Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie

Sprawozdanie z lab. z przedmiotu

Maszyny i Urządzenia Energetyczne

Temat:

Wyznaczanie ciepła spalania paliwa stałego

Wojciech Darowski

Gr. P1

Rok.2012/1

IMiR

1. Cel ćwiczenia

Wyznaczenie ciepłą spalania kwasu benzoesowego, zapoznanie się z metodą wyznaczania ciepła spalania w bombie kalorymetrycznej.

2. Schemat stanowiska

Schemat bomby kalorymetrycznej:

1 - płaszcz kalorymetru wypełniony wodą

2 – naczynie kalorymetryczne z wodą

3 – bomba kalorymetryczna

4 – izolująca podstawa

5 – pastylka (sprasowanego paliwa stałego)

3. Dane, wielkości zmierzone

Kwas benzoesowy C₇H₆O₂ - spalane paliwo

S = 13337 [J/K] - stała kalorymetru

t₁ = 20,044 [°C] - temperatura początkowa

t₂ = 20,106 [°C] - temperatura w chwili zapłonu

t₃ = 23,350 [°C] - temperatura maksymalna

t₄ = 23,343 [°C] - temperatura końcowa

x= 7 - liczba pomiarów w okresie głównym

Q_sd= 6698,9 [kJ/kg] - ciepło spalania drutu oporowego

M_dp= 0,0079 [g] - masa początkowa drutu

M_dk= 0,0016 [g] - masa końcowa drutu

M_p= 1,57905 [g] - masa paliwa

Q_st= 26493,37 [kJ/kg] - wartość tablicowa ciepła spalania kwasu benzoesowego C₇H₆O₂

4. Wzory i obliczenia

Równanie bilansu:

Q_p +  Q_d = St − S • k

t = t₃ − t₂

Ciepło uzyskane ze spalania paliwa:

Q_p = M_p • Q_s

Masa spalonego drutu:

M_d = M_dp − M_dk

M_d = 0, 0079 − 0, 0016 = 0, 0063 [g]

Ciepło uzyskane ze spalania drutu oporowego:

Q_dd = M_d • Q_sd

Q_dd = 0, 0063 • 6698, 9 = 42, 20 [J]

Poprawka temperaturowa:

$$k = 0,5\left( \frac{t_{2} - t_{1}}{5} + \frac{t_{4} - t_{3}}{5} \right) + \left( x - 1 \right)\frac{t_{4} - t_{3}}{5}\left\lbrack K \right\rbrack$$

$$k = 0,5\left( \frac{20,106 - 20,044}{5} + \frac{23,343 - 23,350}{5} \right) + (7 - 1)\frac{23,343 - 23350}{5}$$

k = −0, 0029 [K]

Ciepło spalania paliwa:

$$Q_{s} = \frac{S\left( t_{3} - t_{2} - k \right) - Q_{\text{dd}}}{M_{p}}$$

$$Q_{s} = \frac{13337\left( 23,350 - 20,106 + 0,0029 \right) - 42,20}{1,57905} = 27397,3\ \lbrack\frac{\text{kJ}}{\text{kg}}\rbrack$$

Błąd względny pomiaru:

$$\varepsilon = \frac{Q_{s} - Q_{\text{st}}}{Q_{s}} \bullet 100\%$$

$$\varepsilon = \frac{27397,3 - 26493,37}{27397,3} \bullet 100\% = 3,4\%$$

5. Wnioski

Względny błąd pomiarowy ma wartość 3,4%, więc jest niewielki. Błąd ten może wynikać z niedokładności odczytania wagi drutu i paliwa, a w późniejszym etapie temperatury wody w naczyniu kalorymetrycznym. Jednak wg mnie pomiar przeprowadzony był prawidłowo, ponieważ ciepło spalania uzyskane drogą obliczeniową nie różni się zbytnio od tablicowej wartości ciepła spalania.