Μέθοδος Προσδιορισμού της Θερμογόνου Δύναμης Στερεών Καυσίμων

Μέθοδος Προσδιορισμού της Θερμογόνου Δύναμης Στερεών Καύσιμων

Ως στερεά καύσιμα νοούνται οι στερεές ουσίες που μπορούν να αναφλεγούν κατά την επαφή με φωτιά, πηγές θερμότητας, κρούση ή τριβή. Καλύπτουν μια μεγάλη ποικιλία τύπων, που κυμαίνονται από τα είδη καθημερινής ανάγκης έως τις βιομηχανικές πρώτες ύλες, όπως ξύλο, χαρτί και υφάσματα.

Βασικά Χαρακτηριστικά

Ευφλεκτότητα: Εύκολη ανάφλεξη γρήγορα κατά την επαφή με πηγές φωτιάς, με γρήγορη εξάπλωση φλόγας.

Κίνδυνος: Η καύση μπορεί να παράγει τοξικές ουσίες και η κατάσβεση της φωτιάς μπορεί να είναι δύσκολη (π.χ., μεταλλικές σκόνες μπορεί να εντείνουν τις αντιδράσεις όταν εκτίθενται σε νερό).

Ποικιλομορφία: Συμπεριλαμβανομένων αυτοαντιδρώμενων ουσιών, σταθερών εκρηκτικών κ.λπ.

Συνήθεις Τύποι:

Φυσικά Στερεά: Ξύλο, τύρφη, λιγνίτης, ανθρακούχο άνθρακα, ανθρακίτης, σχιστόλιθος πετρελαίου κ.λπ.

Επεξεργασμένα Στερεά: Κάρβουνο, οπτάνθρακας, μπρικέτες, μπάλες άνθρακα κ.λπ.

Ειδικά Στερεά: Στερεό οινόπνευμα, στερεό καύσιμο πυραύλων κ.λπ.

Πειραματικοί Στόχοι:

1. Προσδιορισμός Θερμογόνου Δύναμης: Ακριβής μέτρηση της θερμότητας που απελευθερώνεται κατά την πλήρη καύση στερεών καύσιμων (π.χ., ξύλο, άνθρακας) χρησιμοποιώντας εξοπλισμό όπως θερμιδόμετρα οξυγόνου. Αυτός είναι ένας βασικός δείκτης για την αξιολόγηση της ποιότητας του καυσίμου.

2. Κατάκτηση Πειραματικών Τεχνικών: Εκμάθηση των διαδικασιών λειτουργίας των θερμιδόμετρων οξυγόνου, συμπεριλαμβανομένων βασικών βημάτων όπως η φόρτιση οξυγόνου, η ανάφλεξη και η μέτρηση της θερμοκρασίας. Κατανόηση της διαφοράς μεταξύ θερμότητας καύσης και θερμογόνου δύναμης και εντοπισμός πηγών σφαλμάτων που απαιτούν διόρθωση στο πείραμα (π.χ., καύση του σύρματος ανάφλεξης, απορρόφηση θερμότητας από το όργανο).

3. Κατανόηση Αρχών Οργάνων: Εξοικείωση με τη δομή των θερμιδόμετρων οξυγόνου (π.χ., κύλινδρος βόμβας, αισθητήρας θερμοκρασίας, αναδευτήρας). Κατάκτηση της μεθόδου βαθμονόμησης της θερμικής χωρητικότητας και βαθμονόμηση του οργάνου χρησιμοποιώντας τυπικές ουσίες όπως το βενζοϊκό οξύ.

Πειραματικά Δείγματα και Όργανα

Πειραματικά Δείγματα: Στερεά καύσιμα

Πειραματικά Όργανα: Θερμιδόμετρο SH500, σύμφωνα με το GB/T 384

Πειραματικές Διαδικασίες

1. Προετοιμασία και Βαθμονόμηση Οργάνου:

Έλεγχος Θερμιδόμετρου Οξυγόνου: Βεβαιωθείτε ότι το εσωτερικό τοίχωμα της βόμβας οξυγόνου είναι καθαρό και απαλλαγμένο από υπολείμματα. Ελέγξτε εάν το σύρμα ανάφλεξης (σύρμα νικελίου-χρωμίου) είναι άθικτο και τα ηλεκτρόδια είναι σε καλή επαφή.

Βαθμονόμηση Θερμικής Χωρητικότητας: Χρησιμοποιήστε βενζοϊκό οξύ (τυπική θερμογόνος δύναμη: 26450 J/g) ως ουσία βαθμονόμησης. Ζυγίστε 0,5~1,0 g (με ακρίβεια 0,0001 g) και τοποθετήστε το στο χωνευτήρι της βόμβας οξυγόνου. Προσθέστε 10 mL απεσταγμένου νερού στη βόμβα οξυγόνου, γεμίστε την με οξυγόνο σε πίεση 2,6~3,3 MPa και αφήστε την να σταθεί για 5 λεπτά για να εξαντληθεί ο αέρας. Τοποθετήστε τη βόμβα οξυγόνου στον εσωτερικό κύλινδρο του θερμιδόμετρου, προσθέστε 2000 g απεσταγμένου νερού (διαφορά θερμοκρασίας με τη θερμοκρασία περιβάλλοντος ≤ 1℃), ξεκινήστε την ανάδευση και τη συλλογή θερμοκρασίας. Ενεργοποιήστε για ανάφλεξη, καταγράψτε την αλλαγή της θερμοκρασίας του νερού και υπολογίστε τη θερμική χωρητικότητα (C). Επαναλάβετε τη λειτουργία 3 φορές και λάβετε τη μέση τιμή. η απόκλιση της θερμικής χωρητικότητας πρέπει να είναι ≤ 0,5%.

2. Προετοιμασία Δείγματος

Επεξεργασία Στερεού Δείγματος: Αλέστε το στερεό καύσιμο (π.χ., άνθρακας, πέλλετ βιομάζας) σε μέγεθος σωματιδίων < 0,2 mm για να εξασφαλιστεί ομοιομορφία. ζυγίστε 0,5~1,0 g του δείγματος (με ακρίβεια 0,0001 g) και τοποθετήστε το σε ένα ξηρό χωνευτήρι.

Έλεγχος Υγρασίας: Εάν το δείγμα περιέχει υγρασία, στεγνώστε το στους 105℃ μέχρι σταθερού βάρους για να αποφύγετε την επίδραση της εξάτμισης της υγρασίας στον υπολογισμό της θερμογόνου δύναμης.

Φόρτιση και Ανάφλεξη Βόμβας Οξυγόνου

3. Λειτουργία Φόρτισης Οξυγόνου: Τοποθετήστε το χωνευτήρι του δείγματος στη βόμβα οξυγόνου, προσθέστε 10 mL απεσταγμένου νερού (για να διαλυθούν τα προϊόντα καύσης), εγκαταστήστε το σύρμα ανάφλεξης και κάντε το να έρθει σε επαφή με το δείγμα. Γεμίστε τη βόμβα οξυγόνου με οξυγόνο σε πίεση 2,8~3,0 MPa και αφήστε την να σταθεί για 5 λεπτά για να εξαντληθεί ο αέρας, διασφαλίζοντας ότι δεν θα μείνει υπόλειμμα αέρα.

Ανάφλεξη και Καύση: Τοποθετήστε τη βόμβα οξυγόνου στον εσωτερικό κύλινδρο του θερμιδόμετρου, προσθέστε 2000 g απεσταγμένου νερού, ξεκινήστε την ανάδευση και τη συλλογή θερμοκρασίας. Ενεργοποιήστε για ανάφλεξη, καταγράψτε την αλλαγή της θερμοκρασίας του νερού (αρχική περίοδος, κύρια περίοδος, τελική περίοδος) και καταγράψτε το μέγιστο σημείο θερμοκρασίας κατά την κύρια περίοδο. Μετά την καύση, ελέγξτε ότι δεν υπάρχει άκαυστο υπόλειμμα στη βόμβα οξυγόνου. διαφορετικά, η δοκιμή πρέπει να επαναληφθεί.

Πειραματικά Αποτελέσματα

Αυτό το πείραμα συμμορφώνεται αυστηρά με το πρότυπο GB/T 384-2025. Η μετρημένη καθαρή θερμογόνος δύναμη του δείγματος άνθρακα είναι 17.780,83 J/g (4247,6 kcal/kg), με καλή επαναληψιμότητα και αξιόπιστα δεδομένα.