Politechnika Białostocka

Wydział Mechaniczny

..........................................................................................................

SPRAWOZDANIE Z ZAJĘĆ LABORATORYJNYCH

Paliwa i spalanie

(Nazwa przedmiotu)

Kod: EKS1A400033

Ćwiczenie numer: 4

Temat: Oznaczanie ciepła spalania i wartości opałowej paliw gazowych.

XXXXXXXX

(Imię i nazwisko studenta)

Rodzaj studiów: dzienne

Kierunek studiów: ekoenergetyka

Specjalność: brak

Semestr: IV Grupa laboratoryjna: X

Prowadzący ćwiczenia: dr inż. Michał Łukaszuk

XX.XX.XXXX Ocena

(Data wykonania ćwiczenia)

.............................................

(data i podpis prowadzącego)

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest zapoznanie z doświadczalną metodą wyznaczania ciepła spalania i wartości opałowej paliw gazowych za pomocą kalorymetru Junkersa.

1. Pomiary

Lp.	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
Tg	23,1	23,5	23,5	23,5	23,5	23,5	23,5	23,5	23,5	23,5	23,5	˚C
Vg	0	2	4	6	8	10	12	14	16	18	20	dm^3
pg	85	71	71	71	71	71	71	71	71	71	71	mmH20
Tw1	12,1	12	12	12	11,95	11,9	11,9	11,9	12	12	12	˚C
Tw2	34,8	34,9	34,9	34,7	34,7	34,5	34,7	34,6	34,6	34,6	34,5	˚C
mw	1940	1840	1790	1830	1800	1880	1870	1840	1890	1840	2000	mg
ms	34	22	mg
po	745	mmHg

1. Obliczenia

   1. Średnie wartości:

Średnia temperatura gazu (T_g) = $\frac{23,1 + 23,5 + 23,5 + 23,5 + 23,5 + 23,5 + 23,5 + 23,5 + 23,5 + 23,5 + 23,5}{11} = 23,46C$

Średnie ciśnienie gazu 72,27 mm H₂0

Średnia temperatura wody przed kalorymetrem (Tw₁) = 11,98 C

Średnia temperatura wody za kalorymetrem (Tw₂) = 34,68 C

1. Zamiana jednostek

Tg = 23,46 + 273,15 = 296,61 K

Tw₁ = 285,13 K

Tw₂ = 307,83 K

p_g = 708,71 Pa

p_o = 99 325,18 Pa

Vg = 0,02 m³

m_w = 20,52 kg

m_s = 0,056 kg

1. Ciepło spalania

Ciepło spalania oblicza się z ogólnego bilansu energetycznego kalorymetru.

Q_SV_N = m_w c_w ∆t

gdzie: Qs – ciepło spalania gazu [kJ/Nm³],

V_N – objętość w warunkach normalnych [Nm³],

m_w – masa wody, która przepłynęła przez kalorymetr podczas pomiaru 20,52 [kg],

c_w – ciepło właściwe wody 4,1899 [kJ/kgK],

∆t – średni przyrost temperatury wody podczas pomiaru 34,68-11,98= 22,7

Objętość spalonego gazu w warunkach normalnych należy wyznaczyć z zależności:

$$V_{N} = V_{g}\frac{p_{0} + p_{g} - p_{s}}{p_{N}} \times \frac{T_{N}}{T_{g}}$$

gdzie: p_o - ciśnienie otoczenia podczas pomiaru [Pa]

p_s - ciśnienie nasyconej pary wodnej w gazie (dla T_g =23, 46C) 2890.1 [Pa]

p_g - ciśnienie gazu [Pa]

V_g –objętość spalanego gazu [m³]

p_N - ciśnienie w warunkach normalnych 101325 [Pa]

T_N – temperatura w warunkach normalnych 273,15 [K]

T_g - średnia temp. gazu [K]

$V_{N} = 0,02\frac{99325,18 + 708,71 - 2890,1}{101325} \times \frac{273,15}{296,61}$=0,0177 m³

Q_S=$\frac{20,52\ \ 4,1899 22,7}{0,0177}$=110263,96 kJ/m³

Wartość opałową należy wyznaczyć z zależności:

$Q_{i} = Q_{s} - \frac{\text{rm}_{s}}{V_{N}}$,

gdzie: r – ciepło parowania wody 2 257 kJ/kg

Q_i=110263,96 $- \frac{2257\ 0,056}{0,0177}$=103123,17 kJ/m³

1. Tabela z uzupełnionymi parametrami

Lp.	Nazwa wielkości	Oznaczenie	Jednostki
1.	Ciśnienie barometryczne	po	Pa
2.	Nadciśnienie gazu	∆pg	Pa
3.	Temperatura gazu	Tg	K
4.	Ciśnienie nasycenia pary wodnej w temperaturze gazu Tg	ps	Pa
5.	Objętość spalonego gazu	V	m^3
6.	Ilość spalonego gazu	VH	Nm^3
7.	Temp. wody przed kalorymetrem	TW1	K
8.	Temp. wody za kalorymetrem	TW2	K
9.	Przyrost temperatury wody	∆TW	K
10.	Masa wody chłodzącej	mW	kg
11.	Masa skroplin	ms	kg
12.	Ciepło spalania gazu	Qc	kJ/Nm^3
13.	Wartość opałowa gazu	Qw	kJ/Nm^3
14.	Średnia wartość opałowa gazu	Qwśr	kJ/Nm^3

1. Wnioski

Na zajęciach laboratoryjnych zapoznaliśmy się z doświadczalną metodą wyznaczania ciepła spalania i wartości opałowej paliw gazowych za pomocą kalorymetru. Ćwiczenie przebiegło bez zakłóceń. Wyznaczone ciepło spalania gazu wyniosło około 110 MJ/m³ co wskazuje na gaz propan – butan – rozprężony grupy B/P (ciepło spalania - nie może być mniejsze niż 111,6 MJ/m³, za standardową przyjęta została wartość 115,0 MJ/m³; Polska Norma (PN-C-04753)). Zmierzone ciepło spalania jest niższe niż w normie. Na wynik może mieć wpływ niedokładność pomiarów, np. zaokrąglanie wartości temperatur oraz masy wody chłodzącej, a także zaokrąglanie obliczeń.