Описание установки

Для лабораторных исследований используется комплект оборудования для газовых анализов КГА –1 (рис. 5), который предназначен для определения объемного содержания суммы всех кислородообразующих газов, кислорода, окиси углерода и непредельных углеводородов в дымовых и газовых смесях.

Таблица №6

Методы измерения	Измеряемые компоненты	Избира- тельность	Быстро- действие	Примечание
Тепловой, кондуктометрический	H2, CO2 CH4 SO2, H2S NH3,	Низкая	Низкое	-
Акустический	H2, CO2	То же	Высокое	-
Оптико-акустический	CO, CO2, O2 O3, NO, NO2, SO2, NH3, Cl2, H2S	Высокая	То же	-
Масс-спектральный	CO, Co2, H2, O2, CnHm	То же	Низкое	Требует квалифицированного обслуживания. Сложен в изготовлении.
Термомагнитный	O2	-//-	То же	-
Электромеханический	O2, H2, CO	Средняя	Высокое	Требует стабилизации или компенсации температуры среды.
Хемолюмисцентный	NO, CnHm	Высокая	То же	Сложен в изготовлении
Хроматографический	Измерение концентрации различных газов	То же	-//-	Применяется в основном в лабораторных условиях.
Термохимический	CO+H2, CnHm	Низкая	Среднее	Серийные приборы не освоены.

Принцип действия комплекта основан на избирательном поглощении поглотительными растворами выше перечисленных компонентов газовой смеси.

Комплект оборудования для газовых анализов состоит из футляра 1, гребенки 2, поглотительных сосудов 3…5, бюретки 6, фильтра 7, уравнительной склянки 8 с краном 9, перекачивающего баллона 10.

Бюретка служит для измерения объема газом. Она представляет собой стеклянную трубку с расширение в верхней части. Нижняя измерительная часть бюретки градуирована по всей длине, цена деления 0,2 мл. Цена деления в расширенной части бюретки 0,1 мл. Поглотительные сосуды включены в общую систему комплекта через кран распределительной гребенки. Сосуды для увеличения активной поверхности при применении вязких растворов заполнены тонкостенными стеклянными трубками.

Методика проведения работы

Пред выполнением работы необходимо проверить комплект на герметичность. Для чего необходимо заполнить склянку водой. Подняв склянку, заполнить бюретки. Открыть краны гребенки – вода из бюретки поступает в поглотительные сосуды. Закрыть кран фильтра и опустить склянку. Если уровень воды в бюретке понизится, а затем будет не подвижным как бюретке, так и в поглотительных сосудах, то комплект герметичен. В случае не герметичности комплект испытывают по частям.

Для исключения влияния на анализ воздуха, находящегося в системе с помощью всасывающе-нагнетательного баллона, газовую смесь несколько раз прокачивают через фильтр, повернув краны гребенки, набирают газовую смесь в бюретку, а затем вытесняют с помощью уравнительной склянки набранный объем в атмосферу.

Далее отмеряют в бюретке 100 мл газовой смеси. Уравнивают давление газа до атмосферного путем выравнивания раствора в уравнительной склянке с уровнем раствора в бюретке, установив его на высоте отметки «0» в бюретке. Затем перекрывают кран на сообщение бюретки с поглотительным сосудом и прокачивают газовую смесь через реактив в нем. Прокачку газа в поглотительный сосуд осуществляют поднятием и опусканием уравнительной склянки. Для этого уравнительную склянку поднять наверх и когда запирающая жидкость в бюретке достигнет нулевой отметки, опустить склянку, газ при этом перекачивается обратно в бюретку, поднимая поглотительный раствор в сосуде до отметки.

Прокачивают газ до полного поглощения компонента, которое заканчивается, если объем газа перестает уменьшаться.

Рис. 5 Комплект оборудования для газовых анализов КГА – 1:

1- футляр; 2- гребенка; 3…5- поглотительные сосуды; 6- бюретка; 7- фильтр; 8- уравнительная склянка; 9- кран;

10- перекачивающий баллон.

Замер объема газа производят через 20…30 с.

Таким образом, газовую смесь прокачивают последовательно через необходимое число сосудов в зависимости от числа определяемых компонентов. Произведя последнюю прокачку, выпускают остаток газа в атмосферу.

Показания отсчитывают по шкале. Поверхность верхней кромки отметки шкалы должны быть касательной к нижней точке мениска при расположении взгляда наблюдателя в той же горизонтальной плоскости.

Объемная доля компонента газовой смеси определяется по формуле:

,

где U_пр – объем газовой смеси до прокачки; U_об – объем после поглощения компонента; U – объем газовой смеси, набранного в бюретку.

Погрешность измерения объемов 0,2 мл.

Обработка результатов

По заданному составу топлива рассчитывают продуктов полного сгорания по формуле, %

,

где - объем образующийся в результате сгорания углерода и серы, содержащихся в топливе; - объем сухих продуктов сгорания топлива в стехиометрическом количестве воздуха.

Определяют по составу продуктов полного сгорания, разбавленных воздухом, %

,

где RO₂ и O₂ – процентное содержание RO₂ и O₂ в анализируемой пробе продуктов полного сгорания топлива.

При содержании в продуктах сгорания СО в числитель формулы для расчета входит не RO₂, а «потенциальная величина RO₂», т.е. сумма RO₂ + СО, а знаменатель – не общее содержание кислорода в продуктах сгорания, а содержание кислорода за вычетом количества, необходимого для окисления СО.

В соответствии с этим формула для определения по данным газового анализа приобретает следующий вид:

.

Сравнивают значение , рассчитанное по составу сжигаемого топлива и , определенное по данным газового анализа нескольких продуктов сгорания.

Определяют коэффициент избытка воздуха, при котором осуществляется процесс горения топлива

,

где N₂,O₂ и CO – соответственно, процентное содержание азота, кислорода и окиси углерода в анализируемой пробе продуктов сгорания.

Находят коэффициент разбавления сухих продуктов сгорания с избыточным воздухом

.

Вычисляют коэффициент избытка воздуха по коэффициенту разбавления продуктов сгорания

,

где - объем воздуха, необходимого для сжигания 1 кг жидкого или 1 м³ газообразного топлива в стехиометрических условиях.

Сравнивают значение коэффициента избытка воздуха со значением, полученным по п. 3.

Определяют калориметрическую температуру горения

,

где - объем избыточного воздуха, определяемый по формуле

.

- суммарный объем неразбавленных воздухом влажных продуктов сгорания топлива.

Результаты опытных данных и расчетов заносят в таблицу №7.

Таблица №7

N п/п	Исходные данные		Результаты эксперимента и расчетов
	Топливо	, %	O2, %	СО, %	N2, %	RO2max, %	h		/	tкал.

Содержание отчета

Цель работы.

Таблица экспериментальных и расчетных данных.

Контрольные вопросы

С какой целью производят газовый анализ уходящих газов топливоиспользующих установок?

Методы анализа дымовых газов.

Принцип действия комплекта оборудования для газовых анализов КГА-1.

Азотная формула для определения коэффициента избытка воздуха.

Коэффициент разбавления сухих продуктов сгорания избыточным воздухом.

Как определить калориметрическую температуру сгорания?

Список литературы

Хэмалян Д. М., Каган Я. А. Теория горения и топочные устройства. –М.: Энергия. 1977.

Равич М. Б. Топливо и эффективность его использования.

-М.: Наука. 1971.

Белосельский Б. С., Соляков В. К. Энергетическое топливо.

-М.: Энергия, 1980.

Спеймер В. А., Горбаненко П. Д. Повышение эффективности использования газа и мазута в энергетических установках.

-М.: Энергоатомиздат, 1981.

Рациональное использование газа в энергетических установках. Справочное руководство /Под ред. д. т. н. Проф. А. С. Иссерлина/ -Л.: Недра, 1990.