Метод определения кажущейся плотности регламентирован в ГОСТ 2160–2015 (ISO 5072:2013).
Сущность метода гидростатического взвешивания для определения кажущейся плотности твердого топлива заключается в последовательном взвешивании кусков топлива в воздухе и в воде. При взвешивании в воздухе определяют массу испытуемой пробы, а по разности результатов взвешивания в воздухе и воде рассчитывают объем кусков топлива, включая объем пор и трещин (кажущийся объем).
Для правильной оценки кажущегося объема топлива в ГОСТ 2160–2015 регламентированы два альтернативных способа гидростатического взвешивания:
— метод с предварительным насыщением пор и трещин кусков топлива водой; — метод с покрытием кусков топлива слоем парафина (метод с парафинированием кусков).При гидростатическом взвешивании в качестве жидкости применяют дистиллированную воду.
Для гидростатического взвешивания применяют модифицированные рычажные весы с ценой деления 10 мг (рис. 15.1), в которых левая чашка весов заменена корзинкой цилиндрической формы из сетки с отверстиями 5×5 мм. Под корзинкой устанавливают сосуд с дистиллированной водой вместимостью 800 см3. Корзинку погружают в воду и восстанавливают равновесие, подвешивая на левую часть коромысла компенсирующий груз, который при дальнейшем взвешивании проб в воде не снимают. Уровень воды после уравновешивания должен быть не менее чем на 50 мм выше верхнего края корзинки.
Испытание с насыщением пор и трещин кусков топлива водой
Для определения кажущейся плотности используют пробу топлива крупностью 13–25 мм массой не менее 3 кг. Куски топлива очищают от мелких частиц угля и пыли жесткой щеткой.
Насыщение кусков топлива водой можно проводить как отдельную процедуру в вакуумном эксикаторе или непосредственно при гидростатическом взвешивании.
Взвешивают на воздухе 30–35 г пробы (m7). Переносят пробу в выпарительную чашку, приливают дистиллированную воду в таком количестве, чтобы проба была полностью погружена в воду, и помещают чашку в вакуумный эксикатор. Откачивают воздух из эксикатора до остаточного давления не более 250 Па и поддерживают его в течение 5 мин, после чего заполняют эксикатор воздухом и извлекают чашку с углем.
Пробу переносят на прокладку из нескольких слоев фильтровальной бумаги и, удалив с кусков видимую влагу, сразу переносят пробу в корзинку рычажных весов. Опускают корзинку в сосуд с дистиллированной водой (при этом проба должна быть полностью погружена в воду) и взвешивают (m8).
Переносят пробу на фильтровальную бумагу, удаляют с кусков поверхностную влагу и сразу взвешивают пробу на воздухе (m9).
Альтернативно можно насыщать пробу водой непосредственно при гидростатическом взвешивании.
После взвешивания 30–35 г пробы на воздухе (m7) ее переносят в корзинку рычажных весов (рис. 15.1) и опускают в сосуд с дистиллированной водой. Выделяющиеся пузырьки воздуха удаляют с поверхности пробы, слегка встряхивая корзинку. После прекращения выделения пузырьков проводят взвешивание в воде (m8).
Пробу переносят на фильтровальную бумагу, удаляют поверхностную влагу и взвешивают на воздухе (m9).
Кажущуюся плотность пробы топлива в рабочем состоянии d ra, г/см3, вычисляют по формуле
Испытание с парафинированием кусков топлива
Этот метод основан на определении массы испытуемой пробы топлива и измерении ее объема путем взвешивания в воздухе и в воде парафинированного куска топлива. При покрытии куска угля пленкой из парафина поры и мелкие трещины становятся недоступными для жидкости, в которую погружают образец.
Для проведения испытания используют не менее 10 кусков топлива массой 200–300 г каждый. От каждого куска поперек наслоения отделяют часть массой 50–100 г для определения общей влаги W tr и зольности Ad. Остальную часть куска разделяют поперек наслоения пополам, и в каждой половине куска определяют кажущуюся плотность (единичное значение).
Взятый для испытания кусок топлива тщательно очищают жесткой щеткой от мелких частиц угля и взвешивают в воздухе (m10 ). Затем, плотно обвязав кусок угля тонкой навощенной или шелковой нитью, опускают его на 1–2 секунды в сосуд с расплавленным парафином, нагретым до температуры 80–90°С. Пузырьки воздуха, образующиеся в остывающей парафиновой пленке, удаляют нагретой иглой, прокалывая пузырек и обеспечивая при этом герметичность образующейся парафиновой пленки. После затвердения пленки кусок снова взвешивают на воздухе (m11).
Далее парафинированный кусок топлива помещают в корзинку рычажных весов и взвешивают в воде (m12).
Единичное значение кажущейся плотности половины i-того куска топлива (d ra) ‘i, г/см3, вычисляют по формуле
По результатам испытаний двух половин одного куска пробы (параллельные определения) рассчитывают кажущуюся плотность каждого i-того куска , как среднеарифметическое значение результатов параллельных определений.
Среднее значение кажущейся плотности топлива в рабочем состоянии d ra, г/см3, вычисляют по формуле
Результат испытаний вычисляют по формулам (15.9) или (15.11) до третьего десятичного знака и округляют до второго десятичного знака.
Допускаемое расхождение между результатами определения кажущейся плотности, рассчитанными на одинаковую массовую долю влаги в пробе топлива (предел повторяемости), составляет 0,03 г/см3. Предел воспроизводимости метода — 0,06 г/см3 и 0,05 г/см3 для метода с насыщением пор и трещин водой и для метода с парафинированием кусков, соответственно.
Формулы пересчета кажущейся плотности на различные состояния топлива приведены в главе 7 (формулы 7.1 и 7.2).
