Авгушевич И.В., Сидорук Е.И., Броновец Т.М.
Стандартные методы испытания углей. Классификации углей

#

Вернуться к оглавлению

Глава 12

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОТЫ СГОРАНИЯ УГЛЕЙ

§ 12.7.3 Окончание испытания и анализ продуктов сгорания

По окончании измерений (при работе на неавтоматических калориметрах) или после получения результата испытания (при работе на автоматических калориметрах) вынимают калориметрический сосуд из тер­м­о­стата, затем из сосуда вынимают бомбу. Осторожно открывают выпус­кн­ой клапан на крышке бомбы, выпускают газообразные продукты сжи­г­ания и разбирают бомбу. Собирают остатки запальной проволоки и взве­ши­вают их.

Тщательно исследуют внутреннюю поверхность бомбы, тигель и твер­дый остаток на дне бомбы и в тигле. Если при осмотре обнаруживают признаки неполного сгорания (сажу или частицы несгоревшего топлива), то полученные результаты считают недействительными, а испытание пов­торяют.

При отсутствии признаков неполноты сгорания содержимое бомбы смывают струей дистиллированной воды в химический стакан. Дистиллированной водой обмывают внутреннюю поверхность бомбы и крышки бомбы, а также электроды и наружную поверхность тигля. Содержимое бомбы и все промывные воды собирают в один стакан (смыв бомбы). Содержимое тигля (твердый остаток, шлак, асбест) смывают в отдельный стакан, а затем фильтруют через неплотный фильтр. Остаток на фильтре промывают небольшим количеством воды и присоединяют фильтрат к смыву бомбы.

Калориметрическую бомбу, крышку и тигель тщательно моют, вытирают насухо чистой тканью и оставляют в разобранном виде до следующего опыта. Впускной и выпускной клапаны в крышке бомбы не закрывают.
Продуктами сгорания топлив в калориметрической бомбе помимо во­ды и диоксида углерода являются:

– азотная кислота, образующаяся из азота воздуха, который остается в бомбе после заполнения ее кислородом, и из азота, который входит в сос­тав топлива;

– серная кислота, образующаяся из серы, которая входит в состав топ­лива.

Таким образом, в бомбе происходят процессы образования серной и азотной кислот и растворения их в воде. Процессы кислотообразования сопровождаются выделением тепла, поэтому при расчетах высшей теплоты сгорания (§ 12.11) и при расчете энергетического эквивалента калориметра (§ 12.8) необходимо вносить поправки на теплоту образования и растворения кислот, которые сокращенно называются «поправка на азот» и «поправка на серу». Суммарная величина поправок на азот и серу (Дж/г) лежит в пределах повторяемости результатов.

Поправка на азот QN

Количество теплоты, выделившейся при образовании и растворении в воде азотной кислоты, полученной из азота не вытесненного воздуха, для данной бомбы является величиной практически постоянной.
Поправку на азот обязательно определяют при градуировке калориметра (§ 12.8) как среднее значение из шести сожжений бензойной кислоты. В смыве бомбы азотную кислоту титруют раствором гидроксида натрия в присутствии индикатора метилового оранжевого (ГОСТ 147, п. 10.5.2).
При горении в топке азот, входящий в органическую массу топлива, превращается в N2 и удаляется с дымовыми газами. Поведение азота топлива при горении в калориметрической бомбе остается до сих пор неясным.
Многочисленные наблюдения, проведенные в топливной лаборатории ВТИ [2], показали, что количество образующейся в бомбе азотной кислоты не зависит от содержания и форм азота в угле, но прямо пропорционально величине теплоты сгорания топлива. Именно поэтому при расчете высшей теплоты сгорания топлив при постоянном объеме поправку на азот (QN) вычисляют по эмпирической формуле:

QN = α ⋅ Qаб , (12.4)

где α – коэффициент, учитывающий теплоту образования и растворения

азотной кислоты, равный 0,001 для тощих углей и антрацитов

и 0,0015 – для других углей, горючих сланцев и торфа.

Поправка на серу QS

Все виды твердого топлива содержат серу. Часть общей серы при сгорании топлива в калориметрической бомбе образует серную кислоту, которая растворяется в воде. Чтобы определить поправку на серу, необходимо знать количество серы, перешедшее в серную кислоту. С этой целью определяют содержание серы, находящейся в виде сульфат-ионов в смыве бомбы (сера по бомбе, Sаб). Простейшим методом определения является осаждение сульфат-ионов в виде сульфата бария с гравиметрическим определением последнего (глава 10).
Поправку на серу вычисляют по формуле

QS = β ⋅ Sаб   , (12.5)

где β – коэффициент, учитывающий теплоту образования серной кислоты

из диоксида серы и растворения ее в воде; β = 94 кДж/кг

(22,5 ккал/кг) на 1% серы, перешедшей при горении навески

в бомбе в серную кислоту.

При одновременном присутствии в смыве бомбы серной и азотной кис­лот поправки на азот и серу могут быть определены титриметрическим методом, приведенным в ГОСТ 147, п. 10.5.4.

#

Вернуться к оглавлению

testcoals.ru 2019