Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Авдеева А.А. Контроль топлива на электростанциях

.pdf
Скачиваний:
52
Добавлен:
25.10.2023
Размер:
17.2 Mб
Скачать

периментального ее определения. Лишь в случае газовых топлив точно известного технического состава теплота сгорания их может быть подсчитана достаточно точно.

Низшая теплота сгорания 1 м3 сухих газов опреде­ ляется по формуле

QI = 108Н2 + 126,ЗСО + 358,2СН4 + 560,5С2 Н2 +

+ 590,6С2 Н4 + 637,ЗС2 Нв + 859,8С,Н„ + 912,ЗС3 Н8 +

 

+

1 134С4 Н8 + 1 186,2С4 Н1 0 ,

кдж/м3,

 

или

 

 

 

 

 

 

 

QCH = 25,8Н2

+ 30.2СО + 85,6СН4

+

152,ЗС2 Н6

+

 

 

- f

218,0С3 Н8 -{-...,

ккал/м3,

 

где

Н2 , СО,

С Н 4

и т. д. — содержание

отдельных

газо­

вых компонентов в процентах по объему при нормаль­

ных

условиях.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Числовые значения коэффициентов при Н2 , СО и

других

газовых

компонентах — теплоты

сгорания

каж­

дого из них в расчете на 1% его объема

 

(кдж

или

ккал).

Низшая

теплота

1 кг

влажного

газового

топлива

определяется

по

формуле

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Р с

г +

1000

 

 

 

 

 

 

 

 

где d — содержание

водяного пара

в

газовом

топливе,

г/м3;

рс.г плотность

сухого газа, кг/м3;

 

а — содержание

твердых частиц пыли или золы в газе,

 

г/м3.

 

 

 

Плотность сухого газа при нормальных условиях

определяется

по

формуле

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

per = 0,01 (Р1Г1 + Р 2 Г 2 + . . .

пгп),

 

кг/м3,

 

 

где

pi,

р 2 . . . — плотность

отдельных

газов,

кг/м3;

ги

г2...

— объемные

доли отдельных

газов

в смеси, %.

В практике работы электростанций нередки случаи

одновременного

сжигания

различных

 

видов

 

топлива:

смеси твердого и жидкого, жидкого и газового,

газового

и твердого и т. п. При сжигании смеси твердых или

жид­

ких топлив теплоту ее сгорания определяют как сумму произведений относительных массовых долей на теплоту

13—1276

193

сгорания соответствующего топлива, входящего в дан­ ную смесь:

где gi — относительные

массовые

доли

отдельных топ-

лив; Qi — теплота сгорания отдельных

топлив.

 

Для смеси двух топлив формула принимает следую-

вий вид:

 

 

 

 

Q=g'Q'+(l-g')Q",

 

 

где g'—-относительная

массовая

доля

одного из

видов

топлива в смеси; Q', Q"— соответственно теплота

сгора­

ния одного и второго топлива в смеси.

 

 

Смесь топлив может быть задана не в долях по мас­ се, а в долях по тепловыделению q. В этом случае опре­ деляют относительные массовые доли каждого из них g' и g", исходя из соотношения:

 

 

Q'g'

д'

 

 

Q" (1 g')

і — </''

 

откуда

 

 

 

 

 

,

 

q'Q"

 

 

&

~~ q'Q" +

(1 q')Q' '

 

где g' и

1 g' — относительные массовые доли

топлив

в горючей смеси; q'

и (1q')

— относительные доли теп­

ловыделений топлив

горючей

смеси; Q' и Q" — теплоты

сгорания

компонентов горючей смеси.

 

При сжигании смеси твердого или жидкого

топлива

с газовым топливом теплота сгорания определяется как

условная на 1 кг твердого или жидкого

топлива

с уче­

том

эквивалентного

массового

количества

1 м3

газового

топлива:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Є?усл =

<3' +

Я<2",

 

 

 

 

где

Qycn — условная

теплота

сгорания

смеси;

Q' — теп­

лота

сгорания

твердого или

жидкого

топлива;

теплота

сгорания газового

топлива; v — объемное

коли­

чество

газового

топлива, приходящегося на 1 кг твердо­

го или жидкого

топлива,

м3/кг.

 

 

 

 

 

Если смесь двух типов топлива, включая газовое,

задана

в долях

суммарного

тепловыделения (например,,

доля тепловыделения жидкого топлива q', а доля тепло­ выделения газового (1—q'), объемное количество газо­ вого топлива в м3, приходящееся на 1 кг твердого или жидкого топлива, определяют по формуле

v

q'Q

м3/кг.

 

 

9-3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОТЫ СГОРАНИЯ ТВЕРДОГО И Ж И Д К О Г О ТОПЛИВА М Е Т О Д О М СЖИГАНИЯ В КАЛОРИМЕТРИЧЕСКОЙ БОМБЕ

Калориметрическое определение теплоты сгорания топлива по ГОСТ 147-64 основано на сжигании навески его в калориметрической бомбе, наполненной кислоро­ дом под давлением 25—35 кгс/см2 и поглощении выде­ лившегося тепла водой в калориметре.

Калориметрическая установка. Общий вид калориме­ трической установки показан на рис. 9-1. Основными ее

Я

2

13*

195

 

 

 

 

 

 

элементами являются

калб-

 

 

 

 

 

 

риметрическья

бомба

/,

ка­

 

 

 

 

 

 

лориметрический сосуд 2, за­

 

 

 

 

 

 

полненный водой,

теплоизо­

 

 

 

 

 

 

ляционная

оболочка — ко­

 

 

 

 

 

 

жух 3 с крышкой 5, мешал­

 

 

 

 

 

 

ка с электроприводом

б,тер­

 

 

 

 

 

 

мометр 4.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

К а л о р и м е т р и ч е с к а я

 

 

 

 

 

 

 

б о м б а представляет

собой

 

 

 

 

 

 

цилиндрический

 

стакан

 

с

 

 

 

 

 

 

завинчивающейся

крышкой,

 

 

 

 

 

 

изготовленный

 

из

нержа­

 

 

 

 

 

 

веющей стали. Емкость

ста­

 

 

 

 

 

 

кана около 300 см3. В зави­

 

 

 

 

 

 

симости от способа гермети­

 

 

 

 

 

 

зации

крышки 'бом'ба

может

 

 

 

 

 

 

быть

самоуплотняющейся

и

 

 

 

 

 

 

несамоуплотняющейся.

 

 

 

 

 

 

 

 

Самоуплотняющаяся бом­

 

 

 

 

 

 

ба (рис.

9-2)

снабжена

на­

 

 

 

 

 

 

кидной гайкой 2,

металличе­

 

 

 

 

 

 

ским кольцом 4 и уплотняю­

 

 

 

 

 

 

щим

резиновым

кольцом

5.

 

 

 

 

 

 

При

подаче сжатого

кисло­

Рис.

9-2.

Самоуплотняющаяся

рода

в

бомбу

 

избыточное

калориметрическая

бомба.

давление

несколько

припод­

/ — стакан;

2

накидная

гайка;

нимает

крышку,

резиновое

3 — крышка;

 

4 — металлическое

кольцо

зажимается

между

кольцо; 5 — уплотняющее

кольцо;

6 — впускной

клапан;

7—выпуск­

конусными

поверхностями

ной клапан;

3 — трубка

для впуска

кислорода; 9 — колпачки

с

эластич­

выступа

крышки >и металли­

ными

прокладками; 10 — токоведу-

ческого

кольца

и,

расши­

щий

стержень;

11 — тигель д_ля

пробы топлива;

12 — самоуплотняю­

ряясь, плотно

прижимается

 

щийся

клапан.

 

к стенкам бомбы. На крыш­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ке самоуплотняющейся

бом­

бы

имеются

два

штуцера — для

впуска

кислорода

6

и

выпуска газообразных продуктов сгорания 7. Входной штуцер закрывается самоуплотняющимся клапаном 12, прижимаемым давлением в бомбе к эластичной кольце­ вой прокладке 8. Для предварительного уплотнения кла­ пана до повышения давления в бомбе служит пружина. Снизу клапан заканчивается газопроводной трубкой 8, служащей одновременно одним из электродов. Впускной штуцер, клапан и трубка электроизолированы от бомбы.

Второй электрод 10 ввинчен в крышку бомбы и закан­ чивается кольцом, в которое помещают чашечку 11 для сжигаемого топлива. Выход­ ной штуцер выполнен в виде игольчатого вентиля и укре­ плен на крышке без электро­ изоляции, т. е. ток от соот­ ветствующей клеммы пода­ ется непосредственно на крышку бомбы. Оба штуцера снабжены резьбовыми кол­ пачками 9 с эластичными прокладками. Колпачки име­ ют штифты для присоедине­ ния токоподводящих прово­ дов. Стакан бомбы стоит на ножках.

Несамоуіплотняющ а я с я бомба (рис. 9-3) для гермети­ зации крышки 2 снабжена свинцовым кольцом 3, поме­ щенным в специальный паз в крышке бомбы. Край ста­ кана бомбы имеет острый кольцеобразный выступ — нож, который при завинчи­ вании крышки врезается в свинцовое кольцо. Крышка снабжена двумя вентилями,

Рис. 9-3. Несамоуплотняющая-

ся

калориметрическая

бомба.

/ — стакан;

2 — крышка;

3 — свин­

цовое кольцо; 4 — трубка

для впу­

ска

кислорода;

5 — впускной вен­

тиль;

6, 7

штифты для присоеди­

нения источника

тока; 8 — выпуск­

ной вентиль;

9—пробка;

10 — токо-

ведущий стержень; 11 — тигель для топлива.

запирающими выходные клапаны. Вентиль 5, закан­ чивающийся трубкой 4, служит для заполнения бомбы кислородом или анализируемым газом и кислородом (при определении теплоты сгорания газового топлива). Вентиль 8 служит для выпуска газов из бомбы. Снаружи крышка имеет два отверстия, закрываемые пробками 9. Пробки вывинчивают при заполнении бомбы кислородом и при удалении из нее продуктов сгорания. При запол­ нении бомбы газом или кислородом вместо пробки в от­ верстие вентиля 5 ввинчивают штуцер газовой или ки­ слородной трубки. Токоподводящие провода присоединя­ ются к штифту 6 на впускном вентиле и штифту 7 на крышке. Один из электродов 10 изолирован от крышки;

вторым электродом

служит ввинченная

в крышку труб­

ка 4. Чашечка для

сжигания топлива

11 помещается

в кольце электрода

10. Завинчивание крышки на стакане

осуществляется с помощью двуплечего

ключа — рычага

и специальной подставки, в которую помещается бомба. *

Согласно

ГОСТ 147-64 калориметрическая

бомба

обоих типов

должна отвечать следующим

требованиям:

ее вместимость должна быть 250—350 см3 и масса

не бо- '

лее 3,25 кг;

при гидравлическом испытании

бомба

долж­

на выдерживать давление 100 кгс/см2;

давление,

затра­

чиваемое на преодоление сопротивления

пружины

впуск­

ного клапана самоуплотняющейся бомбы, не должно превышать 3 кгс/см2; материал — нержавеющая кислото­ упорная сталь; наружная и внутренняя поверхности — полированные.

После испытания бомбы давлением или после слу­ чайного загрязнения ее, а также перед началом работы с новой бомбой, даже при отсутствии в ней явных сле­

дов масла

и жира, необходимо тщательно вытереть бом­

бу и затем

промыть все ее части и каналы последова­

тельно бензином, спиртом и эфиром. Остатки эфира уда­ ляют продувкой воздухом. Бомба должна проверяться после изготовления и ремонта, но не реже 1 раза в год. Калориметрическая бомба, используемая для определе­ ния теплоты сгорания топлива, для других целей при­ меняться не должна.

Испытание бомбы давлением должно производиться водой, а не маслом. В случае невозможности обойтись без масла оно после испытания должно быть полностью удалено сначала протиркой, а затем последовательной промывкой всех частей бомбы бензином, спиртом и эфи­ ром. Во избежание взрыва такой промывке должны под­ вергаться все элементы калориметрической установки, соприкасающиеся со сжатым кислородом.

К а л о р и м е т р и ч е с к и й

с о с у д

изготовлен из

тонкой (0,3—0,4 мм) листовой латуни

с прочным

(утол­

щенным) дном. Емкость сосуда

2 000—3 000 см3,

высота

не должна превышать высоту бомбы с вентилями более чем на 15 см. Внутренняя и наружная поверхности со­ суда полированные. Сосуд изолирован от дна кожуха теплоизолирующей подставкой из стекла или пластмас­

сы, касающейся сосуда

лишь в нескольких точках.

О б о л о ч к а - к о ж у х

представляет

собой хорошо по­

лированный массивный

двухстенный

металлический со-

суд с двойным дном. Пространство между стенками ко­ жуха заполнено водой или воздухом. Назначение кожу­ ха — защита калориметрического сосуда от действия воздушных потоков и возможных колебаний температу­ ры окружающей среды. На кожухе укреплены две стой­ ки: на одной из них смонтировано передаточное устрой­ ство для мешалки; на другой — крепятся лупа и термо­ метр. Сверху кожух закрывается теплоизолирующей крышкой 5, имеющей вырезы для стержня мешалки, тер­ мометра и токоподводящих проводов.

 

М е ш а л к а предназначена

для перемешивания воды

в

калориметрическом сосуде.

Мешалка помещается

в

камере-трубе, отгороженной

в выступе сосуда перего­

родкой, не доходящей до его верха. В настоящее время выпускаются калориметры с мешалками пропеллерного типа с частотой вращения около 400 об/мин. В калори­ метрах старых конструкций применяют мешалки пла­

стинчатого типа

с вертикальным

возвратно-поступатель­

ным

движением

(частота 50—70 в минуту). При движе­

нии

мешалки

вода прогоняется

через камеру-трубу

сверху вниз или снизу вверх и, выйдя из нее, омывает стоящую в сосуде бомбу. При работе с мешалками не должно образовываться брызг. Для этого пропеллер ме­ шалки должен находиться примерно на половине высоты камеры. В случае вертикально перемещающихся меша­ лок верхняя пластинка мешалки не должна выходить из воды и ударяться о ее поверхность. При работе мешал­ ка не должна касаться стенок сосуда, бомбы и термо­ метра.

Мешалка приводится в движение электродвигателем мощностью 50—100 вт с регулировкой частоты вращения реостатом или лабораторным автотрансформатором. При значительных колебаниях напряжения в сети пе­ ременного тока рекомендуется устанавливать электро­ двигатель на постоянном токе. Электродвигатель и регу­ лирующие устройства должны быть установлены даль­ ше от калориметра или отгорожены от него экраном.

Т е р м о м е т р , служащий

для измерения

температу­

ры воды в

калориметрическом

сосуде, должен

иметь

градуировку

с ценой наименьшего

деления

в

0,01 °С.

Расстояние

между делениями, примерно равное 0,5 мм,

с помощью

двойной лупы или короткофокусной зритель­

ной трубы делится на глаз

на

10

равных

частей, чем

обеспечивается отсчет температуры

с точностью 0,001 °С.

й - о б щ „ й Н И Я в и д - б - верхний резервуар.

Д л я этого следует применять трубу (или лупу) с уве­ личением в 5—9 раз. Фокусное расстояние трубы должно составлять 0,5—1,0 м. Труба (или лупа) должна свобод­ но перемещаться по вертикальной стойке, сохраняя го­ ризонтальное положение оптической оси. Не допускается крепление лупы на самом термометре. Дл я особо точных измерений можно применить платиновый термометр со­ противления с мостовой или компенсационной схемой измерения.

Применяемые в обычной практике калориметрирования ртутные термометры могут быть двух типов: для из­ мерения в постоянном узком интервале температур, на­

пример

от 10 до 20 °С, и для измерения, в любом интер­

 

 

вале температур от —30 до +200 °С

 

 

при рабочей части шкалы

в 5—6 °С.

 

 

Последнее достигается в термометре

 

 

переменного наполнения,

имеющего

 

 

наряду с нижним рабочим

 

резервуа­

 

 

ром ртути запасной верхний резер­

 

 

вуар, предназначенный для перели­

 

 

вания в него ртути из рабочего ре­

 

 

зервуара

(рис. 9-4). Чем

выше об­

 

 

ласть температур, в которой произ­

 

 

водится

 

наблюдение, тем

больше

 

 

ртути надо перелить в запасной ре­

 

 

зервуар,

чтобы колебания

 

столбика

 

 

ртути

не выходили

за пределы ра­

 

 

бочей части шкалы.

 

 

 

 

 

Д л я переливания

ртути

из рабо­

 

 

чего резервуара в запасной погру­

 

 

жают

рабочий резервуар їв воду, на­

 

 

гретую

до температуры

несколько

 

 

выше измеряемой. Когда ртуть под­

 

 

нимается

по капилляру и часть ее

 

 

попадает в запасной резервуар, тер­

 

 

мометр вынимают из воды и легким

 

 

ударом

верхнего 'конца его о ладонь

aj

gj

руки сбрасывают висящую

в верх-

ней части запасного резервуара кап­

 

 

лю или целый столбик ртути в за-

Рис. 9-4.

Термометр

пасной

 

резервуар,

 

 

 

переменного наполне-

Д Л

я

обратного переливания р т у -

 

 

т и и з з

а п

а с н о г о резервуара

в рабо-

Ч И Й Н а Г р е В а Ю Т ІПОСЛЄДНИЙ Д О Т Є Х ПОр,

пока ртуть заполнит весь капиллярна в запасном резерв вуаре не появится висящая капля. Тогда быстро пере­ вертывают термометр так, чтобы ртуть запасного резер­ вуара соединилась с висящей у входа в него каплей, и снова осторожно, без толчков, перевертывают термометр в нормальное положение. При охлаждении рабочего* резервуара (током воды или на воздухе) ртуть силами сцепления будет затягиваться в капилляр из верхнего' резервуара. Переливание ртути прекращают легким уда­ ром термометра о ладонь руки.

Если запасной резервуар целиком заполнен ртутью, то для ее переливания нужно взять термометр за верх­ ний его конец и энергично ударять о стол рукой с пере­ вернутым вертикально поставленным термометром до тех пор, пока ртуть не выйдет-из рабочего резервуара и не соединится с ртутью запасного резервуара. После это­ го термометр осторожно перевертывают в нормальное положение. Ртуть в капилляре потечет в рабочий резер­ вуар и затянет с собой ртуть из запасного резервура. Перелив ртути прекращают ударом о ладонь другой руки. Если подобным приемом перегнать ртуть не удает­ ся, запасной резервуар осторожно нагревают с помощью спиртовой горелки. При нагреве термометр все время вращают вокруг своей оси и держат обеими руками на­ клонно, рабочим резервуаром вниз. Когда часть ртути из запасного резервуара перейдет в капилляр, термометр

ставят вертикально и ртуть сама спустится

по капилляру

в рабочий резервуар.

 

Термометры, применяемые в калориметрии, должны быть прове­

рены соответствующим поверочным учреждением

через каждые

0,5 °С, при этом поправки на калибр термометра должны быть при­ ведены с точностью до ±0,001 °С. По результатам поверки строят график на миллиметровой бумаге для нахождения по нему поправки на калибр при любом числовом значении отсчета по шкале данного термометра (рис. 9-5). Для построения графика по оси абсцисс откладывают деления шкалы термометра, по оси ординат — величины поправок на калибр в делениях.

При применении термометра переменного ртутного наполнения, помимо поправки на калибр, вносят также поправку на значение де­

ления шкалы

в

градусах Цельсия при. разных

количествах

ртути

в основном резервуаре, так как высота поднятия ртути

в капилляре

при повышении

температуры

на 1° будет различной в

зависимости

от количества

ее в основном

резервуаре: чем ее

больше,

тем

больше

будет прирост объема при нагревании и тем больше будет длина столбика ртути, соответствующая 1°. В удостоверении о проверке термометра переменного наполнения 'приводятся значения деления шкалы в градусах Цельсия при различном количестве ртути в основ­ ном резервуаре и соответственно в различных областях измеряемых

 

0,012

 

 

• - 7

igІ-

0,008

 

\

о - 2

«з

0,004-

 

Г

/

 

 

 

 

V

г

6s

0

еления шкалы

 

ада*

 

Рис. 9-5. Пример построения графика поправок па калибр термометра.

J — поправка на калибр по удостоверению о проверке; 2 — поправка на калибр для калориметрического испытания, приведенного в примере.

температур

(от 0 до

105 °С через

5 °С: от 0 до 5;

от

10 до 15; от 20

до 25 °С и

т. д.). Первая цифра,

определяющая границы измеряемой

области температур,

соответствует делению «0»,

а

вторая — деле­

нию «5» шкалы термометра.

 

 

 

В практических условиях теплоту сгорания топлива

определяют

при температуре помещения, колеблющейся

1,010

 

 

 

 

 

 

 

 

в

зависимости

от

 

времени

 

 

 

 

 

 

 

 

года

и климатических

усло­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

вий в пределах от 15до35°С.

 

-1

 

 

 

 

 

Для

этих

практически

воз­

 

 

 

 

 

/ і

 

•-1

 

можных температур по дан­

 

 

 

 

 

I

1

 

 

 

ным удостоверения

о провер­

 

 

 

 

 

Г

1

 

 

 

ке

строят

график

для опре­

їа

 

 

 

 

і

і

Д - J

 

 

 

/

 

 

 

 

деления

значения

 

деления

I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

шкалы данного

термометра,

4'

 

 

 

 

1

1

 

 

 

откладывая по оси

абсцисс

 

 

 

 

 

!

!

 

 

 

значения

нижних

пределов

0,990[

 

 

і

і

 

 

 

10

. і

і

 

W

температуры

'градусах

 

 

О

20

30

Температура,соответствую- Цельсия) измеряемой обла­

щая нулевому делению noQ

С

сти, указанные

в удостовере­

показаниям термометра,

Рис.

9-6.

Пример

построения

нии, а по оси ординат — зна­

чения

деления шкалы

в гра­

графика

для определения

 

зна­

чения

деления

шкалы

данного

дусах

Цельсия

(рис. 9-6).

 

 

термометра.

 

 

 

 

Для пользования

графи­

/ — значение

деления

по

удостове­

ком

необходимо

знать

тем­

рению

о

поверке

термометра;

 

2 —

значение

деления

при калориметри­

пературу t в градусах ЦеСль-

ческом опыте, приведенном в при­

мере

I; 3— то же в примере

2.

 

сия, соответствующую

НуЛе-

2 02

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ