RU2421697C2 - Устройство камеры для сжигания твердого топлива в калориметре при стандартных условиях - Google Patents

Устройство камеры для сжигания твердого топлива в калориметре при стандартных условиях Download PDF

Info

Publication number
RU2421697C2
RU2421697C2 RU2009128395/06A RU2009128395A RU2421697C2 RU 2421697 C2 RU2421697 C2 RU 2421697C2 RU 2009128395/06 A RU2009128395/06 A RU 2009128395/06A RU 2009128395 A RU2009128395 A RU 2009128395A RU 2421697 C2 RU2421697 C2 RU 2421697C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
chamber
combustion chamber
combustion
solid fuel
metal
Prior art date
Application number
RU2009128395/06A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2009128395A (ru
Inventor
Игорь Марсельевич Ветров (RU)
Игорь Марсельевич Ветров
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный университет"
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 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный университет" filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный университет"
Priority to RU2009128395/06A priority Critical patent/RU2421697C2/ru
Publication of RU2009128395A publication Critical patent/RU2009128395A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2421697C2 publication Critical patent/RU2421697C2/ru

Links

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)

Abstract

Изобретение направлено на упрощение конструкции устройства и определение высшей рабочей теплотворной способности твердого топлива при стандартных условиях. Это достигается тем, что устройство камеры для сжигания твердого топлива в калориметре при стандартных условиях, содержащее металлическую камеру сгорания с опорными ножками, герметично присоединенную ко дну камеры сгорания уплотнительную металлическую крышку с металлическими электродами, с токоподводами, со спиралью накаливания, с чашечкой для сжигания образца твердого топлива, дополнительно снабжено герметично укрепленной сверху к камере сгорания металлической гофрированной камерой, вставленной во внутрь камеры сгорания кислородоподводящей трубкой с клапаном, вставленным во внутрь камеры сгорания электронагревателем с токоподводами, герметично присоединенными сверху на гофрированную камеру и к нижней боковой части корпуса камеры сгорания смотровыми окнами из термостойкого стекла, отходящим от нижней горловины камеры сгорания газоотводящим патрубком с клапаном. Изобретение может использоваться в научно-исследовательских и инженерно-технических работах по экспериментальному определению высшей рабочей теплотворной способности твердого топлива методом калориметрии сжигания в закрытой кислородной камере при стандартных условиях. 1 ил.

Description

Предлагаемое изобретение относится к области экспериментального определения высшей рабочей теплотворной способности твердого топлива (древесный уголь, каменный уголь, торф, древесина, растительная солома и др.) методом калориметрии сжигания в закрытой кислородной камере при стандартных условиях (298,15 K и 1 атм).
Известно устройство [1, 2, 3, 4] камеры - калориметрическая бомба Бертло для сжигания твердого топлива в калориметре, содержащее металлическую камеру сгорания с опорными ножками, герметично присоединенную ко дну камеры сгорания уплотнительную металлическую крышку с металлическими электродами, с токоподводами, со спиралью накаливания, с чашечкой для сжигания образца твердого топлива.
Основными недостатками известного устройства [1, 2, 3, 4] являются:
- дороговизна и сложная конструкция калориметрической бомбы Бертло для достижения надежной герметичности при заполнении окислителем топлива - газом кислородом до 25-30, атм и сжигании топлива;
- определение теплотворной способности топлива производится при «бомбовых условиях» и поэтому применяется поправка Уошберна для пересчета на стандартные условия, ввод которой затруднен при неизвестном химическом составе топлива;
- отсутствие визуального наблюдения за процессом горения топлива;
- в несколько раз более длительный анализ газообразных продуктов из-за большей массы сжигаемого топлива (0,5-1 г).
Предлагаемое устройство камеры для сжигания твердого топлива в калориметре при стандартных условиях дополнительно снабжено герметично укрепленной сверху к камере сгорания металлической гофрированной камерой, вставленной во внутрь камеры сгорания кислородоподводящей трубкой с клапаном, вставленным во внутрь камеры сгорания электронагревателем с токоподводами, герметично присоединенными сверху на гофрированную камеру и к нижней боковой части корпуса камеры сгорания смотровыми окнами из термостойкого стекла, отходящим от нижней горловины камеры сгорания газоотводящим патрубком с клапаном.
Технический результат изобретения состоит в упрощении конструкции устройства и прецизионном определении высшей рабочей теплотворной способности твердого топлива при стандартных условиях.
Для достижения указанного технического результата устройство камеры для сжигания твердого топлива в калориметре при стандартных условиях, содержащее металлическую камеру сгорания с опорными ножками, герметично присоединенную ко дну камеры сгорания уплотнительную металлическую крышку с металлическими электродами, с токоподводами, со спиралью накаливания, с чашечкой для сжигания образца твердого топлива, дополнительно снабжено герметично укрепленной сверху к камере сгорания металлической гофрированной камерой, вставленной во внутрь камеры сгорания кислородоподводящей трубкой с клапаном, вставленным во внутрь камеры сгорания электронагревателем с токоподводами, герметично присоединенными сверху на гофрированную камеру и к нижней боковой части корпуса камеры сгорания смотровыми окнами из термостойкого стекла, отходящим от нижней горловины камеры сгорания газоотводящим патрубком с клапаном.
На чертеже схематично изображено устройство камеры для сжигания твердого топлива в калориметре при стандартных условиях.
Устройство камеры для сжигания твердого топлива в калориметре при стандартных условиях содержит металлическую камеру сгорания 3 с опорными ножками 15 и «ушками» 19, герметично присоединенную ко дну камеры сгорания 3 уплотнительную металлическую крышку 13 с металлическими электродами 8, с токоподводами 12, со спиралью накаливания 5, с чашечкой 16 для сжигания запала 6 и образца твердого топлива 17, герметично укрепленную сверху к камере сгорания металлическую гофрированную камеру 2, вставленную во внутрь камеры сгорания 3 кислородоподводящую трубку 4 с клапаном 9, вставленный во внутрь камеры сгорания 3 электронагреватель 18 с токоподводами 14, герметично присоединенные сверху на гофрированную камеру 2 и к нижней боковой части корпуса камеры сгорания 3 смотровые окна 1, 7 из термостойкого стекла, отходящий от нижней горловины камеры сгорания 3 газоотводящий патрубок 11 с клапаном 10.
Калориметрический эксперимент проводится следующим образом.
Предварительно определяется энергетический эквивалент (Е, Дж/К) калориметра, т.е. количество тепловой энергии для нагрева калориметрической системы на 1 K, с помощью электронагревателя 18 по закону Джоуля-Ленца:
Q=IUτ,
где Q - количество энергии, Дж;
I - сила тока, А;
U - напряжение на концах нагревателя, В;
τ - время пропускания тока, с.
Энергетический эквивалент определяется по формуле:
Е=Q/ΔТ(испр),
где ΔT(испр) - исправленный скачок температуры калориметрической системы после нагрева электронагревателем 18.
Для экспериментального определения энергетического эквивалента камера сгорания 3 с устройствами без образца сжигаемого топлива 17 и запала 6 помещается в калориметр, например, типа В-08МА с калориметрической жидкостью (дистиллированная вода) постоянной массы. Калориметр выводится на температурный режим с температурой 298,15-298,50 K так, чтобы температура калориметрической жидкости в калориметре повышалась (за счет трения мешалки) не более чем на 0,001-0,002 K через каждые 30 с. В начальном периоде эксперимента через каждые 30 с записывается 20 показаний температуры калориметрической жидкости с точностью до 0,0001 K, измеряемой термометром сопротивления и регистрируемой на цифровом вольтметре, например, Щ1516. Причем изменения напряжения на вольтметре в вольтах численно равны изменению температуры в Кельвинах (Цельсиях). На 21 отсчете включается в электросеть электронагреватель 17, к которому присоединены стандартные амперметр, мост сопротивления и вольтметр с тем условием, чтобы рекомендуемый скачок температуры калориметрической жидкости достиг 1-1,5 K. При достижении 60-90 с по стандартному измерителю времени электронагреватель 18 отключается от электросети. В главном периоде, начиная с 21 отсчета, записывается температура через каждые 30 с до достижения максимальной величины. С момента падения температуры начинается запись температуры конечного периода с 20 показаниями через каждые 30 с.
Эксперимент по определению энергетического эквивалента проводится не менее 10 раз, из которых отбираются 6 наиболее воспроизводимых величин и рассчитывается его средняя величина и абсолютная погрешность измерения. Причем получаемые величины энергетического эквивалента и теплотворной способности топлива в интервале температур 298-303 K практически не отличаются от полученных при стандартной температуре.
Эксперимент по сжиганию твердого топлива в кислородной камере 3 проводится при стандартных условиях следующим образом.
На прецизионных весах, например, ВЛР-200 взвешивается образец топлива 17 массой не более 0,1-0,2 г и запал 6 из хлопчатобумажной нити массой 0,001-0,002 г с точностью до 0,0001 г. Образец топлива 17 помещается в предварительно взвешенную металлическую чашку 16 из платинированной стали. От образца топлива 17 на нихромовую спираль накаливания 5 отводится запал 6. Уплотнительная крышка 13 с образцом топлива 17 и запалом 6 герметично ввинчивается в нижнюю горловину камеры сгорания 3. Открываются клапаны 9, 10 кислородоподводящей трубки 4 и газоотводящего патрубка 11. При помощи соединительных и очистительных устройств из кислородного баллона по трубке 4 в камеру сгорания 3 подается газ кислород, который выходит наружу из камеры сгорания 3 по патрубку 11. В течение трех минут производится «промывка» камеры сгорания 3 от остатков воздуха. Затем закрывается клапан 10. При этом допускается расширение, подъем по высоте гофрированной камеры 2 на 1/3 максимальной величины. Затем закрываются клапан 9 трубки 4, кран кислородного баллона и от окончания трубки 4 отсоединяются соединительные устройства. Общий объем газа кислорода в камере сгорания 3 и гофрированной камере 2 для данной навески образца топлива 17 равен порядка 1,2-1,3 л.
Перед проведением эксперимента в калориметре производится визуальное наблюдение или съемка с помощью специальной кинокамеры процесса горения образца топлива 17 в камере сгорания 3 через смотровые окна 1, 7.
Для этого камера сгорания 3 помещается в стеклянный аквариум с дистиллированной водой. На токоподводы 12 подается разряд с конденсаторного устройства. Нихромовая спираль накаливания 5 накаляется до красна, но не перегорает и выделяет тепловую энергию порядка 2-2,5 Дж. От нихромовой спирали 5 загораются запал 6 и затем образец топлива 17. Если топливо не достигает полноты сгорания, то выясняют причину и совершенствуют методику эксперимента. В случае достижения полноты сгорания топлива 17 в камере сгорания 3 приступают к аналогичной подготовке для проведения эксперимента в калориметре.
Вновь подготовленная камера сгорания 3 с образцом сжигаемого топлива 17 помещается в калориметр с калориметрической жидкостью.
В начальном периоде эксперимента проводятся аналогичные измерения температуры калориметрической жидкости калориметра, которые проводились при определении энергетического эквивалента.
В главном периоде эксперимента на 21 измерении температуры на спираль накаливания 5 с конденсаторного устройства подается разряд, что приводит к поджигу запала 6 и образца топлива 17. Сжигаемая данная масса топлива (0,1-0,2 г) не обеспечивает достаточного скачка температуры (0,7-1,5 K) калориметрической жидкости, а сжигаемая масса топлива более 0,25 г не обеспечивает его полноты сгорания в предлагаемом устройстве при стандартных условиях. Поэтому после 22-го измерения температуры на 60-90 с включается электронагреватель с точно известной выделяемой тепловой энергией и абсолютной погрешностью измерения не более 0,1-0,3%. До конца главного и конечного периодов производятся измерения температуры также через каждые 30 с.
При проведении эксперимента гофрированная камера 2 служит для поддержания газового давления в камере сгорания 3 в пределах 1 атм. Если процесс горения топлива 17 сопровождается с увеличением газового объема в камере сгорания 3, то гофрированная камера 2 расширяется. Если процесс горения топлива 17 сопровождается с уменьшением газового объема в камере сгорания 3, то гофрированная камера 2 сужается. В случае без изменения газового объема в камере сгорания 3 гофрированная камера 2 остается в исходном положении.
После окончания эксперимента камера сгорания 3 извлекается из калориметра с помощью металлического «коромысла», вставляемого в «ушки» 19 камеры сгорания 3. Проводится визуальный осмотр результата сгорания топлива 17 в камере сгорания 3 через смотровые окна 1, 7. Если через смотровые окна 1,7 в камере сгорания 3 видны налеты сажи и продукты неполного сгорания, то эксперимент бракуется. В случае полного сгорания топлива 17 в камере сгорания 3 к патрубку 11 присоединяется аппарат для газового анализа продуктов сгорания. По минимально допускаемому содержанию побочного газообразного продукта - угарного газа судят о полноте сгорания топлива 17.
Аналогично определению энергетического эквивалента калориметра производится воспроизводимость эксперимента по сжиганию топлива 17 не менее 10 раз, из которых отбираются 6 наиболее удачных результатов. Допустимая абсолютная погрешность измерений теплотворной способности твердого топлива принимается равной в пределах ±0,1-0,5%.
Экспериментальная высшая рабочая теплотворная способность топлива при стандартных условиях определяется по формуле:
Q(T)=(ЕΔТ(испр)-Q(1)-Q(2)-Q(3)-Q(4)+Q(5))/m(T), Дж/г,
где Q(1) - выделяемая энергия при нагреве электронагревателя 18, Дж;
Q(2) - выделяемая энергия при накале нихромовой спирали 5, Дж;
Q(3) - выделяемая энергия при сжигании запала 6, Дж;
Q(4) - выделяемая энергия при образовании побочного продукта - водного раствора азотной кислоты, Дж;
Q(5) - поглощаемая энергия при образовании допустимого некоторого количества побочного продукта -недогоревшего углерода, Дж;
м(Т) - масса образца сжигаемого твердого топлива 17, г.
Источники информации:
1. Волков В.А., Вонский В.Е., Кузнецова Г.И. Выдающиеся химики мира. М.: изд-во «ВШ», 1991. - 656 с.
2. Гаджиев С.Н. Бомбовая калориметрия. М.: изд-во «Химия», 1988. - 188 с.
3. Леонидов В.Я., Медведев В.А. Фторная калориметрия. Изд-во «Наука», 1978. - С.87-93.
4. Колесов В.П. Основы термохимии. М.: изд-во МГУ, 1996. - 205 с.

Claims (1)

  1. Устройство камеры для сжигания твердого топлива в калориметре при стандартных условиях, содержащее металлическую камеру сгорания с опорными ножками, герметично присоединенную ко дну камеры сгорания уплотнительную металлическую крышку с металлическими электродами, с токоподводами, со спиралью накаливания, с чашечкой для сжигания образца твердого топлива, отличающееся тем, что оно снабжено герметично укрепленной сверху к камере сгорания металлической гофрированной камерой, вставленной во внутрь камеры сгорания кислородоподводящей трубкой с клапаном, вставленным во внутрь камеры сгорания электронагревателем с токоподводами, герметично присоединенными сверху на гофрированную камеру и к нижней боковой части корпуса камеры сгорания смотровыми окнами из термостойкого стекла, отходящим от нижней горловины камеры сгорания газоотводящим патрубком с клапаном.
RU2009128395/06A 2009-07-22 2009-07-22 Устройство камеры для сжигания твердого топлива в калориметре при стандартных условиях RU2421697C2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009128395/06A RU2421697C2 (ru) 2009-07-22 2009-07-22 Устройство камеры для сжигания твердого топлива в калориметре при стандартных условиях

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009128395/06A RU2421697C2 (ru) 2009-07-22 2009-07-22 Устройство камеры для сжигания твердого топлива в калориметре при стандартных условиях

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2009128395A RU2009128395A (ru) 2011-01-27
RU2421697C2 true RU2421697C2 (ru) 2011-06-20

Family

ID=44738275

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009128395/06A RU2421697C2 (ru) 2009-07-22 2009-07-22 Устройство камеры для сжигания твердого топлива в калориметре при стандартных условиях

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2421697C2 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2651355C1 (ru) * 2016-12-30 2018-04-19 Государственный научный центр Российской Федерации - федеральное государственное унитарное предприятие "Исследовательский Центр имени М.В. Келдыша" Малогабаритная установка для отбора частиц продуктов сгорания твердого топлива

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2651355C1 (ru) * 2016-12-30 2018-04-19 Государственный научный центр Российской Федерации - федеральное государственное унитарное предприятие "Исследовательский Центр имени М.В. Келдыша" Малогабаритная установка для отбора частиц продуктов сгорания твердого топлива

Also Published As

Publication number Publication date
RU2009128395A (ru) 2011-01-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101581649B (zh) 固体推进剂燃烧温度测试装置
Alekseenko et al. Characteristics of diesel fuel combustion in a burner with injection of a superheated steam jet
Shen et al. Measurement of heating value of rice husk by using oxygen bomb calorimeter with benzoic acid as combustion adjuvant
CN110082392A (zh) 高压爆炸极限测量装置及基于该装置的摩尔分数配气方法
CN201607417U (zh) 一种测量火药点火温度的装置
CN103487349A (zh) 间歇式燃烧气体热量计
CN111271195B (zh) 高精度固体推进剂燃气生成量测试装置
RU2421697C2 (ru) Устройство камеры для сжигания твердого топлива в калориметре при стандартных условиях
CN112083040A (zh) 一种测试可燃液体高压环境下闪点的方法
CN101126694B (zh) 推进剂燃烧气体摩尔数测试方法及其装置
RU2635843C2 (ru) Устройство и способ по определению теплоты сгорания топлива
Haloua et al. New French reference calorimeter for gas calorific value measurements
CN105136852A (zh) 一种金属粉末及其溶剂混合物的燃烧性评估方法
RU2410685C1 (ru) Устройство для сжигания газообразного топлива в калориметре при стандартных условиях
CN209707461U (zh) 卧式双室焦炭活化能测定仪
CN209707462U (zh) 立式双室焦炭活化能测定仪
RU90567U1 (ru) Установка для определения склонности судовых дизельных и остаточных топлив к образованию высокотемпературных отложений
CN108490111B (zh) 定容管式火焰传播测定装置
CN112067659A (zh) 一种测试可燃液体高压闪点的试验装置
RU2413222C1 (ru) Автоматизированная система для определения склонности судовых дизельных и остаточных топлив к образованию высокотемпературных отложений
Chaudhary et al. Experimental Study on Burning Behavior of Crude Karanja Oil Pool Fire
CN113295570B (zh) 一种一体化检测装置
CN109696516A (zh) 卧式双室焦炭活化能测定仪
RU102260U1 (ru) Термохимический газоанализатор
CN209878697U (zh) 一种实验用液体燃料定量气化燃烧性检测装置

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20140723