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;

t_n - конечная температура главного периода в делениях шкалы термометра, дел;

t_o - начальная температура главного периода в делениях шкалы термометра;

h_n - поправка к показаниям термометра при температуре t_n в делениях шкалы термометра;

h₀ - то же, при t_o. Для упрощения величины h_n 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

Материалы протокола	Теплота сгорания кДж/кг
Железо Никель Константан Медь

Высшая теплота сгорания аналитической пробы Q_в определяется после расчета величины Q_в^а 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.

S_б^а - процентное содержание серы, перешедшее при сжигании навески топлива в серную кислоту. Обычно S_б^а = 2,5¸3 %.Величина S_б^а 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 W^р - содержание влаги в рабочем топливе; W^а - 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 Н^р- содержание водорода в топливе (по рабочей массе).

Обычно величину Н^рвычисляют, используя данные предыдущих анализов

(6)

где А^р - зольность топлива по рабочей массе; Н^Г - содержание водорода по горючей массе. Величину Н^Г рекомендуется определять в зависимости от выхода летучих V^Г по графику [2], приведенному ниже. Значение V^Г легко рассчитать, используя данные предыдущего анализа

(7)

где V^авыход летучих аналитической пробы топлива. Итак, последовательная реализация формул (2), (1), (3), (4), (7), (6)и (5) позволяет вычислить значение величины Q_н^р.

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 Q_н^р

номера полуминутных отсчетов

показания по шкале, в делениях

10 (запал)

17,934 17,938 17,943 17,947 17,952

t₀= 17.956

18.44

19.5

20.1

t_а=20,41

20,54

20,592

20,615

20,626

20,632

20,633

t_n=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. t_n = 20,632 дел. h_n = -0,006 дел. q = 6690 кДж/кг G₁ = 0,012×10^{-3 кг} G = 1,08×10^{-3 кг} m = 4. r = 7 W^a = 0,51 % A^a = 9,96 % S_б^а = 2,54 % a = 0,001 b = 94 кДж/% W^р = 5 % V^a = 8,4 % V^Г = 9,37 % H^Г = 3,95 % H^P = 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