Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального
образования
«Ивановский государственный энергетический университет им. В.И. Ленина»
Кафедра ТЭС
Лабораторная работа №2 Определение теплоты сгорания твердого топлива
Выполнил:
студент группы III-2аx
Проверила:
Рябова Е. И.
Иваново 2009
Цель работы: определить теплоту сгорания твёрдого топлива, приобрести навыки работы с калориметрической установкой.
Теплотой сгорания называют количество тепла, выделяющееся при полном сгорании единицы массы топлива. Количество выделившегося тепла, отнесенное ко всей массе сжигаемого топлива, соответствует, теплоте сгорания рабочего топлива Qp, которая зависит от степени его углефикации и содержания балласта. Количество выделившегося тепла, отнесенное на горючую массу топлива, называют теплотой сгорания горючей массы Qг, которая определяется только концентрацией и характером химической связи элементов сухой и беззольной массы (С,Н,0,N,S).
В технике используют значения высшей и низшей теплоты сгорания, отличающиеся на величину затраты тепла, пошедшей на испарение влаги топлива WP и воды, образующейся при сгорании водорода топлива HP, МДж/кг:
(2-1)
где 2,5 - скрытая теплота парообразования (конденсация водяного пара), МДж/кг.
Приближенно теплота сгорания топлива может быть рассчитана на основании результатов технического и элементарного анализов топлива. Однако наиболее точно она определяется экспериментальным путем. В настоящей работе теплота сгорания твердого топлива определяется по ГОСТ 147-74 (СТ СЭВ 1463-78) в специальной калориметрической установке:
Метод основан на сжигании навески испытуемого топлива в герметичном сосуде (калориметрической бомбе) в среде сжатого кислорода и определении количества выделившегося тепла при условии образования и растворения в воде серной и азотной кислот. Выделившееся тепло передается частями калориметра. Выравнивание температуры всех нагреваемых частей калориметра осуществляется с помощью залитой в него воды перемешиваемой мешалкой. Значение теплоты сгорания подсчитывают по изменению температуры калориметра в ходе опыта и называют удельной теплотой сгорания в бомбе испытуемой аналитической пробы топлива Оаб.
Точность результатов калориметрического анализа зависит от правильного учета теплообмена между калориметром и окружающей средой. Определение поправки на этот теплообмен производится с помощью эмпирической формулы. Режим опыта необходимо выбрать таким, чтобы поправка имела минимальную величину.
Расчет поправки на теплообмен калориметра с окружающей средой основывается на измерении интенсивности этого теплообмена в условиях начальной и конечной температуры калориметра. Для этого выделяют начальный и конечный периоды калориметрического опыта. Между, ними находится главный период, во время которого происходит выделение теплоты сгорания. На рис. 2.1. в общем, виде представлено изменение температуры внутри калориметра на протяжении калориметрического опыта. За исходную точку (А) начального периода принимают температуру, соответствующую регулярному режиму нагрева калориметра от окружающей оболочки. За конец начального и начало главного периода принимают момент воспламенения топлива в калориметрической бомбе (точка В). Отрезок ВС соответствует быстрому подъему температуры в главном периоде. Конец главного периода (точка Д) характеризуется восстановлением нарушенного теплового равновесия частей калориметра, в результате чего температурная кривая вновь выходит на линейный участок» Этот участок (ДЕ) принимают за конечный период.
Рис. 2.1. Характер изменения температуры внутри калориметра в ходе опыта