Содержание отчета

Кроме оформленного заголовка отчет должен содержать:

1. Схему лабораторной установки.

2. Расчетные формулы.

3. Исходные данные.

4. Результаты измерений и вычислений.

5. Выводы.

В выводах указать причины потерь мощности при нагреве воздуха и оценить правильность подбора вентилятора.

Контрольные вопросы по теме лабораторной работы

1. Что понимается под подачей вентилятора?

2. Как расшифровывается обозначение серии вентилятора?

3. Как осуществляется подбор вентилятора?

4. Каким образом в работе определяется скорость потока?

5. Перечислить возможные объекты для использования тепловентиляционной установки.

Лабораторная работа № 10 Определение теплоты сгорания топлив

Тема: «Топлива энергетических установок».

Цель:

- ознакомиться с промышленным методом определения теплоты сгорания топлив;

- выявить влияние соотношения компонентов топлива на теплоту сгорания на примере углеводородного горючего и воздуха как окислителя.

Содержание работы

Объектом исследования является навеска бензина в ампуле, находящейся в герметичном сосуде (калориметрической бомбе) в среде окислителя (воздуха); предметом – выявление влияния коэффициента избытка окислителя на теплоту сгорания топлива.

Последовательность проведения эксперимента:

- определить навеску бензина в ампуле;

- вычислить стехиометрическое соотношение компонентов бензина и воздуха;

- рассчитать потребное давление наполнения калориметрической бомбы воздухом для заданного значения ;

- подготовить установку к работе и провести эксперимент по определению теплоты сгорания бензина в воздухе при заданном ;

- на основании опытов представить графическую зависимость H_в=f();

- сделать выводы по результатам работы.

Краткие сведения из теории

Под теплотой сгорания топлива понимают тепловой эффект реакции горения, отнесенный к 1 кг топлива. Если продукты реакции охлаждены до начальной температуры и водяные пары находятся в сконденсированном состоянии, то теплота сгорания называется высшей и обозначается H_B. Если пары воды не сконденсированы, то такая теплота сгорания называется низшейз (Н_Н). Условия проведения эксперимента на установке дают возможность определить H_В.

Отношение массы окислителя к массе горючего при сгорании топлива называют действительным соотношением компонентов.

Его обозначают К и вычисляют по формуле:

.

Для полного сгорания одного килограмма горючего требуется вполне определенное количество окислителя. В этом случае соотношение компонентов именуют стехиометрическим. Обозначают стехиометрическое соотношение через К_о и вычисляют по формуле:

,

где – валентностьi-го элемента;

–число грамм-атомов i-го элемента в условной химической формуле компонента.

Отличие действительного от стехиометрического соотношения устанавливается коэффициентом избытка окислителя :

 = К / К_о.

Очевидно, что максимальное значение теплоты сгорания топлива должно соответствовать значению  = 1.

Устройство и принцип работы лабораторной установки

Для экспериментального определения теплоты сгорания топлива H_в используется калориметрическая установка промышленного типа. Её схема показана на рис. 2.16. Основным элементом установки является калориметрическая бомба 1, в которой происходит сгорание топлива. Бомба помещается в калориметрический сосуд 2, предварительно заполненный определенным количеством воды.

Подъем температуры воды при сгорании топлива замеряется метастатическим термометром 4. Выравнивание поля температуры в сосуде осуществляется путем перемещения воды мешалкой 5, приводимой в движение маховиком 6.

Калориметрический сосуд устанавливается в двустенный кожух калориметра 3. Внутреннее межстенное пространство кожуха заполняется водой с целью уменьшения теплообмена калориметрического сосуда с внешней средой.

Метастатический термометр относится к числу стеклянных ртутных термометров со вложенной шкальной пластиной и имеет рабочую шкалу 5 ^оС с ценой деления 0,01 ^оС и вспомогательную шкалу от –20 до +150 ^оС с ценой деления 5 ^оС. На вспомогательной шкале устанавливают нижний предел температуры, от которого производят отсчет по рабочей шкале путем переливания части ртути из капилляра в сифонообразный вспомогательный резервуар. Основная допустимая погрешность термометра = 0,015^оС. Температуру измеряют, погрузив термометр в измеряемую среду на постоянную величину до начала делений шкалы.

Калориметрическая бомба (см. рис. 2.17) состоит из толстостенного цилиндрического стакана 1, крышки бомбы 3 с накидной гайкой 2. В крышку ввернуты два штуцера. Штуцер 4 служит для наполнения бомбы газообразным окислителем, штуцер 5 является выпускным клапаном. Кроме того, через штуцера подается напря-

Рис. 2.16 Рис. 2.17

жение для организации воспламенения топлива. С целью зажигания навески горючего токовводы перемыкаются нихромовой проволочкой 7 диаметром 0,2 мм. При нажатии кнопки КП1, электрический ток напряжением не более 6В поступает на проволочку и надежно воспламеняет топливо. Теплота, выделившаяся при сгорании топлива, идет на нагрев калориметрической системы, включающей бомбу и калориметрический стакан с водой и мешалкой. Если известен водяной эквивалент этой системы W, равный произведению массы системы на условную ее теплоемкость, то по подъему температуры воды после воспламенения можно судить о количестве теплоты сгорания топлива.