Обработка результатов опыта
Удельную теплоту сгорание в бомбе исследованной аналитической пробы топлива вычисляют по формуле
(1)
где k - фактическая теплоемкость калориметра, определяемая опытным путем при сжигании стандартного горючего (бензойной кислоты в калориметрической бомбе), кДж/К. Величина k для калориметра, заполненного водой до метки (масса воды 2,343 кг) определена равной 10,27 кДж/град;
tn - конечная температура главного периода в делениях шкалы термометра, дел;
to - начальная температура главного периода в делениях шкалы термометра;
hn - поправка к показаниям термометра при температуре tn в делениях шкалы термометра;
h0 - то же, при to. Для упрощения величины hn и h0 можно принимать равными нулю;
Dt - поправка на теплообмен калориметра с окружающей средой в делениях шкалы термометра;
q - удельная теплота сгорания проволоки для запала, кДж/кг;
G1 - масса сгоревшей проволоки, кг;
G - - масса навески испытуемого топлива, кг;
Н - значение деления шкалы термометра в градусах Цельсия. При измерении ртутным термометром постоянного наполнения величина Н принимаетсяравной 1,000 град/деление.
Поправку Dt вычислят по формуле
(2)
где обозначено: V1 - среднее изменение температуры за полуминутный промежуток времени в начальном периоде, в делениях шкалы термометра; V2- среднее изменение температуры за полуминутный промежуток вконечном периоде, в делениях шкалы термометра; m - число полуминутных промежутков главного периода с быстрым подъемом температуры (по 0,3 деления и более за каждые 30 секунд). Обычно m=3 ¸ 9, в зависимости от калорийности топлива; r - число полуминутных промежутков главного периода, не отнесенных к числу m.
Величину q при расчетах принимают в соответствии с данными следующей таблицы
|
Высшая теплота сгорания аналитической пробы Qв определяется после расчета величины Qва введением поправки на кислотообразование
(3)
Здесь обозначено: b - коэффициент, учитывающий теплоту образования серной кислоты и теплоту ее растворения в воде, b = 94 кДж на 1 %серы, перешедшей при сжигании топлива в серную кислоту.
Sба - процентное содержание серы, перешедшее при сжигании навески топлива в серную кислоту. Обычно Sба = 2,5¸3 %.Величина Sба может быть достаточно просто установлена анализом на содержание серы в воде, которая применялась для смыва бомбы.
a - коэффициент для расчета теплоты образования и растворения в воде азотной кислоты. Обычно принимают a = 0,001 при испытании тощих углей и антрацитов и a = 0,0015 - при испытаниях бурых углей, горючих сланцев и торфа.
Высшая теплота сгорания по рабочей массе топлива рассчитывается затем по формуле
(4)
где Wр - содержание влаги в рабочем топливе; Wа - влажность аналитической пробы. Обе эти характеристики принимаются по результатам предыдущих анализов топлива на влажность.
Низшую удельную теплоту сгорания по рабочей массе вычисляют, используя формулу
(5)
где Нр- содержание водорода в топливе (по рабочей массе).
Обычно величину Нрвычисляют, используя данные предыдущих анализов
(6)
где Ар - зольность топлива по рабочей массе; НГ - содержание водорода по горючей массе. Величину НГ рекомендуется определять в зависимости от выхода летучих VГ по графику [2], приведенному ниже. Значение VГ легко рассчитать, используя данные предыдущего анализа
(7)
где Vавыход летучих аналитической пробы топлива. Итак, последовательная реализация формул (2), (1), (3), (4), (7), (6)и (5) позволяет вычислить значение величины Qнр.
Отчет.
Отчет о работе выполняется один на бригаду, проводившую испытания. Отчет должен содержать:
1. Краткое описание целей и задач исследования.
2. Краткое описание опытной установки и методики эксперимента.
3. Таблицу результатов опыта и исходных данных для расчетов.
4. Обработку опытных данных в соответствии с приведенной выше методикой.
5. Анализ результатов испытания и выводы о рациональном использовании исследованного топлива.
Отчет должен быть написан аккуратным, разборчивым почерком, иметь титульный лист и содержать 4¸5 страниц формата II. Допускается написание отдельных разделов отчета разными членами бригады. Оформленный отчет представляется преподавателю на следующем занятии.
Литература.
1. Метод определения теплоты сгорания, ГОСТ I47-95.
2. Петренко С.И. Технический анализ твердого топлива. Издательство Львовского университета, 1955.
Приложение Пример
П Р О Т О К О Л
РЕЗУЛЬТАТОВ ИСПЫТАНИЯ АНАЛИТИЧЕСКОЙ
ПРОБЫ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА В КАЛОРИМЕТРИЧЕСКОЙ
БОМБЕ
Запись отсчетов по термометру | Периоды | Исходные данные для расчета Qнр | |||||
номера полуминутных отсчетов | показания по шкале, в делениях | ||||||
10 (запал) | 17,934 17,938 17,943 17,947 17,952 t0= 17.956
19.5 20.1 tа=20,41 20,54 20,592
20,626 20,632 20,633 tn=20,632 20,630 20,627 20,626 20,625 20,623 20,622 20,620 20,619 20,618 20,616 | Температура помещения 19,5 0С K = 10,27 кДж/К H = 1,000 град/дел. t0 = 17,956 дел. h0 = +0,005 дел. tn = 20,632 дел. hn = -0,006 дел. q = 6690 кДж/кг G1 = 0,012×10-3 кг G = 1,08×10-3 кг m = 4. r = 7 Wa = 0,51 % Aa = 9,96 % Sба = 2,54 % a = 0,001 b = 94 кДж/% Wр = 5 % Va = 8,4 % VГ = 9,37 % HГ = 3,95 % HP = 3,42 % |
ТЕХНИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА
Методические указания
к лабораторным работам № 1 и 2
по теплотехнике
Ответственный за выпуск И.А. Черепенников
Технический редактор
и корректор З.Г. Чернова