Определение низшей и высшей теплоты сгорания проб водоугольного топлива

 

Важнейшей теплофизической характеристикой топлива является теплота сгорания, которая характеризует количество тепловой энергии, выделяемой при полном сгорании единицы массы топлива.

Для определения теплоты сгорания ВУТ применяют единый стандартный метод (ГОСТ 147 – 95) – метод сжигания навески топлива в атмосфере сжатого кислорода в герметически закрытом металлическом сосуде – калориметрической бомбе.

Фактическая теплота сгорания топлива оказывается намного ниже, чем экспериментальная величина, определяемая в калориметрической бомбе при сжигании аналитической пробы. Для того чтобы приблизить экспериментальные значения к реальным вычисляют высшую и низшую теплоты сгорания.

Низшую теплоту сгорания рабочего топлива , ккал/кг, вычисляют по формуле (ГОСТ 273 13 – 87)

 

; (3.9)

 

где – коэффициент для расчета теплоты парообразования и охлаждения воды, выделившейся при сгорании топлива в калориметрической бомбе, в расчете на 1% (на 0, 01 кг выделившейся воды) ( = 5, 86 и = 24, 62 при выражении результатов анализа соответственно в ккал/кг и кДж/кг); 8, 94 – коэффициент пересчета содержания водорода на воду.

Рабочее состояние топлива (верхний индекс r) – состояние топлива с таким содержанием влаги и зольностью, с которыми оно добывается, отгружается и используется.

Общее содержание водорода в топливе при рабочем состоянии (%) определяют с помощью выражений:

 

или , (3.10)

 

где – содержание водорода в абсолютно сухом топливе, %;

– содержание влаги в рабочем топливе по испытуемой пробе, %;

– содержание влаги в испытываемой аналитической пробе;

– общее содержание водорода в аналитической пробе, %.

Аналитическое состояние топлива (верхний индекс а) – состояние топлива, характеризуемое подготовкой пробы, в которую включается размол до крупности зерен менее 0, 2 мм (или другими размерами, предписанными специальными методами анализа), и приведением ее в равновесие с условиями лабораторного помещения.

Сухое беззольное состояние топлива (верхний индекс daf) – условное состояние топлива, не содержащего общей влаги и золы.

Зольность рабочего топлива по испытуемой пробе (%) вычисляет по формуле:

 

, (3.11)

 

где – зольность сухого топлива по испытуемой пробе, %.

Сухое состояние топлива (верхний индекс d) – состояние топлива без содержания общей влаги (кроме гидратной).

Величину рассчитывают по данным определения высшей теплоты сгорания аналитической пробы (ГОСТ 147 – 95), используя теплоту сгорания абсолютно сухого топлива :

 

. (3.12)

 

 

ПРИМЕР ВЫПОЛНЕНИЯ ЗАДАНИЯ

 

Построение реологических моделей по вискозиметрическим измерениям

Исходные данные:

на ротационном вискозиметре путем измерений получены значения напряжения сдвига (Па) в зависимости от соответствующих скоростей сдвига( ):

 

Расчёт

Определение реологических характеристик и построение моделей течения ВУТ производится в среде Mathcad Professional.

Эффективная вязкость при скорости сдвига 81с^-1, мПа · с:

1333.333
1185.185
933.333
740.741
562.963
510.288
493.827
454.938

 

Эффективная вязкость при скорости сдвига 100 с^-1, полученная путем интерполяции:

Построение реологической модели Шведова-Бингама с помощью метода наименьших квадратов:

Given

 

Построение реологической модели Оствальда (степенной):

 

Given

 

Построение кривых течения по модели Шведова-Бингама, Оствальда и опытным данным (рис. 4.1).

Рис. 4.1. Зависимость напряжения сдвига от его скорости

 

Из сравнения значений среднеквадратичного отклонения для модели Шведова-Бингама и Оствальда видно, что < , значит, более точно описывает течение ВУТ модель Шведова-Бингама.

 

Определение теплоты сгорания пробы водоугольного топлива

Исходные данные:

 

Расчёт

 

Зольность рабочего топлива по испытуемой пробе вычисляем по формуле (3.11):

.

Общее содержание водорода в топливе при рабочем состоянии определяем по одной из формул (3.10) (в зависимости от известных данных):

или

.

Высшую теплоту сгорания рабочего топлива рассчитываем по формуле (3.12):

.

Низшая теплота сгорания рабочего топлива вычисляем по формуле (3.9):

.

 

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

 

1. Основные реологические свойства водоугольного топлива?

2. Привести основные уравнения реологического состояния вязких неньютоновских жидкостей.

3. Экспериментальное определение начального напряжения сдвига.

4. Как определить эффективную вязкость?

5. Описать принцип работы вискозиметра.

6. Применение метода наименьших квадратов к построению реологических моделей течения ВУТ.

7. По какому параметру оценивается точность модели течения ВУТ?

8. Что такое «низшая теплота сгорания топлива»?

9. Формула для расчета низшей теплоты сгорания.

 

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

 

1. Зайденварг В.Е. Производство и использование водоугольного топлива / В.Е. Зайденварг, К.Н. Трубецкой, В.И. Мурко. - М.: Издательство Академии горных наук, 2001. - 176с.

2. Бибик Е.Е. Реология дисперсных систем / - Издательство Ленинградского университета, 1981. - 172с.

3. Уилкинсон У.Л. Неньютоновские жидкости. Гидромеханика, перемешивание и теплообмен / - М.: Мир, 1964. - 194с.

4. Мурко В.И. Научные основы процессов получения и эффективного применения водоугольных суспензий // Автореф. дисс. на соиск. уч. ст. докт. техн. наук. - М., 1999. -С.48.

5. Шпирт М.Я. Безотходная технология. Утилизация отходов добычи и переработки твердых горючих ископаемых. / - М.: Недра, 1986.

6. Мурко В.И., Федяев В.И., Хямяляйнен В.А. Физико-технические основы водоугольного топлива. / - Кемерово, Кузбассвузиздат, 2009.

⇐ Предыдущая12

Поделиться: