Теплота сгорания газа
Теплота сгорания газа наиболее распространенно определяется - способом сжигания точно замеренного объема газа в калориметре Юнкерса. Схема газового калориметра приведена на рис. II-5. Газ, пропускаемый через газовые часы и колокольный регулятор давления, сжигается с помощью небольшой инжекционной горелки, вставленной внутрь центральной трубы калориметра. Образующиеся продукты сгорания проходят по дымогарным трубкам, отдавая свое тепло воде, непрерывно протекающей через калориметр. Продукты сгорания охлаждаются до комнатной температуры, что приводит к конденсации почти всех содержащихся в них водяных паров. Конденсат собирается в мерный стакан. В процессе опыта после достижения постоянного режима производят тщательные замеры температур воды, конденсата и продуктов сгорания. По данным простейшего балансного соотношения находят высшую теплоту сгорания газа, отнесенную в результате соответствующего пересчета к нормальным условиям.
Определение теплоты сгорания при помощи газового калориметра не отличается сложностью, но для этого требуется специальная аппаратура, которой редко располагают заводские лаборатории.
Определение теплоты сгорания газового топлива возможно также при помощи широко распространенной калориметрической установки, обычно применяемой для твердого топлива.
Метод непосредственного калориметрирования в стандартной калориметрической бомбе разработан Г. Ф. Кнорре в 1944 г.
Сущность метода заключается в том, что бомба, после точного замера объема заполняется исследуемым газом, затем в нее нагнетается кислород под избыточным давлением. Запертая бомба помещается в калориметр, где газокислородный заряд воспламеняется. Все дальнейшие операции и расчеты проводятся так же, как и при определении теплоты сгорания твердого топлива.
Желательная величина теплового заряда бомбы, обеспечивающая достаточную точность результата, лежит в пределах от 8,0 до 20,0 кдж. Следовательно, при емкости бомбы 0,3-0,4 л и теплоте сгорания газа от 20,0 до 60,0 Мдж/м3 нет необходимости в его сжатии и бомба должна заряжаться газом под атмосферным давлением. Газы с меньшей теплотой сгорания следует подавать в бомбу под давлением. Перед зарядкой необходима достаточно длительная продувка, обеспечивающая полное удаление воздуха. Подача газа может осуществляться непосредственно из газопровода или аспираторов (рис. II-6), на выходе рекомендуется установка колбы с водой и отводящей трубкой для контрольного факела. После стабилизации контрольного факела последовательно запираются вентили 3 и 4, а затем в бомбу вводится кислород под давлением в пределах от 5 до 10 бар.
Повышение давления кислорода до 15-30 бар недопустимо, так как объемная концентрация горючего газа становится ниже границы зажигания, что зачастую является причиной неудачи опыта. Известны случаи отказа от применения метода непосредственного калориметрирования в лабораториях якобы из-за его ненадежности, хотя при соблюдении приведенных выше рекомендаций этот метод прост и абсолютно надежен.
Запал смеси предпочтительно производить при помощи электрической искры от магнето или индукционной катушки, а не за счет зажигания запальной спиральки.
Высшая теплота сгорания газа по данным опыта определится по формуле
Подсчет количества выделившегося тепла и низшая теплота сгорания газа производится общеизвестными методами.
