POLITECHNIKA WARSZAWSKA

LABORATORIUM TERMODYNAMIKI

II

INSTYTUT TECHNIKI CIEPLNEJ

Sprawozdanie z ćwiczenia

Zespół

Nazwiska i imiona

studentów

2004/05

MEL

III

25.11.2004

Rok ak.

Wydział Semestr

Grupa

Data ćwicz.

Ocena

Data

Podpis

I. Temat ćwiczenia

Bomba kalorymetryczna.

Oznaczanie ciepła spalania paliwa stałego Ć

.

II. Stanowisko badawcze (szkice i krótki opis) A

W

Y

IS

I

P

Pras

elektroda

a S

do przygotowania próbki

doprowadzenie

IE

I

tlenu

N

elektrody

tygielek

Bomba kalorymetryczna

Opis przebiegu ćwiczenia:

Przebieg ć wiczenia przebiegał nastę pują co: 1. Zerowanie wagi pomiarowej

2. Waż enie drucika (włókna) – md = 6,2 mg = 6,2*10-6 kg

3. Waż enie nitki – mn = 8,3 mg = 8,3*10-6 kg

4. Waż enie tygielka – mt = 5,27 g = 5,27*10-3 kg

5. Zawią zanie pę telki na nitce 6. Wsypanie sproszkowanego wę gla kamiennego do prasy 7. Ubijanie wę gla w prasie 8. Masa ubitego wę gla (brykiecika) – m = 1,01435 g = 1,01435*10-3 kg

9. Rozpię cie włókna i podwieszenie brykiecika 10. Włoż enie zawieszonego brykiecika do bomby kalorymetrycznej 11. Podłą czenie tlenu do bomby 12. Włoż enie bomby do wody i uruchomienie mieszadła 13. OKRES POCZĄ TKOWY:

Pomiar temperatury co 60 s. termometrem Beckmanna. Układ d Ć

ochodzi do

stanu równowagi z otoczeniem.

n

t

1

0,95

A

2

0,955

3

0,96

4

0,96

5

0,96

W

6

0,965

7

0,97

Y

8

10

I00, S

I,98

9

0,98

P 985

11

0,99

12

0,99

S

13 0,99

14

0,995

15

1

16

1,005

IE

I

17

1,01

18

1,01

19

1,01

N

20

1,015

21

1,015

22

1,02

23

1,02

24

1,02

25

1,02

14. OKRES POCZĄ TKOWY:

Zapłon. Pomiar temperatury co 30 s. termometrem Beckmanna.

n

t

1

1,2

2

1,5

3

1,7

4

3,3

5

4,4

6

4,87

7

5,2

8

5,22

9

5,29

10

5,41

11

5,47

12

5,55

13

5,62

14

5,66

15

5,71

16

5,71

17

5,8

18

5,84

19

5,87

20

5,9

21

5,92

22

5,95

23

5,97

24

5,99

25

6

Ć

26

6,02

27

6,03

28

6,04

29

6,05

A

30

6,06

31

6,07

32

6,07

W

33

6,07

15. OKRES KOŃ COWY – NIE ODBYŁ SIĘ : Y

Układ z powrotem musi dojść do stan

tk = I

u

1, S

I równowagi z otoczeniem. Przyjmuję , ż e koń cowa temperatura wynosi P 2 oC

16.Waż enie tygielka z popiołem – mt+p = 5354,2 mg = 5,3542*10-3 kg

17.Waż enie wody – G = 2,34 kg

Obliczenia:

1. Pojemność cieplna ka S

, gdzie:

G – masa wody w nac IE

I lorymetru: C= G(+ K) c w Nzyniu

K – wartość wodna kalorymetru, K = 0,441 kg cw – ciepło właściwe wody, cw = 4,19 kJ/(kg K) kJ

C = ( 3

,

2 4 + ,

0 44 )

1 ⋅ 1

,

4 9 = 1 ,

1 65239

K

2. Poprawka na wymianę ciepła z otoczeniem: s= n

V − V



−1

1 +

k

p

T

Tn

k

1 = n ⋅ V

−

⋅  ∑ T +

− n ⋅ T

p

s

p )

T − T



k

p

s=2

2

, gdzie:

a) n – ilość odczytów w okresie głównym – n = 33

b) Vp – średnie przyrosty temperatur pomiędzy odczytami w okresie T

T

p

− p

−

1

2

0 9

, 5

,

1 02

początkowym - V

p =

=

= − ,

0 0028

n

25

p

np – ilość odczytów w okresie początkowym

c) Vk - średnie przyrosty temperatur pomiędzy odczytami w okresie T

T

k

−

,

6 07

k

− ,12

końcowym -

1

2

V

k =

=

= 1

,

0 62333

n

30

k

nk – ilość odczytów w okresie końcowym, przyjmuję n = 30 (pomiar co 1

min. przez 30 min.)

T

T

p

+

+

1

9

,

0 5

,

1 02

d) T - średnia temperatura okresu początkowego T

p =

pn =

= 9

,

0 85

p

2

2

T

T

k

+

,

6 07 + ,

1 02

e) T - średnia temperatura okresu końcowego 1

T

k =

kn =

= 5

,

3 45

k

2

2

s= n−1

s= n 1

−

f) ∑ T - suma temp. okresu głównego bez wliczania T

∑ Ts =166,

s

1 i Tn -

19

s=2

s=2

T1 – temperatura początkowa okresu głównego Tn – temperatura końcowa okresu głównego 1

,

0 62333 − (− ,

0 002 )

8

,

1 2 + ,

6 07

k = 33⋅ (− ,

0 002 )

8 −

⋅

+

− ⋅

= −

1

(1661,9

33 ,

1 2)

Ć

5

,

3 45 − 9

,

0 85

2

3. Efekt cieplny powstały w bombie kalorymetrycznej: A, 8 4926 K

Q = C ⋅ ( T

∆ − k )

1

, gdzie

T

∆ - przyrost temperatury w okresie głównym - ∆ TW

Q = 1 ,

1 65239 ⋅ ,

5

( 05 − (− ,

8 4926) Y = ,

6 07 − ,

1 02 = ,

5 05

Q − ∑ q

G

(

+ ) ⋅ ⋅ ∆ + 1 − ∑

i

IS

I =1578, kJ

4. Ciepło spalania:

W

w

i

=

=

m

, gdzie

P K c ( T k) q m

∑ q - suma poprawek na dodatkowe efekty cieplne ∑ q i = Wd ⋅ md + Wn ⋅ mn + Q ⋅ m ⋅ f i

- Wd – ciepło spalania

lania

dr S

utu – Wd = 6700 kJ/kg

- Wn – ciepło spa

∑ q = 6700⋅ ,62⋅10−6 +17400⋅ 3, 8 ⋅10−6 +157 8

, ⋅ ,

1 01435 ⋅10 3

− ⋅ ,

0 0015 = 1

,

0 8572

i

IE

I nitki – Wn = 17400 kJ/kg

- f – współczynnik dla węgla - f = 0,0015

N

kJ

Q − ∑ q

157 8

, − 1

,

0 8572

MJ

W

i

=

=

=155 5

, 336

m

0

,

1 1435⋅10−3

kg

5. Wartość opałowa:

W = W − r ⋅ 9

( ⋅ g

+ g )

u

H 2

w

, gdzie

- g

- zawartość wodoru w paliwie - g H

= ,

0 043

H 2

2

- g - zawartość wilgoci w paliwie - g w =

,

0 05

w

- r – ciepło parowania wody – r= 2500 kJ/kg

−3

MJ

W = 155 5

, 336 − 2500 ⋅10 ⋅ 9

( ⋅ ,

0 043 + ,

0 0 )

5 = 15 ,

4 4411

u

kg

Wnioski:

Wyniki: W = 155,5336 MJ/kg i Wu = 154,4411 MJ/kg znacznie odbiegają od danych tablicowych, może to być spowodowane: 1.

Nie przeprowadzeniem okresu końcowego podczas pomiarów, z związku z czym przyjęcie przybliżonych danych.

2.

Błędy podczas pomiarów (ważenie, odczytów temperatury, itd.).

3.

Zakręcony kran doprowadzający do wodę do kalorymetru, który powinien być otwarty.

4.

Część nitki została ucięta podczas „prasowania” węgla, ta część nie została wzięta pod uwagę podczas obliczeń.

5.

Inne straty np. cieplne w kalorymetrze.

Ć

A

W

Y

IS

I

P

S

IE

I

N