RU2171466C1 - Method for measuring upper and lower bound of specific combustion heat of combustible gases - Google Patents

Method for measuring upper and lower bound of specific combustion heat of combustible gases Download PDF

Info

Publication number
RU2171466C1
RU2171466C1 RU2000125510A RU2000125510A RU2171466C1 RU 2171466 C1 RU2171466 C1 RU 2171466C1 RU 2000125510 A RU2000125510 A RU 2000125510A RU 2000125510 A RU2000125510 A RU 2000125510A RU 2171466 C1 RU2171466 C1 RU 2171466C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
measuring
heat
combustion
cells
working mixture
Prior art date
Application number
RU2000125510A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
С.Г. Шуринов
А.П. Волков
С.М. Горелко
А.А. Голубев
Original Assignee
Шуринов Сергей Георгиевич
Голубев Александр Александрович
Волков Алексей Платонович
Горелко Светлана Михайловна
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Шуринов Сергей Георгиевич, Голубев Александр Александрович, Волков Алексей Платонович, Горелко Светлана Михайловна filed Critical Шуринов Сергей Георгиевич
Priority to RU2000125510A priority Critical patent/RU2171466C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2171466C1 publication Critical patent/RU2171466C1/en

Links

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)

Abstract

FIELD: power engineering. SUBSTANCE: method involves placing measuring and reference cells into calorimeter envelope under identical conditions. Constant heat power conditions are continuously supported in reference cell. When making measurements, constant identical heat power conditions are supported in each of the cells. EFFECT: smaller measurement errors; accelerated measurement time. 3 dwg

Description

Изобретение относится к определению теплофизических свойств веществ, а именно высшей и низшей удельной теплоты сгорания горючих газов, и может быть использовано в газодобывающих и газотранспортирующих отраслях, в теплоэнергетике, а также в различных областях промышленности, использующих теплоту сгорания газов и, кроме того, при научных исследованиях. The invention relates to the determination of the thermophysical properties of substances, namely the higher and lower specific heat of combustion of combustible gases, and can be used in gas production and gas transportation industries, in the power industry, as well as in various industries using the heat of combustion of gases and, in addition, in scientific research.

Известен способ измерения теплоты сгорания горючих газов (Авторское свидетельство N 1126853, G 01 N 25/32, 1984). A known method of measuring the calorific value of combustible gases (Copyright certificate N 1126853, G 01 N 25/32, 1984).

Способ заключается в том, что измерительную и сравнительную ячейки помещают в оболочку калориметра, на поверхности которой поддерживают постоянную температуру. В измерительную ячейку непрерывно подают исследуемую смесь (горючий газ с окислителем) и осуществляют процесс полного сжигания газа, при этом в измерительной ячейке выделяется тепловая мощность Qx. Продукты сгорания отводят из измерительной ячейки с помощью выводного патрубка в атмосферу. Полученную тепловую мощность Qx сравнивают с тепловыделением в сравнительной ячейке Q0. Для этого непрерывно регистрируют тепловой поток между ячейками. Между ячейками включают полупроводниковые преобразователи теплового потока (тепломеры). Тепловой поток регистрируют по величине пропорционального ему электрического сигнала с тепломера, по которому выравнивают тепловыделения в ячейках путем регулирования тепловой мощности сравнительной ячейки, измеряют величину компенсирующей тепловой мощности в сравнительной ячейке и по известным зависимостям определяют теплоту сгорания. Тепловой поток Qt = 0, и Q1 = Qx = Q0 = Q2, где Q1 и Q2 - тепловые потоки через соответствующие термические сопротивления, что реализуется с помощью установки в сравнительной ячейке электронагревателя. Величина компенсирующей тепловой мощности определяется по измеренным значениям тока и напряжения на ветвях электронагревателя.The method consists in the fact that the measuring and comparative cells are placed in the shell of the calorimeter, on the surface of which a constant temperature is maintained. The test mixture (combustible gas with an oxidizing agent) is continuously fed into the measuring cell and the gas is completely burned, while the thermal power Q x is released in the measuring cell. The combustion products are removed from the measuring cell with the help of the outlet pipe into the atmosphere. The obtained thermal power Q x is compared with the heat release in the comparative cell Q 0 . For this, the heat flux between the cells is continuously recorded. Between the cells include semiconductor heat flux converters (heat meters). The heat flux is recorded by the value of the electric signal proportional to it from the heat meter, by which the heat dissipation in the cells is equalized by adjusting the heat power of the comparative cell, the value of the compensating heat power in the comparative cell is measured, and the heat of combustion is determined by known dependencies. The heat flux Q t = 0, and Q 1 = Q x = Q 0 = Q 2 , where Q 1 and Q 2 are the heat fluxes through the corresponding thermal resistances, which is realized by installing in the comparative cell of the electric heater. The value of the compensating thermal power is determined by the measured values of current and voltage on the branches of the electric heater.

Известен способ непрерывного определения теплоты сгорания горючих газов. (Авторское свидетельство N 1288567, G 01 N 25/32, 1987). A known method for the continuous determination of the calorific value of combustible gases. (Copyright certificate N 1288567, G 01 N 25/32, 1987).

Способ реализуется аналогично описанному выше. Для выравнивания температур рабочей смеси на входе в измерительную и сравнительную ячейки в изотермической оболочке установлен рекуперативный теплообменник, в котором рабочая смесь принимает температуру, равную температуре оболочки. В измерительной ячейке выделяется искомое количество тепла Qx, которое сравнивают c тепловыделением в сравнительной ячейке Q0, для чего регистрируют тепловой поток между ячейками по величине пропорционального ему электрического сигнала.The method is implemented as described above. To equalize the temperatures of the working mixture at the inlet to the measuring and comparative cells in the isothermal shell installed recuperative heat exchanger, in which the working mixture takes a temperature equal to the temperature of the shell. In the measuring cell, the desired amount of heat Q x is released , which is compared with the heat release in the comparative cell Q 0 , for which the heat flux between the cells is recorded by the value of the electrical signal proportional to it.

Задачей изобретения является уменьшение погрешности и времени измерения высшей и низшей удельной теплоты сгорания. The objective of the invention is to reduce the error and time of measurement of the higher and lower specific heat of combustion.

Способ непрерывного измерения высшей и низшей удельной теплоты сгорания горючих газов заключается в том, что измерительную и сравнительную ячейки помещают в изотермическую оболочку калориметра. Рабочую смесь непрерывно подают в измерительную ячейку, где осуществляют процесс полного сжигания газа, отводят продукты сгорания и обеспечивают равенство количеств теплоты, поступающей в единицу времени с рабочей смесью в измерительную и сравнительную ячейки. Для этого рабочую смесь предварительно подают в теплообменник, расположенный в изотермической оболочке, в котором рабочая смесь принимает температуру, близкую температуре оболочки. Далее рабочую смесь направляют в сравнительную ячейку, затем отводят в аналогичный теплообменник, где она вновь принимает температуру, близкую температуре оболочки. После этого рабочую смесь вводят в измерительную ячейку. The method of continuous measurement of the higher and lower specific heat of combustion of combustible gases is that the measuring and comparative cells are placed in an isothermal shell of the calorimeter. The working mixture is continuously fed into the measuring cell, where the process of complete combustion of gas is carried out, the combustion products are removed and the amounts of heat entering per unit time with the working mixture are equal to the measuring and comparative cells. For this, the working mixture is preliminarily fed to a heat exchanger located in an isothermal shell, in which the working mixture takes a temperature close to the temperature of the shell. Next, the working mixture is sent to the comparative cell, then taken to a similar heat exchanger, where it again takes a temperature close to the temperature of the shell. After that, the working mixture is introduced into the measuring cell.

В сравнительной ячейке непрерывно поддерживают постоянную тепловую мощность Тепловую мощность измерительной ячейки сравнивают с тепловой мощностью сравнительной ячейки, для чего непрерывно регистрируют тепловой поток с помощью тепломеров, установленных между ячейками. Выравнивают тепловыделения в ячейках путем регулирования тепловой мощности измерительной ячейки за счет изменения расхода исследуемого газа и поддерживают одинаковые и постоянные тепловыделения в каждой из ячеек. Constant thermal power is continuously maintained in the comparative cell. The thermal power of the measuring cell is compared with the thermal power of the comparative cell, for which the heat flux is continuously recorded using heat meters installed between the cells. The heat dissipation in the cells is equalized by regulating the thermal power of the measuring cell by changing the flow rate of the test gas and maintaining the same and constant heat dissipation in each cell.

Регулируют расход исследуемого газа с помощью поршневого дозатора с шаговым двигателем, частота управляющих импульсов которого F будет функционально связана с искомой удельной теплотой сгорания qx. В этом случае qx=f(F), где f - функция, определяемая в процессе градуировки.The flow rate of the test gas is controlled using a piston metering device with a stepper motor, the frequency of the control pulses of which F will be functionally related to the desired specific heat of combustion q x . In this case, q x = f (F), where f is the function determined during the grading process.

Наиболее перспективной для реализации предлагаемого способа является использование анероидной конструкции калориметра на основе дифференциальной тепловой схемы с компенсацией по тепловому потоку, которая представлена на чертеже. The most promising for the implementation of the proposed method is the use of the aneroid design of the calorimeter based on a differential thermal circuit with compensation for heat flux, which is shown in the drawing.

На чертеже изображены измерительная 1 и сравнительная 2 ячейки, помещенные в изотермическую оболочку 3. Идентичность условий достигают путем симметричного расположения обеих ячеек в изотермической оболочке, а также путем связи ячеек с оболочкой через одинаковые термические сопротивления Rч = R0, К/Вт. Сами ячейки должны быть в максимальной степени одинаковы по конструктивному исполнению.The drawing shows measuring 1 and comparative 2 cells placed in an isothermal shell 3. Identity of the conditions is achieved by symmetric arrangement of both cells in the isothermal shell, as well as by connecting the cells to the shell through the same thermal resistance R h = R 0 , K / W. The cells themselves should be as identical as possible in design.

В измерительную ячейку непрерывно подают рабочую смесь (исследуемый горючий газ с окислителем) и осуществляют процесс полного сжигания газа, при этом в измерительной ячейке выделяется тепловая мощность Qx, Вт. Продукты сгорания отводят в атмосферу.The working mixture is continuously fed into the measuring cell (test combustible gas with an oxidizing agent) and the gas is completely burned, while the thermal power Q x , W is released in the measuring cell. Combustion products are vented to the atmosphere.

Для обеспечения равенства количеств теплоты, поступающей в единицу времени с рабочей смесью в измерительную и сравнительную ячейки Qp.c., Вт, например рабочую смесь предварительно подают в теплообменник 4, расположенный в изотермической оболочке, в котором рабочая смесь принимает температуру, близкую температуре оболочки. Далее рабочую смесь направляют в сравнительную ячейку, затем отводят в аналогичный теплообменник 5, где она вновь принимает температуру, близкую температуре оболочки. После этого рабочую смесь вводят в измерительную ячейку.To ensure equal amounts of heat entering per unit time with the working mixture in the measuring and comparative cells Q pc , W, for example, the working mixture is preliminarily fed to a heat exchanger 4 located in an isothermal shell, in which the working mixture takes a temperature close to the shell temperature. Next, the working mixture is sent to a comparative cell, then taken to a similar heat exchanger 5, where it again takes a temperature close to the temperature of the shell. After that, the working mixture is introduced into the measuring cell.

В сравнительной ячейке непрерывно поддерживают постоянную тепловую мощность Q0=const, Вт, например, за счет электронагревателя 6. Тепловую мощность Qx сравнивают с Q0, для этого непрерывно регистрируют тепловой поток Qт между ячейками с помощью тепломеров, с термическим сопротивлением Rт. По величине электрического сигнала с тепломеров выравнивают тепловыделения в ячейках путем регулирования тепловой мощности Qx таким образом, чтобы Qт = 0. В этом случае для стационарного состояния калориметрической системы необходимое условие Qx= Q0=const, которое может быть обеспечено, например, за счет регулирования расхода исследуемого газа с помощью поршневого дозатора с шаговым двигателем, частота управляющих импульсов которого F, Гц, будет функционально связана с искомой удельной теплотой сгорания qx, MДж/м3. В этом случае qx=f(F), где f - функция, определяемая в процессе градуировки.In the comparative cell, the constant thermal power Q 0 = const, W, for example, is continuously maintained, for example, due to the electric heater 6. The thermal power Q x is compared with Q 0 , for this the heat flux Q t between the cells is continuously recorded using heat meters, with thermal resistance R t . By the magnitude of the electric signal from the heat meters, the heat release in the cells is equalized by regulating the heat power Q x so that Q t = 0. In this case, for the stationary state of the calorimetric system, the necessary condition Q x = Q 0 = const, which can be provided, for example, by regulating the flow rate of the test gas using a piston batcher with a stepper motor, the frequency of the control pulses of which F, Hz, will be functionally related to the desired specific heat of combustion q x , MJ / m 3 . In this case, q x = f (F), where f is the function determined during the grading process.

Соблюдение условия Qx=Q0=const позволяет уменьшить время измерения qx за счет поддержания постоянного температурного состояния дифференциальной калориметрической системы вследствие значительного сокращения влияния переходных тепловых процессов.Observance of the condition Q x = Q 0 = const allows one to reduce the measurement time q x by maintaining a constant temperature state of the differential calorimetric system due to a significant reduction in the influence of transient thermal processes.

Одновременно можно регулировать любым известным способом температуру наружной поверхности измерительной ячейки таким образом, чтобы при измерении высшей удельной теплоты сгорания в ней происходила полная конденсация водяных паров продуктов сгорания (при известности состава газа, температура оболочки должна соответствовать температуре точки росы), а при измерении низшей удельной теплоты сгорания конденсация водяных паров не возникала. Температуру наружной поверхности ячейки контролируют с помощью датчика 7. At the same time, the temperature of the outer surface of the measuring cell can be controlled in any way known in such a way that, when measuring the higher specific heat of combustion, it completely condensates water vapor of the combustion products (if the composition of the gas is known, the temperature of the shell must correspond to the temperature of the dew point), and when measuring the lowest specific heat of combustion condensation of water vapor did not occur. The temperature of the outer surface of the cell is controlled using a sensor 7.

При измерении удельной теплоты сгорания метана в воздушной среде расход подаваемого газа составлял 4-6 л/час. Время измерения 6 минут. Удельная низшая теплота сгорания составила qx.н. = 33,4 MДж/м3 при температуре окружающей среды 10-40oC.When measuring the specific heat of combustion of methane in air, the flow rate of the supplied gas was 4-6 l / h. Measurement time 6 minutes. The specific net calorific value was q x.n. = 33.4 MJ / m 3 at an ambient temperature of 10-40 o C.

Как показывает опыт исключение влияния переходных процессов в дифференциальной калориметрической системе позволяет практически в 8-10 раз уменьшить время измерения высшей и низшей теплоты сгорания. As experience has shown, eliminating the influence of transients in a differential calorimetric system makes it possible to reduce the time for measuring higher and lower calorific value by almost 8–10 times.

Claims (3)

1. Способ непрерывного измерения высшей и низшей удельной теплоты сгорания горючих газов, заключающийся в том, что измерительную и сравнительную ячейки помещают в идентичные условия в оболочку калориметра, рабочую смесь непрерывно подают в измерительную ячейку, где осуществляют процесс полного сжигания газа, отводят продукты сгорания и обеспечивают равенство количеств теплоты, поступающей в единицу времени с рабочей смесью в измерительную и сравнительную ячейки, отличающийся тем, что в сравнительной ячейке непрерывно поддерживают постоянную тепловую мощность, тепловую мощность измерительной ячейки сравнивают с тепловой мощностью сравнительной ячейки, для чего непрерывно регистрируют тепловой поток и по изменению теплового потока выравнивают тепловыделения в ячейках путем регулирования тепловой мощности измерительной ячейки за счет изменения расхода исследуемого газа, при этом в процессе измерения поддерживают одинаковые и постоянные тепловые мощности каждой из ячеек. 1. The method of continuous measurement of the higher and lower specific heat of combustion of combustible gases, which consists in the fact that the measuring and comparative cells are placed in identical conditions in the calorimeter shell, the working mixture is continuously fed into the measuring cell, where the process of complete combustion of gas is carried out, the combustion products are removed and ensure equal amounts of heat entering per unit time with the working mixture in the measuring and comparative cells, characterized in that the comparative cell is continuously supported after the thawed thermal power, the thermal power of the measuring cell is compared with the thermal power of the comparative cell, for which the heat flux is continuously recorded and the heat release in the cells is equalized by the change in the heat flux by adjusting the thermal power of the measuring cell by changing the flow rate of the test gas, while maintaining the same and constant thermal power of each of the cells. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что регулируют расход исследуемого газа с помощью поршневого дозатора с шаговым двигателем, частота управляющих импульсов которого F функционально связана с искомой удельной теплотой сгорания qx, при этом qx = f(F), где f - функция, определяемая в процессе градуировки.2. The method according to claim 1, characterized in that the flow rate of the test gas is controlled using a piston batcher with a stepper motor, the frequency of the control pulses of which F is functionally related to the desired specific heat of combustion q x , with q x = f (F), where f is a function determined in the graduation process. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что для обеспечения равенства количеств теплоты, поступающей в единицу времени с рабочей смесью в измерительную и сравнительную ячейки, рабочую смесь предварительно подают в теплообменник, который устанавливают в изотермической оболочке, рабочая смесь принимает температуру, близкую температуре оболочки, далее рабочую смесь направляют в сравнительную ячейку, затем отводят в аналогичный теплообменник, где она вновь принимает температуру, близкую температуре оболочки, после этого рабочую смесь вводят в измерительную ячейку,
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что изменяют температуру наружной поверхности измерительной ячейки таким образом, чтобы при измерении высшей удельной теплоты сгорания в ней происходила полная конденсация водяных паров продуктов сгорания, а при измерении низшей удельной теплоты сгорания она не возникала.3. The method according to claim 1, characterized in that in order to ensure equal amounts of heat entering per unit time with the working mixture in the measuring and comparative cells, the working mixture is preliminarily fed to a heat exchanger, which is installed in an isothermal shell, the working mixture takes a temperature close the temperature of the shell, then the working mixture is sent to the comparative cell, then taken to a similar heat exchanger, where it again takes a temperature close to the temperature of the shell, after which the working mixture is introduced into and measuring cell
4. The method according to claim 1, characterized in that the temperature of the outer surface of the measuring cell is changed so that, when measuring the higher specific heat of combustion, it completely condensates the water vapor of the combustion products, and when measuring the lower specific heat of combustion, it does not occur.
RU2000125510A 2000-10-12 2000-10-12 Method for measuring upper and lower bound of specific combustion heat of combustible gases RU2171466C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000125510A RU2171466C1 (en) 2000-10-12 2000-10-12 Method for measuring upper and lower bound of specific combustion heat of combustible gases

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000125510A RU2171466C1 (en) 2000-10-12 2000-10-12 Method for measuring upper and lower bound of specific combustion heat of combustible gases

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2171466C1 true RU2171466C1 (en) 2001-07-27

Family

ID=20240833

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2000125510A RU2171466C1 (en) 2000-10-12 2000-10-12 Method for measuring upper and lower bound of specific combustion heat of combustible gases

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2171466C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2492474C1 (en) * 2012-04-19 2013-09-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Забайкальский государственный университет" (ФГБОУ ВПО "ЗабГУ") Method to determine lower calorific value of field coals

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2492474C1 (en) * 2012-04-19 2013-09-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Забайкальский государственный университет" (ФГБОУ ВПО "ЗабГУ") Method to determine lower calorific value of field coals

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5756878A (en) Thermal conductivity measuring device
JP5075986B2 (en) Calorific value calculation formula creation system, calorific value calculation formula creation method, calorific value calculation system, and calorific value calculation method
RU2684918C1 (en) Gas sensor
CN107290245A (en) The heat analysis method of constituent content and calorific value in a kind of measure sewage sludge
JPH08145920A (en) Microcalorimeter sensor to measure heat quantity of natural gas
JP2020514714A (en) Method for estimating combustion characteristics of gases that may contain hydrogen
HUP0102222A2 (en) Device and method for direct measurement of calorific value of combustible gases
US3674436A (en) Exhaust gas analyzer for internal combustion engines
RU2171466C1 (en) Method for measuring upper and lower bound of specific combustion heat of combustible gases
JP2010237005A (en) Gas physical property value measuring system, gas physical property value measuring method, heat value calculating formula forming system, heat value calculating formula forming method, heat value calculating system, and heat value calculating method
JP3055941B2 (en) Method and apparatus for measuring calorific value of combustible gas and Wobbe index of natural gas
US2005036A (en) Method and apparatus for gas analyses
Sairanen et al. Validation of a calibration set-up for radiosondes to fulfil GRUAN requirements
US6346420B1 (en) Method of analyzing a gas mixture to determine its explosibility and system for implementing a method of this kind
GB2099589A (en) A meter for monitoring the heating value of fuel gases
JP2001013097A (en) Apparatus and method for evaluating and regulating thermal power of combustible gas
GB2076158A (en) Measuring hydrocarbon concentrations
RU2120613C1 (en) Method determining parameters of materials
GB2278203A (en) Device and method for calibration of sensors
Meyer et al. Performance and validation tests on the NIST hybrid humidity generator
US3055207A (en) Gas analyser
RU2318205C1 (en) Calorimetric method for measuring combustion heat of natural gas and other types of gaseous fuel
SU1589175A1 (en) Method of continuous determination of heat value of liquid and gaseous fuels
Eiseman et al. Accuracy of the Cutler-Hammer rimeter When Used With Gases
JPH0249463B2 (en)