bomba kalorymetryczna.pdf
(
497 KB
)
Pobierz
bomba kalorymetryczna
WYZNACZANIE CIEPŁA SPALANIA PALIW ZA POMOC
ġ
BOMBY
KALORYMETRYCZNEJ
1. WST
Ħ
P.
Jedn
Ģ
z najwa
Ň
niejszych cech charakteryzuj
Ģ
cych paliwa stałe takie jak w
ħ
giel
kamienny i brunatny, koks, trociny jest warto
Ļę
opałowa paliwa. Warto
Ļę
opałow
Ģ
paliwa
oblicza si
ħ
na podstawie znajomo
Ļ
ci ciepła spalania paliwa oraz zawarto
Ļ
ci w nim wody i
wodoru. Tak ciepło spalania jak i warto
Ļę
opałow
Ģ
mierzy si
ħ
w kJ/kg.
Według definicji ciepłem spalania Q
c
nazywa si
ħ
ilo
Ļę
ciepła odniesion
Ģ
do jednego
kilograma paliwa, uzyskan
Ģ
po całkowitym i zupełnym spaleniu próbki paliwa w bombie
kalorymetrycznej i po schłodzeniu produktów spalania do temperatury pocz
Ģ
tkowej
substratów. Warto
Ļę
opałowa Q
w
jest to ilo
Ļę
ciepła odniesiona do jednego kilograma
paliwa, uzyskana po całkowitym i zupełnym spaleniu próbki paliwa w bombie
kalorymetrycznej i po schłodzeniu produktów spalania do temperatury pocz
Ģ
tkowej
substratów, zakładaj
Ģ
c,
Ň
e woda znajduj
Ģ
ca si
ħ
w spalinach pozostaje w stanie pary.
2. BOMBA KALORYMETRYCZNA.
Bezpo
Ļ
rednia metoda pomiaru warto
Ļ
ci opałowej paliw stałych polega na spaleniu w
atmosferze tlenu odpowiednio przygotowanej próbki, umieszczonej w szczelnie
zamkni
ħ
tym naczyniu zwanym bomb
Ģ
kalorymetryczn
Ģ
. Bomba ta zanurzona jest w
wodzie i ciepło wynikaj
Ģ
ce ze spalenia próbki paliwa zostaje przekazane wodzie poprzez
Ļ
cianki bomby. Powoduje to wzrost temperatury wody.
Najbardziej znany jest kalorymetr Bertholta – Krokera – Mahlera. Bomba ta składa si
ħ
z
naczynia cylindrycznego o
Ļ
rednicy ok. 6 cm i wysoko
Ļ
ci 12 cm, wykonanego ze stali
kwaso- i ognioodpornej, zamykanego od góry nakr
ħ
can
Ģ
pokryw
Ģ
. W pokrywie s
Ģ
dwa
otwory zamykane zaworami iglicowymi. Otwór wlotowy słu
Ň
y do napełniania bomby
tlenem, drugi za
Ļ
do opró
Ň
niania bomby. Rurka wstawiona w otwór wlotowy si
ħ
ga
poni
Ň
ej tygla, w którym umieszczamy próbk
ħ
paliwa i ma za zadanie tak skierowa
ę
strumie
ı
tlenu aby nie nast
Ģ
piło rozpylenie paliwa. W pokrywie bomby umieszczone s
Ģ
dwa zaciski do przył
Ģ
czenia
Ņ
ródła pr
Ģ
du stałego o napi
ħ
ciu 4..6 V. Jeden z nich (+) jest
izolowany od pokrywy, drugi za
Ļ
(-) poł
Ģ
czony z korpusem bomby. Do zapłonu paliwa
1
słu
Ň
y cienki drucik ( o
Ļ
rednicy 0,1 .. 0,2 mm ) najcz
ħĻ
ciej stalowy ( Q
c
= 1600 kcal/kg )
zanurzony w próbce paliwa i doł
Ģ
czony do
Ņ
ródła pr
Ģ
du.
Widok stanowiska do pomiarów kalorymetrycznych.
3. PRZYGOTOWANIE PRÓBKI PALIWA.
Próbk
ħ
analityczn
Ģ
paliwa o bardzo małej ziarnisto
Ļ
ci ( zmielona ) nale
Ň
y dokładnie
wymiesza
ę
, po czym z ró
Ň
nych miejsc próbki pobra
ę
co najmniej 3 porcje o takiej ł
Ģ
cznej
masie aby po spaleniu temperatura wody w naczyniu kalorymetrycznym podniosła si
ħ
o
1,8 .. 3,0
o
C ( warunek ten spełnia próbka paliwa o masie ok. 1 g ). Nast
ħ
pnie próbk
ħ
nale
Ň
y zwa
Ň
y
ę
i umie
Ļ
ci
ę
w tyglu. Próbka mo
Ň
e by
ę
umieszczona w tyglu:
·
luzem
·
w postaci uformowanej pastylki
2
Najdogodniejszym i najprostszym sposobem jest umieszczenie próbki paliwa luzem w
tyglu. W tym przypadku łatwiej jest wa
Ň
y
ę
paliwo ju
Ň
umieszczone w tyglu. Zało
Ň
enie
drutu oporowego o długo
Ļ
ci ok. 10 cm dokonuje si
ħ
po zawieszeniu tygla w bombie.
Z paliwa, które daje si
ħ
prasowa
ę
, po sproszkowaniu tworzy si
ħ
pastylki o
Ļ
rednicy ok. 8
mm i o wysoko
Ļ
ci 6 .. 10 mm. Drut zapłonowy uprzednio zwa
Ň
ony musi zosta
ę
wprasowany w pastylk
ħ
.
Je
Ļ
li w prasie formowano uprzednio pastylki innych próbek paliwa, nale
Ň
y odrzuci
ę
dwie pierwsze pastylki aktualnie prasowanego paliwa aby unikn
Ģę
zanieczyszcze
ı
pastylki resztkami poprzedniego paliwa.
W przypadku paliw o du
Ň
ej zawarto
Ļ
ci popiołów lub nie nadaj
Ģ
cych si
ħ
do
brykietowania zachodzi obawa niecałkowitego spalenia próbki. W takich przypadkach
pastylki tworzy si
ħ
z mieszaniny paliwa i kwasu benzoesowego w stosunku 4:1, a wynik
pomiaru odpowiednio koryguje w oparciu o dokładnie znane ciepło spalania kwasu
benzoesowego ( Q
c
= 6323 kcal/kg ).
4. PRZYGOTOWANIE BOMBY DO POMIARU.
Na dno bomby nale
Ň
y wpu
Ļ
ci
ę
pipet
Ģ
kilka mililitrów wody destylowanej, aby
umo
Ň
liwi
ę
rozpuszczanie si
ħ
w niej kwasów azotowego i siarkowego, powstaj
Ģ
cych
podczas spalania. Ilo
Ļę
wody powinna by
ę
stale jednakowa, równa ilo
Ļ
ci wody u
Ň
ytej do
oznaczenia warto
Ļ
ci cieplnej kalorymetru. Odwa
Ň
on
Ģ
próbk
ħ
badanego paliwa umieszcza
3
si
ħ
w bombie, zakr
ħ
ca szczelnie pokryw
ħ
i napełnia wn
ħ
trze bomby tlenem do ci
Ļ
nienia
2,0 ± 0,2 MPa przy badaniu w
ħ
gla brunatnego, 2,5 ± 0,2 MPa przy badaniu w
ħ
gla
kamiennego. Bomb
ħ
, podł
Ģ
czon
Ģ
do
Ņ
ródła pr
Ģ
du umieszczamy w naczyniu
kalorymetrycznym wypełnionym wod
Ģ
tak by cała bomba znajdowała si
ħ
poni
Ň
ej lustra
wody. Do naczynia kalorymetrycznego wkładamy termometr oraz mieszadło, które
zapewnia lepsz
Ģ
wymian
ħ
ciepła pomi
ħ
dzy wod
Ģ
i bomb
Ģ
kalorymetryczn
Ģ
. Nale
Ň
y
zwróci
ę
uwag
ħ
aby termometr nie stykał si
ħ
z bomb
Ģ
kalorymetryczn
Ģ
. Naczynie
kalorymetryczne zakrywamy pokryw
Ģ
z winiduru aby wyeliminowa
ę
wymian
ħ
ciepła z
otoczeniem.
4
5. POMIAR KALORYMETRYCZNY.
Po uruchomieniu mieszadła nale
Ň
y odczeka
ę
ok. 5 min w celu wyrównania
temperatury w kalorymetrze. Nast
ħ
pnie przyst
ħ
pujemy do wła
Ļ
ciwego pomiaru
kalorymetrycznego. Składa si
ħ
on z trzech okresów:
·
Okres pocz
Ģ
tkowy- trwa 5 min i słu
Ň
y do okre
Ļ
lenia stopnia wymiany ciepła z
otoczeniem. Dokonuje si
ħ
w nim pomiarów temperatury w 1-minutowych odst
ħ
pach.
Bezpo
Ļ
rednio po szóstym pomiarze naciska si
ħ
przycisk zapłonowy, obserwuj
Ģ
c czy
czerwona lampka kontrolna zapaliła si
ħ
. Je
Ň
eli czerwona lampka nie zapali si
ħ
lub nie
zga
Ļ
nie po chwili od zapalenia pomiar nale
Ň
y przerwa
ę
.
·
Okres główny – rozpoczyna si
ħ
z chwil
Ģ
wł
Ģ
czenia
Ņ
ródła napi
ħ
cia, odczytów
dokonuje si
ħ
w odst
ħ
pach 30 sekundowych. Okres główny ko
ı
czy si
ħ
z chwil
Ģ
gdy
dwie kolejne odczytane po sobie temperatury s
Ģ
jednakowe lub druga jest ni
Ň
sza
( okres ten trwa ok. 10 min ).
·
Okres ko
ı
cowy – zaczyna si
ħ
od ostatniego odczytu okresu pocz
Ģ
tkowego. W okresie
tym dokonujemy 5 pomiarów w odst
ħ
pach 1-minutowych.
6. OBLICZENIA
Obliczanie ciepła spalania dokonuje si
ħ
według wzoru:
Q
c
=
K
*
(
t
1
-
t
-
p
)
-
S
e
m
gdzie:
Q
c
– ciepło spalania paliwa ( kJ/kg)
K – warto
Ļę
cieplna kalorymetru ( stała K ) ( J/1
o
C )
p – poprawka temperatury wynikaj
Ģ
ca z wymiany ciepła układu kalorymetrycznego z
otoczeniem
t
1
– najwy
Ň
sza temperatura okresu głównego (
o
C )
t – ostatnia temperatura okresu pocz
Ģ
tkowego ( bezpo
Ļ
rednio przed zapaleniem próbki ) (
o
C )
Se – suma ciepła uzyskana z efektów cieplnych nie zwi
Ģ
zanych bezpo
Ļ
rednio z ciepłem
spalanego paliwa ( ciepło spalania drutu oporowego ) ( kJ/kg )
m – masa próbki paliwa ( kg )
5
Plik z chomika:
graviora
Inne pliki z tego folderu:
eln_2.doc
(547 KB)
angielski opracowane tematy na ustny (2).doc
(84 KB)
Interpolacja trygonometryczna.docx
(178 KB)
AIE71_mechatronika.pdf
(6887 KB)
angielski opracowane tematy na ustny (3).doc
(81 KB)
Inne foldery tego chomika:
08. Czwórniki równoważne
203
304
Automatyka
Czwórniki równoważne
Zgłoś jeśli
naruszono regulamin