20
Температура комнаты 22,5 вС
к
Температура оболочки (27,45 + 02)5) е( Масса сосуда с водой (4,800 + 0,002) к С - 14,920 кДж / кг т — 1,0130 • 1О‘? кг
т2 — 0,01 * Ю-' кг
д, ~ 3140 кДж/кг
/9 — 0,8100 В
— 1,7672 В -
z - 1,000 асЛ.2.2 Расчет теплоты с г о j Средние скорости изменения темпера':
IVі -6,4 %
/Iй - 40,5 %
5й_ 4,4 %
Н* — 2,61 %
— 30,0 %
Аг- 30,3 %
і ан и я топлива
уры (температурный ход) в начальном и
0,8030-0,8100
10
” 0,0007
1.7672 - 1,7683
10
- 0,0001
Поправки на теплообмен:
1,7381- 0,8100
1,7672 - 0,8100
л, — 11—-З ~ 8;
, -0,0007 - 0,0001
ДЛ =
3 (— 0,0001) * 8 — ~ 0,0029.
Исправленный подъем температуры:
д / = /1,7о72 - 0,8100 + (- 0,0020) / • 1,000 = 0,9552.
Теплота сгорания по бомбе, кДж/кг:
1
Qab =
= 14038
4.92 і ■ 0,9552 - 0,01 ■ І0~’ ■ 31401.0130 • 10“3
Результат второго измерения Q* - 14088 кДж/кг
Среднее арифметическое двух измерений, кДж/кг
14038 + 14088 ах 14063
2
1
Теплота сгорания высшая, кДж/кг
= 14063 - (9-І ■ 4.4 + 0,0015 • 14063)= 13628
Низшая теплота сгорания, кДж/кг
Qa; = 13628 - 24,42 (8,94 • 2,61 + 6,4) = 12902
Высшая теплота сгорания рабочего топлива. кДж/кг
1
Qrs- Q"s*
= 10192
00 - ІГ' t 100 - 30.0Содержание водорода на рабочее cot гояние топлива, %
100 - Vrt. ,, 100 - 30,0
с. = л ,6 I ♦ = Г 9 з
100 - 100-6,4
Низшая теплота сгорания рабочего топлива. кДж/кг
Qr, = G< - 24,42(ИД + 8,94Н'; ) = 0192 - 24,42 (30,0 + 8.94 • 1,95) = 9030
ПРИЛОЖЕНИЕ Е (справочное)
Соотношение наименований показателей и их обозначений по ГОСТ 147 и ИСО 1928
ГОСТ 147 |
ГОСТ 1928 |
|||
Энергетический |
эквивалент |
Эффективная теплоемкость |
||
|
С. |
С |
|
|
Высшая теплота |
сгорания |
Высшая теплота сгорания |
при постояН“ |
|
|
е, |
ном объеме |
|
|
|
|
2 г . ? ■ Г |
|
|
Низшая теплота |
сгорания |
Низшая теплота сгорания |
при ПОСТОЯМ” |
|
|
2/ |
ном объеме |
|
|
|
|
@net, V, |
|
|
|
|
Низшая теплота сгорания |
при постоян- |
|
|
|
ком давлении |
|
|
|
|
Q f с, т |
|
|
Массовая доля воды |
Процентное содержание влаги |
|||
|
|
М |
|
|
Теплота сгорания бензойной гислоть |
Высшая теплота сгорания бензойной |
|||
|
7: |
кислоты при постоянном |
объеме |
|
|
|
S г-^ |
|
ГОСТ 147—95
ПРИЛОЖЕНИЕ Е (обязательное)
ТОПЛИВО ТВЕРДОЕ МИНЕРАЛЬНОЕ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЫСШЕЙ
ТЕПЛОТЫ СГОРАНИЯ МЕТОДОМ СЖИГАНИЯ В КАЛОРИМЕТРИЧЕСКОЙ
(ИСО 1928-76)
НАЗНАЧЕНИЕ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
Настоящий стандарт устанавливает метод определения высшей теплоты сгорания твердого топлива при постоянном объеме в адиабатическом, изотермическом или статическом калориметре.
Полученный по этому метолу результат представляет собой высшую теплоту сгорания анализируемой пробы при постоянном объеме; при этой влага, которая содержится в продуктах сгорания, при установившейся в кадориметре температуре конденсируется с образованием жидкой фазы. На практике топливо сгорает при постоянном (атмосферном) давлении и влага нс конденсируется, а я виде пара уносится дымовыми газами. При таких условиях действительная теплота сгорания — это низшая теплота сгорания при постоянном давлении. Можно вычислить также низшую тепла гу сгорания при постоя in ом объеме. Даны формулы для расчета этих величин.
ССЫЛКИ
ГОСТ 9516—92 Уголь. Прямой все лю и метод определения содержания влаги в аналитической пробе.
ГОСТ 27313—89 Топливо твердое. Обозначение аналитических показателей и формулы пересчет і результатов анализа для различных состояний топлива
Г О СТ 27314—91 Топливо тг>е рдое. f. 1 сто; [ы о п р ед ел е и и я вл а ги.
ГОСТ 27589—91 Кокс каменноугольный. Метод определения общей влаги.
единицы
Ед и н и ц а к о л и ч е с т в ї те гі л о т ы — л ж о у л ь (Дж)
Дж = I ньютон-метр
Дж - 1 х Ю7 эрг
1 Дж = 0.238846 калории международной таблицы (КАЛмегД
1 кал ~ 4,1868 Дж
3.2 Е д и и и ц а т е м не р ату р ы - к е л ь в и н (К)
Температурный интервал в I К равен температурному интервалу в 1 ЕС.
Международная стандартная температура для термохимии, равная 25 °С, применяется в качестве стандартной температуры при определении теплоты сгорания, хотя зависимость теплоты сгорания угля и кокса от температуры невелика (около I Дж/Г’К).
ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Ниже приведены определения терминов, которые применяются в настоящем стандарте.
Высшая теплота сгорания при постоянном объеме — количество тепла, которое выделяется при полном сгорании единицы массы твердого топлива в калориметрической бомбе в среде кислорода в установленных стандартом условиях. При этом остаточными продуктами являются газообразный кислород, диоксид углерода, диоксид серы, азот и вода в виде жидкости, которая находится в равновесии с водяным паром и насыщена диоксидом тглсрода, и твердая зола.
Низшая теплота сгорания при постоянном объеме — количество тепла, выделившееся при полном сгорании единицы массы твердого топлива в среде кислорода при постоянном объеме. При этом остаточными веществами являются кислород, диоксид углерода, азот, водяной пар м зола при температуре 25 еС.
Низшая теплота сгорания при постоянном давлении — количество тепла, выделившееся при полном сгорании единицы массы твердого топлива в среде кислорода при постоянном давлении. Пра этом остаточными веществами являются кислород, диоксид углерода, диоксид серы, азот, водяной пар и зола при температуре 25 5С.
Эффективная теплоемкость системы — количество тепла, необходимое для повышения температуры калориметрической системы на единицу в условиях аноиза.
СУЩНОСТЬ ГЛЕТОДА
Высшая тепл о га с о р а и и я
Навеску пробы твердого топлива сжміают в среде кислорода в калориметрической бомбе в стандартных условиях. Высшую теплоту сгорания вычисляют по подъему температуры воды в сосуде калориметра и средней эффективной теплоемкости системы. Дня расчета требуются теплота сгорания зажигающего материала, термохимические поправки и, если необходимо, потери тепла в водяной оболочке.
Н и з ш а я теп л о г а с о р а н и я
Низшие теплоты сгорания го пл иг а при постоянном объеме и при постоянном давлении определяют расчетным путем, походя из высшей теплоты сгорания при постоянном объеме, полученной с помощью анализа пробіл. Для расчета низшей теплоты сгорания при постоянном обкоме требуются данные о содержании влаги и водорода в анализируемой пробе, для расчета этой величины при постоянном да лісний необходимо также знать содержание кислорода в топливе.
РЕАКТИВЫ
Кислород под давлением, позволяющим наполнить бомбу до давления 3 МПа, не содержащий горючих примесей (кислород, полущенный электролитическим способом, Может содержать до 4 водорода и. следовательно, не пригоден).
Прово л о к а д л я з а и а л а
Проволока для запала из хромой г келевого сплава диамегром 0,16—0,20 мм или платины диаметром 0.06—0.10 мм.
25
Пасту, расшибленный алюминосиликатный цемент, проходящий через сито с отверстиями 63 мкм и пригодный для ш пользования до температуры 1400 СС, смешивают с водой.
Оксид алюминия расплавленный, чистый для анализа, проходящий через сито с размером отверстий 180 мкм и остающийся на сите с диаметром отверстий 106 мкм.
Стандарт н ы й ти тр о в а н н ы и р а с т в о р
Бария гидроксид, раствор 0,05 моль/дм
Натрия карбонат, раствор 0,05 моль/д.м5.
Натрия гидроксид, раствор 0,1 модъ/дм’.
Кислота соляная, раствор 0,1 м< ль/дмЕ
Ц в е т н ы е ипдик а т ори
А/етігю/мос, раствор 1 г/дм3
Растворяют 0,25 г метилоранжа и 0,15 г бромкрезолового синего в 50 см' этилового спирта с массовой долей 95 об. % и разбавляют водой до 250 см
Фенолфталеин, спиртовок раствор 10 г/дм3
Ра створяют 2.5г фенол фтале ина в 250 с м ‘ этилового с пирта с м ас с о во й дол ей 95 об. %.
Бензойная кислота согласно термохимическому стандарту, утвержденному национальной испытательной организацией. Бензойная кислота должна использоваться так, как указано в сертификате. Сушка или какая-либо обработка, отличная от гранулирования, проводиться не должна
При расчете эффективной теп юемкости калориметра должна быть использована теплота сгорания, указанная г. сертификате для установленных условий применения.
АППАРАТУРА
Бомба, способная выдерживать давление, которое создается в процессе горения. Бе конструкция должна допускать полное определение всех жидких продуктов. Материалы, из которых она изготовлена, должны противостоять коррозии под действием кислот, образующихся пр із горении угля и кокса.
Примечание — Элементы бомбы должны регулярно проверяться дія выявления износа и коррозии. Особое внимание должно уделяться состоянию резьбы на крышке бомбы.
Калориметрический сосуд, изготовленный из металла, тонко отполированного с наружной стороны и содержащего достаточное количество воды, чтобы полностью покрыть верхнюю поверхность бомбы при перемешивании воды.
Мешалка, имеющая постоянную < корпеть вращения. Часть оси мешалки ниже крышки водяной рубашки должн s быть нетеплопроводной, чтобы свести к минимуму передачу тепла к системе или от иге. Если сосуд калориметра имеет крышку, нстеплопроводный участок должен нрос гирзться выше этой крышки.
При м е ч а и и е — В случае изотермической и статической калоримеричсских бомб скорость перемешивания должна быть такой, чтобы продолжительность главного периода (см. 9.2) при определениях эффективной теплоемкости с использованием бензойной кислоты (приложение А) не превышала 10 мин.
Водяная оболочка, которое може і быть адиабатической, изотермической или статической, окружающая сосуд к шор их терт с воздушным зазором примерно 10 мм.
2
Адиабатическая водяная оболочка должна быть снабжена либо электродом, либо лоіруженным нагревателем, обеспечивающим скорость нагрева, достаточную для поддержания температуры воды в оболочке, отличающейся от температуры сосуда калориметра после сжигания пробы топлива не более чем на 0,1 К. Когда устанавливается равновесие при 25 СС, изменение температуры сосуда калориметра не должно превышать 0,0005 К/мип.
Изотермическая водяная рубашка должна бьггь снабжена средством поддержания постоянной температуры с погрешностью до + 0,1 К.
Статическая водяная оболочка должна иметь достаточно большую теплоемкость, чтобы ограничить изменение течпераг ры воды в ней. С момента зажигания пробы тоїшива и до конца конечного период;, или в течение 15 мин с этого же момента, в зависимости оттого, какой период больше, при средней скорости падения температуры (постоянная остывания) Ф равно! 0,002 (10.2), повышение температуры воды в оболочке должно бьггь меньше 0.16 К; при А равной 0.003, повышение температуры должно быть меньше чем 0,11 К.
П римеча и и е — При изолированной металлической оболочке, выполненной в виде широкого кольца, это может бь гь достигнуто, если емкость ее 12,5 ДМ’.
Прибор для измерения темпера’ уры, способный определять температуру после корректировки с точностью 0,002 К, т. е. температура от 2 до 3 К может быть определена с точностью до 0,0о4 К. Он должен быть откалиброван национальной испытательной организацией гы действующему стандарту при интервалах нс более 0,5 К в пределах используемого щапаз >па или, в случае стеклянного ртутного термометра, — по всей шкале.
Пригодны термометры следующих пшов:
термометры сопротивления, сос'ояшие из платинового сопротивления, моста сопротивления и гальванометра.
стеклянные ртутные термометры, соответствующие ГОСТ 13646 или ГОСТ 28498.