4

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-2а^x

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 Q^p, которая зависит от степени его углефикации и содержания балласта. Количество выделившегося тепла, отнесенное на горючую массу топлива, называют теплотой сгорания го­рючей массы Q^г, 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 W^P и воды, образующейся при сгорании водорода топлива H^P, 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 О^а_б.

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