RU2334961C1 - Bomb calorimeter for determination of fuel heating power (versions) - Google Patents
Bomb calorimeter for determination of fuel heating power (versions) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2334961C1 RU2334961C1 RU2007111363/28A RU2007111363A RU2334961C1 RU 2334961 C1 RU2334961 C1 RU 2334961C1 RU 2007111363/28 A RU2007111363/28 A RU 2007111363/28A RU 2007111363 A RU2007111363 A RU 2007111363A RU 2334961 C1 RU2334961 C1 RU 2334961C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- calorimetric
- temperature
- vessel
- shell
- calorimeter
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области исследования свойств материалов с помощью калориметрических измерений и может быть использовано в бомбовых калориметрах переменной температуры для определения теплоты сгорания топлива.The invention relates to the field of studying the properties of materials using calorimetric measurements and can be used in bomb calorimeters of variable temperature to determine the calorific value of fuel.
Калориметры для определения теплоты сгорания топлива состоят из двух основных частей - калориметрического сосуда (в который помещают калориметрическую бомбу для сжигания анализируемого топлива) и калориметрической оболочки. Оболочка окружает калориметрический сосуд (в котором происходит изучаемый тепловой процесс) и либо обеспечивает определенные условия теплообмена калориметрического сосуда со средой - изотермическая оболочка, либо устраняет теплообмен - адиабатическая оболочка (Колесов В.П. Основы термохимии. М., Изд-во МГУ, 1996, 205 с.).Calorimeters for determining the calorific value of fuel consist of two main parts - a calorimetric vessel (in which a calorimetric bomb is placed to burn the analyzed fuel) and a calorimetric shell. The shell surrounds the calorimetric vessel (in which the studied thermal process takes place) and either provides certain conditions for the heat exchange of the calorimetric vessel with the medium — the isothermal shell, or eliminates heat exchange — the adiabatic shell (V. Kolesov, Fundamentals of Thermochemistry. M., Moscow State University Publishing House, 1996 , 205 p.).
Количество теплоты, выделившееся в результате сгорания топлива в калориметрической бомбе, вычисляют по методу теплового эквивалента, выраженному формулой Q=WΔT, где W - тепловой эквивалент калориметра, ΔТ - изменение температуры калориметрического сосуда с поправкой на теплообмен сосуда и оболочки (так называемый исправленный подъем температуры).The amount of heat released as a result of fuel combustion in a calorimetric bomb is calculated by the heat equivalent method expressed by the formula Q = WΔT, where W is the heat equivalent of the calorimeter, ΔT is the temperature change of the calorimetric vessel, adjusted for heat transfer between the vessel and the shell (the so-called corrected temperature rise )
Известна формула определения поправки на теплообмен при постоянной температуре калориметрической оболочки (изотермическая оболочка) - формула Реньо-Пфаундлера (1866 г.). Для ее использования необходимо определять температуру только калориметрического сосуда через равные промежутки времени в течение начального, главного и конечного периодов одного единственного опыта. Для вычисления поправки на теплообмен предложены и другие способы. Но все известные способы вычислений в конечном итоге основаны на нахождении средней по времени температуры калориметрического сосуда в главном периоде опыта (Олейник Б.Н. Точная калориметрия. М., 1973, 2-е изд., с.65-67).The known formula for determining the correction for heat transfer at a constant temperature of the calorimetric shell (isothermal shell) is the formula of Reno-Pfoundler (1866). To use it, it is necessary to determine the temperature of only the calorimetric vessel at regular intervals during the initial, main and final periods of one single experiment. Other methods have been proposed for calculating the heat transfer correction. But all known calculation methods are ultimately based on finding the average time temperature of the calorimetric vessel in the main period of the experiment (Oleinik B.N. Accurate calorimetry. M., 1973, 2nd ed., Pp. 65-67).
В реальных калориметрах с адиабатической оболочкой также приходится вводить поправку на теплообмен, так как полностью устранить его не удается (Васильев Я.В., Мацкевич Н.И. Журнал физ. химии, т.LXII, 1988, №12, с.3172-3179).In real calorimeters with an adiabatic shell, it is also necessary to introduce a correction for heat transfer, since it cannot be completely eliminated (Vasiliev Y.V., Matskevich NI Journal of Physical Chemistry, vol. LXII, 1988, No. 12, p.3172- 3179).
Известен ближайший к заявляемому изобретению по назначению и достигаемому результату бомбовый калориметр для определения теплоты сгорания топлива, содержащий заполненный водой калориметрический сосуд с мешалкой, окруженный изотермической калориметрической оболочкой, датчик температуры калориметрического сосуда, датчик температуры калориметрической оболочки, калориметрическую бомбу и вычислительный блок для определения теплоты сгорания топлива в функции от температурных и временных характеристик калориметрического процесса по методу теплового эквивалента (Пат. США №5322360, G01K 17/00, G01N 25/20, G01N 25/26, 21.06.1994 - прототип). Калориметрическая оболочка данного калориметра представляет собой кожух с двойными стенками, через которые прокачивается вода, проходящая через теплообменник, обдуваемый комнатным воздухом, что обеспечивает относительную стабильность температуры калориметрической оболочки.Known for the purpose and the achieved result, the bomb calorimeter closest to the claimed invention for determining the calorific value of fuel contains a water-filled calorimetric vessel with a stirrer, surrounded by an isothermal calorimetric shell, a temperature sensor of a calorimetric vessel, a temperature sensor of a calorimetric shell, a calorimetric bomb and a computing unit for determining heat fuel as a function of temperature and time characteristics of the calorimetric process thermal equivalent method (US Pat. US No. 5322360, G01K 17/00, G01N 25/20, G01N 25/26, 06/21/1994 - prototype). The calorimetric shell of this calorimeter is a casing with double walls through which water is pumped through a heat exchanger blown with room air, which ensures relative temperature stability of the calorimeter shell.
Недостатками калориметра, выбранного за прототип, являются недостаточная точность калориметрических измерений, так как используемый алгоритм расчета результата содержит систематическую погрешность (что отмечено в тексте патента), а также сложность выполнения изотермической калориметрической оболочки и стабилизации ее температуры.The disadvantages of the calorimeter selected for the prototype are the insufficient accuracy of calorimetric measurements, since the used algorithm for calculating the result contains a systematic error (as noted in the text of the patent), as well as the difficulty of performing an isothermal calorimetric shell and stabilizing its temperature.
Задачей заявляемого изобретения является создание такого калориметра, который обеспечит повышение точности калориметрических измерений и в первых трех вариантах изобретения дополнительно обеспечит упрощение конструкции калориметра.The objective of the invention is the creation of such a calorimeter that will improve the accuracy of calorimetric measurements and in the first three variants of the invention will further simplify the design of the calorimeter.
Решение поставленной задачи достигается предлагаемым бомбовым калориметром для определения теплоты сгорания топлива, содержащим заполненный жидкостью калориметрический сосуд с мешалкой, окруженный калориметрической оболочкой, датчик температуры калориметрического сосуда, калориметрическую бомбу и вычислительный блок для определения теплоты сгорания топлива в функции от температурных и временных характеристик калориметрического процесса по методу теплового эквивалента, в котором, согласно первому варианту изобретения, калориметрическая оболочка выполнена в виде пространственно замкнутого кожуха с высокой теплопроводностью, установленного с зазором вокруг калориметрического сосуда, а вычислительный блок выполнен с реализацией указанной функции по данным о температуре калориметрического сосуда по формуле:The solution to this problem is achieved by the proposed bomb calorimeter for determining the calorific value of the fuel, containing a liquid-filled calorimetric vessel with an agitator, surrounded by a calorimetric shell, a temperature sensor for the calorimetric vessel, a calorimetric bomb and a computing unit for determining the calorific value of the fuel as a function of the temperature and time characteristics of the calorimetric process thermal equivalent method, in which, according to the first embodiment of the invention, calorie The tertiary shell is made in the form of a spatially closed casing with high thermal conductivity, installed with a gap around the calorimetric vessel, and the computing unit is made with the implementation of this function according to the temperature data of the calorimetric vessel according to the formula:
Q1=W1ΔТ1=W1[Tcf-Тci-gi·Δτ+(gi-gf)·Δτ·P],Q 1 = W 1 ΔT 1 = W 1 [T cf -T ci -g i · Δτ + (g i -g f ) · Δτ · P],
где Q1 - измеряемая теплота сгорания по данным о температуре калориметрического сосуда,where Q 1 is the measured calorific value according to the temperature of the calorimetric vessel,
W1 - тепловой эквивалент калориметра для вычисления теплоты сгорания по данным о температуре калориметрического сосуда,W 1 - thermal equivalent of a calorimeter for calculating the calorific value according to the temperature of the calorimetric vessel,
ΔТ1 - исправленный подъем температуры, вычисленный по данным о температуре калориметрического сосуда,ΔТ 1 - corrected temperature rise calculated according to the temperature data of the calorimetric vessel,
Tcf - температура калориметрического сосуда после поджигания образца топлива при наступлении регулярного теплового режима,T cf is the temperature of the calorimetric vessel after ignition of the fuel sample upon the onset of regular thermal conditions,
Tci - температура калориметрического сосуда в момент поджигания образца,T ci is the temperature of the calorimetric vessel at the moment of ignition of the sample,
gi - скорость изменения температуры калориметрического сосуда в момент поджигания образца,g i - the rate of change of temperature of the calorimetric vessel at the moment of ignition of the sample,
Δτ - интервал времени изменения температуры калориметрического сосуда от Tci до Tcf,Δτ is the time interval of the temperature change of the calorimetric vessel from T ci to T cf ,
gf - скорость изменения температуры калориметрического сосуда после поджигания образца при наступлении регулярного теплового режима,g f - the rate of change of temperature of the calorimetric vessel after ignition of the sample upon the onset of regular thermal conditions,
Р - постоянный коэффициент, определяемый при калибровке калориметра из условия минимизации случайной погрешности теплового эквивалента W1 при Δτ=const.P is a constant coefficient determined during calibration of the calorimeter from the condition of minimizing the random error of the thermal equivalent of W 1 at Δτ = const.
Обычно 0,5<Р≤1.0. Как видно из формулы для Q1, данные об изменении температуры сосуда в главном периоде опыта для расчета не используются, что предложено впервые.Usually 0.5 <P≤1.0. As can be seen from the formula for Q 1 , the data on the change in the temperature of the vessel in the main period of the experiment are not used for calculation, which was proposed for the first time.
Решение поставленной задачи достигается также предлагаемым бомбовым калориметром для определения теплоты сгорания топлива, содержащим заполненный жидкостью калориметрический сосуд с мешалкой, окруженный калориметрической оболочкой, датчик температуры калориметрического сосуда, датчик температуры калориметрической оболочки, калориметрическую бомбу и вычислительный блок для определения теплоты сгорания топлива в функции от температурных и временных характеристик калориметрического процесса по методу теплового эквивалента, в котором, согласно второму варианту изобретения, калориметрическая оболочка выполнена в виде пространственно замкнутого кожуха с высокой теплопроводностью, установленного с зазором вокруг калориметрического сосуда, а вычислительный блок выполнен с реализацией указанной функции по данным о температуре калориметрического сосуда и температуре калориметрической оболочки по формуле:The solution of this problem is also achieved by the proposed bomb calorimeter for determining the calorific value of a fuel, containing a liquid-filled calorimetric vessel with an agitator, surrounded by a calorimetric shell, a temperature sensor of a calorimetric vessel, a temperature sensor of a calorimetric shell, a calorimetric bomb and a computing unit for determining the calorific value of fuel as a function of temperature and temporal characteristics of the calorimetric process by the method of thermal equivalent, in Hur, according to a second embodiment of the invention, calorimetric shell is formed as a spatially closed housing with a high thermal conductivity, set with a clearance around the calorimetric vessel and computing unit is adapted to implementation of this function according to the temperature and calorimetric vessel shell temperature of the calorimeter according to the formula:
где Q2 - измеряемая теплота сгорания по данным о температурах калориметрического сосуда и калориметрической оболочки,where Q 2 is the measured heat of combustion according to the temperatures of the calorimetric vessel and the calorimetric shell,
W2 - тепловой эквивалент калориметра для вычисления теплоты сгорания по данным о температурах калориметрического сосуда и калориметрической оболочки,W 2 - thermal equivalent of a calorimeter for calculating the calorific value according to the temperature data of the calorimetric vessel and the calorimetric shell,
ΔТ2 - исправленный подъем температуры, вычисленный по данным о температурах калориметрического сосуда и калориметрической оболочки,ΔT 2 - corrected temperature rise calculated according to the temperature data of the calorimetric vessel and the calorimetric shell,
Tcf - температура калориметрического сосуда после поджигания образца топлива при наступлении регулярного теплового режима,T cf is the temperature of the calorimetric vessel after ignition of the fuel sample upon the onset of regular thermal conditions,
Tci - температура калориметрического сосуда в момент поджигания образца,T ci is the temperature of the calorimetric vessel at the moment of ignition of the sample,
N=Δτ/Δt - число измерений, Δτ - интервал времени изменения температуры калориметрического сосуда от Tci до Tcf, Δt - длительность интервала измерения температур,N = Δτ / Δt is the number of measurements, Δτ is the time interval of the temperature change of the calorimetric vessel from T ci to T cf , Δt is the duration of the temperature measurement interval,
Вn=(Тc-Ta)n - разность температур калориметрического сосуда (Тc) и калориметрической оболочки (Та) после поджигания образца при каждом измерении n,In n = (T c -T a ) n is the temperature difference between the calorimetric vessel (T c ) and the calorimetric shell (T a ) after igniting the sample at each measurement n,
k=(gi-gf)/(Bf-Bi) - константа охлаждения калориметрического сосуда, Вi, Bf - разность температур калориметрического сосуда и калориметрической оболочки в момент поджигания образца и после его поджигания при наступлении регулярного теплового режима.k = (g i -g f ) / (B f -B i ) is the cooling constant of the calorimetric vessel, B i , B f is the temperature difference between the calorimetric vessel and the calorimetric shell at the moment of ignition of the sample and after its ignition upon the occurrence of regular thermal conditions.
Как видно из формулы для Q2, данные о температуре калориметрического сосуда Тc используются для расчета подъема температуры и скорости изменения температуры сосуда в начальном и конечном периодах опыта. Данные о разности температур сосуда и оболочки В=Тc-Та в начальном и конечном периодах опыта используются для расчета константы охлаждения, а в главном периоде опыта эти данные используются для расчета поправки на теплообмен.As can be seen from the formula for Q 2 , the data on the temperature of the calorimetric vessel T c are used to calculate the temperature rise and the rate of change of the temperature of the vessel in the initial and final periods of the experiment. The data on the temperature difference between the vessel and the shell B = T c -T and in the initial and final periods of the experiment are used to calculate the cooling constant, and in the main period of the experiment, these data are used to calculate the correction for heat transfer.
Решение поставленной задачи достигается также предлагаемым бомбовым калориметром для определения теплоты сгорания топлива, содержащим заполненный жидкостью калориметрический сосуд с мешалкой, окруженный калориметрической оболочкой, датчик температуры калориметрического сосуда, датчик температуры калориметрической оболочки, калориметрическую бомбу и вычислительный блок для определения теплоты сгорания топлива в функции от температурных и временных характеристик калориметрического процесса по методу теплового эквивалента, в котором, согласно третьему варианту изобретения, калориметрическая оболочка выполнена в виде пространственно замкнутого кожуха с высокой теплопроводностью, установленного с зазором вокруг калориметрического сосуда, а микропроцессорный вычислительный блок выполнен с реализацией указанной функции по данным о температуре калориметрического сосуда и температуре калориметрической оболочки по формуле:The solution of this problem is also achieved by the proposed bomb calorimeter for determining the calorific value of a fuel, containing a liquid-filled calorimetric vessel with an agitator, surrounded by a calorimetric shell, a temperature sensor of a calorimetric vessel, a temperature sensor of a calorimetric shell, a calorimetric bomb and a computing unit for determining the calorific value of fuel as a function of temperature and temporal characteristics of the calorimetric process by the method of thermal equivalent, in Hur, according to a third embodiment of the invention, calorimetric shell is formed as a spatially closed housing with a high thermal conductivity, set with a clearance around the calorimeter vessel and the microprocessor computing unit configured to implementation of this function according to the temperature and calorimetric vessel shell temperature of the calorimeter according to the formula:
Q3=(W1ΔТ1+W2ΔТ2)/2,Q 3 = (W 1 ΔT 1 + W 2 ΔT 2 ) / 2,
где Q3 - измеряемая теплота сгорания,where Q 3 is the measured heat of combustion,
W1ΔT1=W1[Tcf-Tci-gi·Δτ+(gi-gf)·Δτ·P] (значения аргументов функции приведены выше в формуле для Q1),W 1 ΔT 1 = W 1 [T cf -T ci -g i · Δτ + (g i -g f ) · Δτ · P] (the values of the arguments of the function are given above in the formula for Q 1 ),
Расчет теплоты сгорания как средней величины двух теплот сгорания, вычисленных по разным формулам с использованием как одинаковых, так и различных температурных и временных данных дополнительно повышает точность измерения, так как уменьшает методическую и случайную погрешности измерения.Calculation of the calorific value as the average of the two calorific values calculated by different formulas using the same or different temperature and time data additionally increases the measurement accuracy, as it reduces the methodological and random measurement errors.
Решение поставленной задачи достигается также предлагаемым бомбовым калориметром для определения теплоты сгорания топлива, содержащим заполненный жидкостью калориметрический сосуд с мешалкой, окруженный изотермической калориметрической оболочкой, датчик температуры калориметрического сосуда, калориметрическую бомбу и вычислительный блок для определения теплоты сгорания топлива в функции от температурных и временных характеристик калориметрического процесса по методу теплового эквивалента, в котором, согласно четвертому варианту изобретения, вычислительный блок выполнен с реализацией указанной функции по формуле:The solution of this problem is also achieved by the proposed bomb calorimeter for determining the calorific value of the fuel, containing a liquid-filled calorimetric vessel with an agitator, surrounded by an isothermal calorimetric shell, a temperature sensor for the calorimetric vessel, a calorimetric bomb and a computing unit for determining the calorific value of the fuel as a function of the temperature and time characteristics of the calorimetric thermal equivalent method, in which, according to the fourth variant the invention, the calculation unit is adapted to implementation of said functions by the formula:
Q4=(W1ΔT1+W4ΔT4)/2,Q 4 = (W 1 ΔT 1 + W 4 ΔT 4 ) / 2,
где Q4 - измеряемая теплота сгорания по данным о температуре калориметрического сосуда,where Q 4 is the measured calorific value according to the temperature of the calorimetric vessel,
W1ΔТ1=W1[Tcf-Tci-gi·Δτ+(gi-gf)·Δτ·P] (значения аргументов функции приведены выше в формуле для Q1),W 1 ΔT 1 = W 1 [T cf -T ci -g i · Δτ + (g i -g f ) · Δτ · P] (the values of the arguments of the function are given above in the formula for Q 1 ),
W4ΔТ4=W4·(Tcf-Tci+ΔТ*), где ΔТ* - поправка на теплообмен, вычисленная по данным о температуре калориметрического сосуда по формуле Реньо-Пфаундлера (Олейник Б.Н. Точная калориметрия. М., 1973, 2-е изд., формула (V.12) на стр.67) в виде:W 4 ΔТ 4 = W 4 · (T cf -T ci + ΔТ *), where ΔТ * is the heat transfer correction calculated from the temperature data of the calorimetric vessel according to the Renyau-Pfoundler formula (Oleinik B.N. Precise calorimetry. M. , 1973, 2nd ed., Formula (V.12) on p. 67) in the form:
(значения аргументов функции приведены выше в формуле для Q2).(the values of the function arguments are given above in the formula for Q 2 ).
Решение поставленной задачи достигается также предлагаемым бомбовым калориметром для определения теплоты сгорания топлива, содержащим заполненный жидкостью калориметрический сосуд с мешалкой, окруженный калориметрической оболочкой, датчик температуры калориметрического сосуда, датчик температуры калориметрической оболочки, калориметрическую бомбу и вычислительный блок для определения теплоты сгорания топлива в функции от температурных и временных характеристик калориметрического процесса по методу теплового эквивалента, в котором, согласно пятому варианту изобретения, калориметрическая оболочка выполнена адиабатической, а вычислительный блок выполнен с реализацией указанной функции по данным о температуре калориметрического сосуда и температуре калориметрической оболочки по формуле:The solution of this problem is also achieved by the proposed bomb calorimeter for determining the calorific value of a fuel, containing a liquid-filled calorimetric vessel with an agitator, surrounded by a calorimetric shell, a temperature sensor of a calorimetric vessel, a temperature sensor of a calorimetric shell, a calorimetric bomb and a computing unit for determining the calorific value of fuel as a function of temperature and temporal characteristics of the calorimetric process by the method of thermal equivalent, in Hur, according to a fifth embodiment of the invention, the sheath is made adiabatic calorimeter, and a computing unit configured to implementation of this function according to the temperature and calorimetric vessel shell temperature of the calorimeter according to the formula:
Q5=(W1ΔT1+W2ΔT2)/2,Q 5 = (W 1 ΔT 1 + W 2 ΔT 2 ) / 2,
где Q5 - измеряемая теплота сгорания по данным о температурах калориметрического сосуда и калориметрической оболочки,where Q 5 is the measured heat of combustion according to the temperatures of the calorimetric vessel and the calorimetric shell,
Все предложенные варианты изобретения обеспечивают повышение точности измерений. Первые три варианта дополнительно обеспечивают существенное упрощение конструкции калориметра.All proposed variants of the invention provide improved measurement accuracy. The first three options additionally provide a significant simplification of the calorimeter design.
На фиг.1 схематически изображен бомбовый калориметр для любого варианта изобретения (с двумя датчиками температуры - на калориметрическом сосуде и на калориметрической оболочке); на фиг.2 - типичный график изменения температуры калориметрического сосуда (Тc) и калориметрической оболочки (Та) в процессе определения теплоты сгорания образца топлива; на фиг.3 - упрощенная схема взаимодействия калориметра и вычислительного блока (ВБ) применительно к первому варианту изобретения - с использованием для расчета теплоты сгорания топлива только одного датчика температуры (на калориметрическом сосуде); на фиг.4 - схема взаимодействия калориметр - ВБ применительно ко второму варианту с использованием для расчета теплоты сгорания топлива двух датчиков температуры (на калориметрическом сосуде и калориметрической оболочке); на фиг.5 - то же для случая, когда ВБ выполнен с реализацией определения теплоты сгорания топлива как средней величины от двух вычислений с использованием, соответственно, одного и двух датчиков температуры (третий вариант изобретения); на фиг.6 - схема взаимодействия калориметр - ВБ применительно к четвертому варианту изобретения с изотермической калориметрической оболочкой; на фиг.7 - схема взаимодействия калориметр - ВБ применительно к пятому варианту с адиабатической калориметрической оболочкой.Figure 1 schematically shows a bomb calorimeter for any variant of the invention (with two temperature sensors - on a calorimetric vessel and on a calorimetric shell); figure 2 is a typical graph of the temperature change of the calorimetric vessel (T c ) and the calorimetric shell (T a ) in the process of determining the calorific value of the fuel sample; figure 3 is a simplified diagram of the interaction of the calorimeter and the computing unit (WB) in relation to the first embodiment of the invention - using to calculate the heat of combustion of fuel only one temperature sensor (on the calorimeter vessel); figure 4 is a diagram of the interaction of the calorimeter - WB in relation to the second option using two temperature sensors for calculating the calorific value of fuel (on a calorimetric vessel and a calorimetric shell); figure 5 is the same for the case when the WB is implemented with the implementation of determining the heat of combustion of fuel as an average value from two calculations using, respectively, one and two temperature sensors (third embodiment of the invention); Fig.6 is a diagram of the interaction of the calorimeter - WB in relation to the fourth variant of the invention with an isothermal calorimetric shell; 7 is a diagram of the interaction of the calorimeter - WB in relation to the fifth embodiment with an adiabatic calorimetric shell.
Бомбовый калориметр для определения теплоты сгорания топлива согласно изобретению содержит (фиг.1, 3-7): заполненный жидкостью 1 (водой) калориметрический сосуд 2 с мешалкой 3, имеющей магнитный привод 4. Калориметрический сосуд 2 окружен калориметрической оболочкой 5. Калориметрическая оболочка 5 может быть выполнена в виде пространственно замкнутого кожуха с высокой теплопроводностью, установленного с зазором вокруг калориметрического сосуда 2 (фиг.3-5), или изотермической (фиг.6) или адиабатической (фиг.7). Внутри калориметрического сосуда 2 устанавливается калориметрическая бомба 6 с образцом топлива, теплоту сгорания которого требуется определить. В верхней части калориметрического сосуда 2 и калориметрической оболочки 5 выполнены снабженные крышками 7 проемы для пропуска калориметрической бомбы 6 (см. фиг.1). На стенках калориметрического сосуда 2 и калориметрической оболочки 5 установлены датчики температуры 8 и 9 соответственно. Калориметр согласно изобретению содержит также вычислительный блок (ВБ) 10 (фиг.3-7) для вычисления теплоты сгорания топлива в функции от температурных и временных характеристик калориметрического процесса.The bomb calorimeter for determining the calorific value of fuel according to the invention contains (Figs. 1, 3-7): a calorimetric vessel 2 filled with liquid 1 (water) with an agitator 3 having a magnetic drive 4. Calorimetric vessel 2 is surrounded by a
Бомбовый калориметр согласно изобретению работает следующим образом. Перед началом опыта, например, после предыдущего измерения, калориметрический сосуд 2 охлаждают с помощью холодной болванки (на чертеже не показана), устанавливаемой вместо калориметрической бомбы 6, приблизительно на столько градусов, на сколько градусов повышается его температура в опыте. Далее в калориметрический сосуд 2 устанавливают снаряженную образцом исследуемого топлива калориметрическую бомбу 6, закрывают крышки 7 и через промежуток времени, не меньший длительности главного периода опыта, проводят калориметрический опыт так, как это принято для калориметров с изотермической оболочкой.The bomb calorimeter according to the invention operates as follows. Before the start of the experiment, for example, after the previous measurement, the calorimetric vessel 2 is cooled using a cold blank (not shown in the drawing) installed instead of the calorimetric bomb 6, by approximately as many degrees as its temperature increases in the experiment. Next, a calorimetric bomb 6 equipped with a sample of the studied fuel is installed in the calorimetric vessel 2, the caps 7 are closed, and after a period of time not less than the duration of the main experiment period, a calorimetric experiment is carried out as is customary for calorimeters with an isothermal shell.
Во время опыта, согласно варианту 1, вычислительный блок 10 осуществляет регистрацию температуры только по показанию датчика 8 калориметрического сосуда 2 и только в начальном (от τ1 до τ2) и конечном (от τ3 до τ4) периодах опыта. На основании полученных данных ВБ 10 (фиг.3) рассчитывает значение Q1 по соответствующей указанной выше формуле. Таким образом, калориметр позволяет определять теплоту сгорания образца топлива без стабилизации температуры калориметрической оболочки и использовать только один высокочувствительный датчик температуры 8, что существенно упрощает и удешевляет конструкцию калориметра с одновременным повышением точности измерения.During the experiment, according to
Работа калориметра, выполненного по второму варианту изобретения, происходит аналогичным образом за исключением схемы измерений и функционирования ВБ (фиг.4). Второй вариант обеспечивает возможность проводить еще более точные калориметрические измерения также без необходимости стабилизации температуры калориметрической оболочки, но температура калориметрической оболочки измеряется. Для реализации измерений по этому варианту необходимо, чтобы датчик температуры 9 на калориметрической оболочке 5 был таким же высокочувствительным, как датчик температуры 8 калориметрического сосуда 2. В течение всего времени калориметрического опыта ВБ 10 регистрирует температуры Тc калориметрического сосуда и Тa калориметрической оболочки. На основании полученных данных вычислительный блок 10 рассчитывает значение Q2 по соответствующей вышеуказанной формуле. Дополнительное повышение точности обусловлено более строгим учетом теплообмена при вычислении исправленного подъема температуры.The operation of the calorimeter, made according to the second embodiment of the invention, occurs in a similar manner with the exception of the measurement circuit and the functioning of the WB (figure 4). The second option provides the ability to carry out even more accurate calorimetric measurements also without the need to stabilize the temperature of the calorimetric shell, but the temperature of the calorimetric shell is measured. To carry out measurements according to this option, it is necessary that the
Работа калориметра, выполненного по третьему варианту изобретения, происходит аналогичным образом за исключением схемы измерений и функционирования ВБ (фиг.5). Третий вариант обеспечивает возможность проводить еще более точные калориметрические измерения также без необходимости стабилизации температуры калориметрической оболочки. В течение всего времени калориметрического опыта ВБ 10 регистрирует температуры Тc калориметрического сосуда и Та калориметрической оболочки. На основании полученных данных вычислительный блок 10 рассчитывает значение Q2 по соответствующей вышеуказанной формуле. Кроме того, значения температуры Тс калориметрического сосуда в начальном (от τ1 до τ2) и конечном (от τ3 до τ4) периодах опыта ВБ 10 использует для расчета Q1 по соответствующей указанной выше формуле, а измеряемая теплота сгорания Q3 вычисляется как средняя из двух теплот сгорания, рассчитанных разными способами на основании единственного измерения, что существенно повышает точность измерения за счет статистического уменьшения погрешностей измерения. Кроме того, как и в первых двух вариантах изобретения, упрощается конструкция прибора.The operation of the calorimeter, made according to the third embodiment of the invention, occurs in a similar manner with the exception of the measurement circuit and the functioning of the WB (figure 5). The third option provides the ability to carry out even more accurate calorimetric measurements also without the need to stabilize the temperature of the calorimetric shell. Throughout the entire time of the calorimetric experiment,
Работа калориметра, выполненного по четвертому и пятому вариантам изобретения - с изотермической или адиабатической калориметрической оболочкой соответственно, происходит по алгоритмам, присущим калориметрам с изотермической или адиабатической калориметрической оболочкой, за исключением схемы измерений и функционирования ВБ 10 (фиг.6 и 7). ВБ производит расчет измеряемой теплоты сгорания - Q4 или Q5 - как средней из двух теплот сгорания, рассчитанных разными способами на основании единственного измерения. Величина постоянного коэффициента Р может быть выбрана равным единице. Использование двух способов расчета в четвертом и пятом вариантах изобретения позволяет повысить точность измерения за счет статистического уменьшения погрешностей измерения.The operation of the calorimeter, made according to the fourth and fifth variants of the invention, with an isothermal or adiabatic calorimetric shell, respectively, occurs according to the algorithms inherent in calorimeters with an isothermal or adiabatic calorimetric shell, with the exception of the measurement circuit and the functioning of WB 10 (Figs. 6 and 7). WB calculates the measured heat of combustion - Q 4 or Q 5 - as the average of the two heats of combustion, calculated in different ways on the basis of a single measurement. The value of the constant coefficient P can be chosen equal to unity. The use of two calculation methods in the fourth and fifth embodiments of the invention improves the accuracy of the measurement by statistically reducing the measurement errors.
Таким образом, предлагаемый калориметр обеспечивает повышение точности калориметрических измерений, а в первых трех вариантах изобретения дополнительно обеспечивает упрощение конструкции калориметра.Thus, the proposed calorimeter improves the accuracy of calorimetric measurements, and in the first three variants of the invention further provides a simplification of the design of the calorimeter.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007111363/28A RU2334961C1 (en) | 2007-03-28 | 2007-03-28 | Bomb calorimeter for determination of fuel heating power (versions) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007111363/28A RU2334961C1 (en) | 2007-03-28 | 2007-03-28 | Bomb calorimeter for determination of fuel heating power (versions) |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2334961C1 true RU2334961C1 (en) | 2008-09-27 |
Family
ID=39929064
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007111363/28A RU2334961C1 (en) | 2007-03-28 | 2007-03-28 | Bomb calorimeter for determination of fuel heating power (versions) |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2334961C1 (en) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103913480A (en) * | 2012-12-28 | 2014-07-09 | 鹤壁市天龙煤质仪器有限公司 | Method for allowing calorimeter to maintain constant temperature by utilizing vertical refrigeration |
| RU2529664C1 (en) * | 2013-07-11 | 2014-09-27 | Ярослав Олегович Иноземцев | Calorimeter of alternating temperature (versions) |
| RU182474U1 (en) * | 2017-10-16 | 2018-08-20 | Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии | Calorimetric Installation |
| RU2707981C1 (en) * | 2019-05-16 | 2019-12-03 | Дмитрий Владимирович Лебедев | Calorimeter |
| RU2713001C1 (en) * | 2019-04-23 | 2020-02-03 | Алексей Вячеславович Иноземцев | Variable-temperature bomb calorimeter for determining specific volumetric combustion heat of combustible gas |
| RU2717141C1 (en) * | 2019-10-17 | 2020-03-18 | Дмитрий Владимирович Лебедев | Calorimeter |
| RU2717140C1 (en) * | 2019-10-17 | 2020-03-18 | Дмитрий Владимирович Лебедев | Calorimeter |
-
2007
- 2007-03-28 RU RU2007111363/28A patent/RU2334961C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| С.Н.Гаджиев. Бомбовая калориметрия. - М.: Химия, 1988. * |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103913480A (en) * | 2012-12-28 | 2014-07-09 | 鹤壁市天龙煤质仪器有限公司 | Method for allowing calorimeter to maintain constant temperature by utilizing vertical refrigeration |
| RU2529664C1 (en) * | 2013-07-11 | 2014-09-27 | Ярослав Олегович Иноземцев | Calorimeter of alternating temperature (versions) |
| RU182474U1 (en) * | 2017-10-16 | 2018-08-20 | Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии | Calorimetric Installation |
| RU2713001C1 (en) * | 2019-04-23 | 2020-02-03 | Алексей Вячеславович Иноземцев | Variable-temperature bomb calorimeter for determining specific volumetric combustion heat of combustible gas |
| RU2707981C1 (en) * | 2019-05-16 | 2019-12-03 | Дмитрий Владимирович Лебедев | Calorimeter |
| RU2717141C1 (en) * | 2019-10-17 | 2020-03-18 | Дмитрий Владимирович Лебедев | Calorimeter |
| RU2717140C1 (en) * | 2019-10-17 | 2020-03-18 | Дмитрий Владимирович Лебедев | Calorimeter |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2334961C1 (en) | Bomb calorimeter for determination of fuel heating power (versions) | |
| Fowler | A third generation water bath based blackbody source | |
| US20050190813A1 (en) | Differential scanning calorimeter (DSC) with temperature controlled furnace | |
| US5547282A (en) | Calorimetric measuring apparatus | |
| RU2529664C1 (en) | Calorimeter of alternating temperature (versions) | |
| D’Avignon et al. | Assessment of T-history method variants to obtain enthalpy–temperature curves for phase change materials with significant subcooling | |
| CN105157844B (en) | A kind of thermodynamic temperature measurement method of nuclear radiation environment | |
| Jaremkiewicz | Accurate measurement of unsteady state fluid temperature | |
| JP2005098982A (en) | Electronic clinical thermometer | |
| Bovesecchi et al. | Critical analysis of dual-probe heat-pulse technique applied to measuring thermal diffusivity | |
| Žužek et al. | Calibration of Air Thermometers in a Climatic Chamber and Liquid Baths | |
| RU182474U1 (en) | Calorimetric Installation | |
| CN100394168C (en) | Liquid nitrogen gasification scanning calorimetry method and liquid nitrogen gasification calorimeter | |
| Naruke et al. | Standardizing Heat Pulse Probe measurements for thermal property determination using ice and water | |
| SE1050545A1 (en) | Temperature measurement system and method for a temperature measurement system comprising at least one thermocouple | |
| JPS60169729A (en) | Calibrating method of temperature sensitive element and temperature measuring method using temperature sensitive element | |
| RU2762534C1 (en) | Method for determining heat transfer coefficient of materials and device for its implementation | |
| Canagaratna et al. | Calculation of temperature rise in calorimetry | |
| RU2809939C1 (en) | Method for determining reduced cooled mass of ir receivers and their thermal models | |
| KR100954197B1 (en) | Device for calculating convective heat transfer coefficient and method thereof | |
| RU2647504C1 (en) | Method of dynamic grading of thermometers of resistance | |
| RU2389991C2 (en) | Method of eliminating temperature fluctuations in ambient medium of thermal-conductivity vacuum gauge and device for realising said method | |
| Span et al. | Measurement uncertainty in calibration and compliancy testing of PCR and qPCR thermal cyclers | |
| Venkateshan et al. | Measurements of Temperature | |
| RU2556290C1 (en) | Method of determination of thermophysical properties of solid materials |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200329 |