez ohľadu na stanovenie množstva vody a plynu.
6.2.4. Spracovanie a interpretácia výsledkov
Spôsob spracovania výsledkov je uvedený na príklade výpočtu. Pre určitý plyn sa určilo m kg vody, čo zodpovedá trom úplným otáčkam plynomeru, a to nasledovne: celková hmotnosť = 5 650 kg; hmotnosť plavidla = 1 210 kg; rozdiel = 4 440 kg. Tieto hodnoty predstavujú priemer z troch stanovení. Na otáčku plynomeru zodpovedá 4 440/3 = 1,48 kg plynu. Zodpovedajúce množstvo plynu je 4 litre a korigované podľa kalibračného listu zariadenia je 3,96 litra. Teplota vstupnej vody: ti = 9,73 ° C; výstupná teplota vody t e = 20,7 o C.
Obr. 6.1. Automatický plynový kalorimeter typ "JUNKERS-56": 1-plynový regulátor; 2 nasýtené; 3- plynový chladič; 4-plynomer; 5-presný regulátor; 6-odlučovač vody; 7-plynový ventil; 8-horák; 9-kolektor; 10-vodné čerpadlo; 11-zdvojený regulátor je príliš plný; 12-vodomer; 13-kompenzačné plavidlo; 14,15-teplomery; 16-stĺpcový termoelektrický; 17-lievikové zberače; 18-recirkulačný vodný chladič; 19-nastavovací lievik; 20-šálka 21-trubkové pripojenie k zvlhčovaču; 22, zvlhčovač; 23-spaliny; 24-teplomer; 25-trubkový kondenzát; 26-stĺpcová redukcia do normálneho stavu; 27- prívod chladiacej vody; Evakuácia 28-lievikov; 29-tryskový odtok; Plyn 30-gauge; 31-milivoltový zapisovač; Ukazovateľ 32 milivoltov; 33 prepínač.
Hodnota načítaná na rekordéri je napríklad 17 200 kJ/m 3. Teplota plynu t g = 21 o C, barometrický stav p b = 0,97888 bar, manometrický tlak p m = 500 mm H 2 O = 0,04905 bar. Korekčný faktor bude: Znížené horné spaľovacie teplo na normálny stav je: kJ/m 3 N .
Výsledky nameraných a vypočítaných veličín sú uvedené v tabuľke 6.3.