На головну

II. Основні теоретичні положення

  1. B. Основні ефекти
  2. I. Загальні положення
  3. I. Основні завдання
  4. I. Основні завдання ЗОВНІШНЬОЇ ПОЛІТИКИ
  5. I. Основні лінії зв'язку педагогіки з соціологією. Мікро- та макроанализ 1 сторінка
  6. I. Основні лінії зв'язку педагогіки з соціологією. Мікро- та макроанализ 2 сторінка
  7. I. Основні лінії зв'язку педагогіки з соціологією. Мікро- та макроанализ 3 сторінка

Теплота спалювання - Одна з основних теплових характеристик органічного палива. Теплотою згоряння називають теплоту, яка виділяється при повному згорянні одиниці маси [кг] або обсягу [м3] Палива. Визначається теплота згоряння двома способами:

1) аналітично з напівемпіричних вираження, отриманого Д. І. Менделєєвим для твердого та рідкого палива, кДж / кг

 
 


де QP, НР, ОР, SЛР, Wр - Процентний вміст водню, вуглецю, кисню, сірки летючої і вологи в робочій масі палива; перші три коефіцієнта, помножені на 100, - теплота згоряння вуглецю, водню і сірки; четвертий коефіцієнт, помножений на 100, - теплота випаровування води; для газоподібного палива, МДж / м3

       
   
 
 


де і т. д. - теплота згоряння кожного газу, що входить до складу

палива; СО, Н2 і т. д. - процентний вміст відповідного газу в 1 м3 палива;

2) експериментально шляхом спалювання навішування палива в калориметр. Цей спосіб дає найбільш достовірні результати.

Сутність калориметричного методу визначення теплоти згорання полягає в тому, що навішування випробуваного палива спалюється в середовищі кисню під тиском 29,4 · 105 Па (30 кгс / см2) В спеціальній камері - калориметричних бомбі (рис. 29), зануреної в калориметрический посудину, заповнений дистильованою водою. Останній встановлюють в калориметр (рис. 30). Бомба складається з корпусу 6, кришки 5, Між кришкою і корпусом вкладені кільця ущільнювачів: гумове 4 і металеве 2, підтискає до корпусу накидною гайкою 3 і контргайкою 1.

Калориметр є посудину з двома оболонками: зовнішньою 14 і внутрішньої 12; внутрішня порожнина між оболонками заповнюється водою, температура якої підтримується постійної за допомогою нагрівача (на рис. не показаний), що охолоджує змеевики 2 і мішалки 4; зверху внутрішня порожнину 1 ізольована текстолітової плитою 3, з отворами 8 для установки термометрів; калориметр поміщений в декоративний кожух 13. У центрі калориметра є гніздо, утворене внутрішньою оболонкою 12, куди на ніжки 11 встановлюється калориметрический посудину 7; посудину зверху закривається металевою кришкою 6, а гніздо - ебонітовою кришкою 5. Калориметрична бомба 9 встановлюється всередині судини на спеціальні підставки 10.

 Мал. 29. Розріз калорій-метричної бомби  Мал. 30. Разрезкалоріметра

Теплота, що виділяється при згорянні навішення, через стінки бомби передається воді калориметричного судини. Заміривши підвищення температури води за час досвіду, з рівняння калориметрії (без урахування поправок) визначається питома теплота згоряння палива, кДж / кг

 
 


де Сi - Ефективна теплоємність калориметра (зазвичай задається); ?t - Зміна температури судини калориметр при спалюванні навішення палива; m - маса наважки палива.

Калориметрический досвід поділяється на три періоди: початковий, службовець для обліку теплообміну калориметра з навколишнім середовищем в умовах початкової температури досвіду; головний, протягом якого відбувається згорання навішування палива, що супроводжується швидким підйомом і вирівнюванням температури в калориметричному посудині; кінцевий, службовець для обліку теплообміну калориметра з навколишнім середовищем в умовах кінцевої температури досвіду. Характер зміни температури в калориметричному посудині показаний на рис. 31. Перпендикуляр, відновлений до осі абсцис через (·) С (остання точка відліку з швидким підйомом температури), ділить площу ВВ'СДД 'на дві рівні: ВВ'С і СДД'. Ці площі показують вплив на досвід нестаціонарності теплообміну бомби з водою в калориметричному посудині. При правильно вибраної початкової температурі води в калориметричному посудині t0 похибка, внаслідок впливу цього теплообміну, зводиться до мінімуму.

Мал. 31. Зміна показань термометра Бекмона

Поправку на теплообмін калориметра з навколишнім середовищем обчислюють за формулою, ° С

       
   
 
 


де - середня зміна температури за півхвилинний проміжок відліків температури в початковому періоді, в поділках шкали термометра;  - То ж в кінцевому періоді; rб - Число півхвилинної проміжків головного періоду з швидким (0,3 ° С і більше за 30 с) підйомом температури, т. Е. Від (·) У до (·) С (рис. 31); rм - Число півхвилинної інтервалів головного періоду з повільним (менше 0,3 ° С за 30 с) підйомом або зниженням температури, т. Е. Від (·) С до (·) Е (рис. 31).

 При обчисленні t1 ІТ2 необхідно відняти останній отcчет з першого як в початковому, так і в кінцевому періодах і підставити в формулу з отриманим знаком. У зв'язку c цим значення Ct може бути позитивним (калориметр віддає теплоту в навколишнє середовище) і негативним (теплообмін спрямований у протилежний бік).

Вимірювання температури в калориметричному посудині проводиться метастатичним термометром з ціною поділки 0,01 ° С; відлік може проводитися з точністю ± 0,001 ° С при використанні спеціальної лупи. Поправки до показань на калібр hк и hн при температурах tк и tн беруться з паспортних даних термометра (додаток ЛР 2). Ціна оцифрованого поділу Н = 1 при вимірах в діапазонах температур від 20 до 25 ° С.

Зважування маси навішення палива і запальний дроту проводиться на аналітичних вагах; похибка ваг ± 0,001 г.

Похибка ефективної теплоємності калориметра береться з його паспортних даних.

Розрахункова формула для визначення теплоти згорання в бомбі аналітичної проби палива з урахуванням поправок на показання термометра і теплообмін з навколишнім середовищем має вигляд, кДж / кг

 
 


де g1 - Маса згорілої частини запальний дроту, кг;

G1 = G - G2 ,

G - маса запальний дроту до початку досліду, кг; G2 - Маса залишку дроту після досвіду; q1 - Теплота згоряння запальний дроту, кДж / кг (для міді - 2510, константана - 3140, нікеліна - 3240, заліза - 6690).

Сірка, що міститься в паливі, згорає в калориметричних бомбі при більшому надлишку кисню, ніж в топках промислових установок, з утворенням SО3, А не SO2, Вищий оксид, розчиняючись у воді, утворює сірчану кислоту. Тому при згорянні 1 кг сірки в бомбі виділяється теплоти на 9400 кДж більше, ніж в топці.

В бомбі, на відміну від реальних умов спалювання палива в топці, має місце також деяке тепловиділення за рахунок реакції утворення азотної кислоти, пропорційне теплоті згоряння Q?a; його приймають рівним 0,001 Q?a для худого вугілля і антрацитів і 0,0015 Q?a для інших вугілля, торфу та горючих сланців.

Вищу теплоту згоряння аналітичної проби палива з урахуванням кислотообразования визначають за формулою, кДж / кг

 
 


де S?a - Кількість сірки, яка перейшла при спалюванні палива в бомбі в сірчану кислоту (визначається в змиві бомби (див. Роботу 5)).

При спалюванні палива з теплотою згоряння більш 14650 кДж / кг і загальним вмістом сірки Sла <4% замість S?a використовують Sла. при визначенні вищої робочої теплоти згорання враховують теплоту, що виділяється при конденсації водяної пари, що містяться в продуктах згоряння палива.

Перерахунок на робочу масу виконують за наступним виразом, кДж / кг:


де Wр, Wa - Вологість палива на робочу масу аналітичної проби відповідно,%.

При температурі димових газів вище температури конденсації водяної пари, як це має місце в реальних умовах, теплота конденсації не враховується. У такому випадку при виконанні теплових розрахунків користуються нижчою теплотою згоряння, кДж / кг

 
 


де 25 - прихована теплота пароутворення 0,01 кг водяної пари, кДж; 9 - коефіцієнт перерахунку вмісту водню в паливі на воду. Нр визначають з таблиць (див. додаток ЛР 1) для випробуваного палива.

Абсолютну похибку непрямого визначення теплоти згорання палива можна обчислити за результатами досвіду з виразу, кДж / кг

 
 


де  - Відповідно абсолютні похибки вимірювання ефективної теплоємності (з паспортних даних калориметра), температури калориметра (D = ± 0,01 ° С), маси навішення палива (див. Роботу 1).

Так як Q = Ci?t / m, то

 
 


Відносна погрішність, %

 
 


Нижча теплота згоряння робочої маси є основним показником енергетичної цінності палива. Для порівняння енергетичної цінності палив з різною теплотою згоряння введено поняття про умовному паливі з теплотою згоряння 29300 кДж / кг. Тепловий еквівалент палива представляє відношення


Цією характеристикою зручно користуватися при порівнянні працюючих установок по економічності і іншими показниками.

Зміна теплоти згорання QнР палива, що спалюється в топковому пристрої, може відбуватися з двох причин: при зміні вологості і зольності палива однієї марки і при зміні марки палива, що спалюється. вплив зміни QнР на процес горіння для першого випадку розглянуто в роботах 1 і 2. При зміні марки твердого палива теплотворна здатність може змінюватися внаслідок зміни вмісту вуглецю в 1 кг палива за рахунок зміни вологості і зольності (див. роботи 1 і 2) або (при збереженні тих же значень Ар и WР) За рахунок зміни змісту в паливі кисню Ор і азоту NP.

зменшення кількості Ор призведе до збільшення витрат окислювача до значення, необхідного для якісного спалювання палива; режим горіння зміниться незначно, проте дещо зросте обсяг продуктів горіння за рахунок збільшення обсягу азоту повітря, а також тепловиділення в топці.

збільшення QнP за рахунок зменшення вмісту в паливі азоту також призведе до збільшення тепловиділення в топці і деякого збільшення обсягу димових газів.

Таким чином, вплив зміни теплотворної здатності палива на процес горіння необхідно розглядати з урахуванням комплексу причин, що викликали цю зміну, т. Е. Індивідуально для конкретних палив.




Розміщення пальників і робота топкових пристроїв | глосарій | Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт | ОХОРОНА ПРАЦІ І ТЕХНІКА БЕЗПЕКИ | II. Основні теоретичні положення | форма 1 | II. Основні теоретичні положення | IV. Порядок виконання роботи | П. Основні теоретичні положення | III. Опис лабораторної установки |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати