Aleksander Arcikiewicz 14.03.2008

Energetyka, Semestr IV

Ćwiczenie 4

Badanie wartości opałowej paliw gazowych

1. Wstęp

Paliwa gazowe są mieszaninami wieloskładnikowa gazów palnych i niepalnych, pochodzenia naturalnego lub sztucznego. Podstawowymi wielkościami charakteryzującymi paliwo gazowe są: ciepło spalania i wartość opałowa, gęstość i gęstość względna, liczba Wobbego, prędkość spalania i granica wybuchowości.

Ciepło spalania jest to ilość ciepła jaka wydziela się wskutek całkowitego i zupełnego spalania próbki paliwa wtedy, gdy produkty spalania zostaną oziębione do wyjściowej temperatury substratów, natomiast wartość opałowa jest to ciepło spalania pomniejszone o ciepło skraplania pary wodnej powstałej w procesie spalania paliwa.

Dla określenia wartości energetycznej paliw ciekłych łatwolotnych oraz gazów wyznacza się w kalorymetrze o ciągłym spalaniu w tzw. kalorymetrze Junkersa.

2. Opis pomiaru

Celem ćwiczenia było zbadanie wartości opałowej paliwa gazowego przy użyciu kalorymetru Junkersa.

Badana ilość paliwa została spalona w wymienniku ciepła, a ciepło jakie zostało wytworzone w czasie procesu spalania, oddane zostało wodzie chłodzącej. Pomiar ilości ciepła odebranego przez wodę chłodzącą dało informacje o wartości opałowej badanego paliwa.

Dla precyzji pomiaru, winny zostać zachowane następujące warunki:

- spalanie powinno być całkowite oraz zupełne

- produkty spalania powinny zostać oziębione do temperatury początkowej substratów

- całkowita ilość wydzielonego ciepła, która powstała ze spalenia gazu, powinna zostać

przejęta przez wodę chłodzącą

- para wodna powstająca ze spalania wodoru zawartego w paliwie, powinna ulec skropleniu

Spalanie badanej próbki powinno:

- płomień winien mieć kolor niebieski (płomień świecący świadczy o zawartości węgla w
spalinach)

- odbywać się pod stałym ciśnieniem dopływającego gazu,

- różnica temperatury wody na wlocie i na wylocie nie powinna być większa aniżeli 5ºC (powinna być równa temperaturze otoczenia)

3. Schemat stanowiska pomiarowego

Rys. 1 Kalorymetr Junkersa

I - regulator ciśnienia

1 - zawór

2 - dzwon z zamknięciem wodnym

3 - komora

4 - przestrzeń pod dzwonem

5 - ciężarek obciążenia dzwonu

II - gazomierz bębnowy

1, 2, 3, 4 - komory

5 - obrotowy bęben

III - komora spalania kalorymetru

1 - rurka

2 - pęk rurek

3 - komora

4 - wylot spalin

5 - klapa przepływu spalin

6 - zbiornik wody

7 - rurka doprowadzająca wodę
8 - zawór regulacyjny

9 - rurka odpływowa

10 - termometr 1

11 - mieszalnik

12 - termometr 2

13 - naczynie przelewowe

4. Przykład obliczeniowy

5. Wnioski

• wartość opałowa badanego gazu (gaz sieciowy GZ 35) oscyluje w granicach 35 MJ/m³, co świadczy o poprawności przeprowadzonego pomiaru,

• wahania w wynikach wartości opałowej badanego gazu wynikają z błędu eksperymentatora (czas reakcji, niedokładność odczytu etc.)

POLITECHNIKA GDAŃSKA

KATEDRA TECHNIKI CIEPLNEJ

PROTOKÓŁ POMIARU CIEPŁA SPALANIA I WARTOŚCI OPAŁOWEJ PALIW GAZOWYCH KALORYMENTREM PRZEPŁYWOWYM

Określenie wielkości odniesionych do gazu suchego w warunkach umownych

p_u=101325 Pa T_u=273,15 K

Ciśnienie gazu suchego w gazomierzu p=p_b+p_g-p_s

Ciśnienie barometryczne p_b= 758 Tr p_b= 101058 N/m²

Temperatura otoczenia t₀= 20 ºC Temperatura gazu t_g= 21,5 ºC

Ciśnienie gazu w gazomierzu p_g= 50 mmH₂O p_g= 490,5 N/m²

Ciśnienie cząstkowe p_s= 2,56*10^-7 bar p_s=0,025629N/m²

pary wodnej w temperaturze t_g

Temperatura spalin t_sp= 14 ºC

Współczynnik przeliczeniowy na warunki umowne

Lp.	I		II		III
		t1	t2	t1	t2	t1	t2
		ºC	ºC	ºC	ºC	ºC	ºC
1	8,15	30,6	8,2	30,7	8,2	30,6
2	8,15	30,6	8,2	30,7	8,2	30,6
3	8,15	30,6	8,2	30,7	8,2	30,6
4	8,15	30,6	8,2	30,7	8,1	30,6
t1śr, t2śr	8,15	30,6	8,2	30,7	8,175	30,6

	I	II	III
Średnia temperatura, tśr=0,5(t1śr + t2śr) [ºC]	19,375	19,45	19,388
Różnica temp. ∆t= t1śr - t2śr [ºC]	22,45	22,5	22,425
Ilość spalonego gazu V=[m^3]	0,004	0,004	0,004
Ilość wody chłodzącej mw [kg]	1555	1560	1560
Ilość skroplin ms [kg]	0,006	0,0056	0,0056
Ciepło spalania gazu	39363	39570	39440
Ciepło parowania skroplin	4036,56	3767,49	3767,49
Wartość opałowa	35326,41	35802,51	35672,51

2

---