Определение удельной теплоты сгорания топлива.

Одной из основных технических характеристик топлива является его удельная теплота сгорания – количество тепла, выделяющееся при полном сгорании единицы массы в случае твердого или жидкого топлива или единицы объема в случае газообразного топлива. Различают высшую и низшую удельную теплоту сгорания: в первой не учитывается тепло, затрачиваемое на подогрев и испарение влаги топлива и влаги, образующейся в результате сгорания водорода топлива; во второй – эти затраты тепла учитываются.

1.2 Сущность метода определения теплоты сгорания по бомбе

Калориметрический метод определения теплоты сгорания основан на полном сжигании массы исследуемого топлива в калориметрической бомбе в изотермическом или адиабатическом режимах при постоянном объеме в атмосфере сжатого кислорода и измерении подъема температуры калориметрического сосуда, обусловленного теплотой, выделившейся при сгорании топлива и вспомогательных веществ, а также образованием водных растворов азотной и серной кислот в условиях опыта.

1.3 Вид и марка образца топлива, его нормативные характеристики

Для анализа в ходе лабораторной работы, в качестве исследуемого топлива, использовался торф. Масса навески m = 0.981∙10^{-3 кг. Характеристики исследуемого образца:}

низшая теплота сгорания Q^н =8,12 МДж/кг;

теплота сгорания по бомбе Q^daf_б =22,9 МДж/кг;

влага аналитическая W^a = 11%;

массовая доля серы S = 0.1 %

массовая доля водорода H=2.6 %

1.4 Краткое описание лабораторной установки

Рис.1 Калориметрическая установка.

Калориметрическая установка В-08МА (Рис.1) состоит из:

1 – калориметрический сосуд;

2 – оболочка калориметра;

3 – гнездо для сосуда 1;

4 – мешалка оболочки;

5 – мешалка сосуда;

6 – метастатический термометр;

7 – лупа;

8 – вибратор.

1.5 Обоснование и описание методики проведения испытаний

В данной работе определяется теплота сгорания твердого топлива методом сжигания навески топлива в калориметрической бомбе при изотермическом режиме проведения испытания. В результате опыта измеряется температура. Измерение температуры разбиваются на три периода:

1. начальный – учет теплообмена калориметрической системы с окружающей средой в условиях начальной температуры опыта;

2. главный – сгорание навески, передача выделившегося тепла калориметрической системе и выравнивание температуры для всех ее частей ;

3. конечный – учет теплообмена калориметра с окружающей средой в условиях конечной температуры опыта.

Основная часть

2. Результаты испытаний

3. Обработка опытных данных

Удельная теплота сгорания испытуемой аналитической пробы топлива по бомбе:

, кДж/кг

C_i – энергетический эквивалент калориметрической системы (C_i =12.874  кДж/°С);

m₁ – масса сгоревшей проволоки (m₁ = 0.022∙10^{-3 кг);}

q – теплота сгорания проволоки  (q = 6700 кДж/кг);

m – кажущаяся масса образца топлива (m =0.981∙10^{-3 кг).}

Исправленный прирост температуры Δt:

t_n, t_o – показатели термометра, соответствующее конечной температуре главного периода и температуре зажигания (начальной температуре главного периода);

Δt_n, Δt_o – поправки на калибровку термометра;

z – средняя цена деления шкалы термометра, z = 1,000°С;

Поправка на теплообмен калориметра с окружающей средой в делениях шкалы термометра:

V^’, V’’ – средняя скорость изменения температуры в начальном и конечном периодах;

n₁, n₂ – число полуминутных промежутков отсчетов главного периода с быстрым (0,3 °С и более) и медленным повышением температуры;

t’, t’’ – начальная температура начального периода и конечная температура конечного периода, °С;

n_o, n_n – число полуминутных промежутков отсчетов в начальном и конечном периоде.

Высшая теплота сгорания:

94 – коэффициент, учитывающий теплоту образования серной кислоты из диоксида серы и растворения серной кислоты в воде на 1% серы, перешедшей при сжигании топлива в серную кислоту, кДж/кг;

S^a_t – массовая доля серы в аналитической пробе топлива;

α – коэффициент, учитывающий теплоту образования и растворения в воде азотной кислоты (0,0015 – для торфа).

Низшая теплота сгорания:

24,42 – теплота парообразования при температуре измерения 25°С из расчета на 1 % выделившейся воды, кДж;

8,94 – коэффициент пересчета массовой доли водорода на воду;

H^a, W^a – массовая доля водорода и воды в аналитической пробе топлива