燃氣熱值的測定

燃氣熱值的測定（實驗序號：03030035）一、實驗目的測量燃氣的高位熱值和低位熱值，了解水流式熱量計的工作原理。掌握水流式熱量計的正確操作方法，學會分析影響測量精度的因素。二、基本原理燃氣的熱值是指1（Nm3）的燃氣完全燃燒所放出的全部熱量。分為高位熱值和低位熱值。燃氣的高位熱值是指每標準立方米（0°C,101.325kPa）干燃氣完全燃燒后，其燃燒產(chǎn)物與周圍環(huán)境恢復到燃燒前的溫度，煙氣中的水蒸氣凝結(jié)成同溫度的水后所放出的全部熱量。燃氣的低位熱值則是指在上述條件下，煙氣中的水蒸氣仍以蒸氣狀態(tài)存在時，所獲得的全部熱量。水流式熱量計是利用水流吸熱法來測定燃氣的熱值的，燃氣在一衡定壓力下進入本生燈燃燒，釋放出熱量，在熱量計內(nèi)與連續(xù)恒溫水流進行充分的熱交換使水流溫度升高，熱平衡方程式可近似寫成：V?Hh=cmAt （1）式中：H一燃氣的高發(fā)熱值（kJ/Nm3）hV一單次實驗中，在熱量計內(nèi)燃燒的燃氣體積（Nm3）m一在同一次實驗中，流過熱量計的水量（kg）At-熱量計進、出水的溫差（C）c—水的定壓容積比熱［4.1868kJ/（kg?C）］由式（1）可得：_cmAt(2)就可得出燃氣的低位熱值，即:（3）(2)就可得出燃氣的低位熱值，即:（3）hV燃氣的高位熱值減去煙氣中水蒸氣凝結(jié)時放出的熱量qcmAtH1-Hh-q=丁-q因此測得耗氣量、水量及其溫度差和冷凝水量就可以算出燃氣的高、低位熱值。（耗氣量換算成標準狀態(tài)下的體積還需測得燃氣溫度、壓力和大氣壓力）。三、儀器及測量系統(tǒng)測量系統(tǒng)由以下幾部分組成（見測量系統(tǒng)圖）：燃氣壓力調(diào)節(jié)器A，濕式燃氣表B，穩(wěn)壓器C，熱量計D，水箱E及數(shù)字天平。（一）熱量計（見圖30-1）

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?*.9蕾言用蕾耆raMMnrs熱量計是實現(xiàn)方程式（1）的主要機構(gòu)。燃氣通過本生燈在熱量計中完全燃燒。進入熱量計的水經(jīng)過水箱恒水位，使水流量穩(wěn)定不變并把燃氣燃燒產(chǎn)生的熱量全部吸收。進、出水溫度計分別計量進、出熱量計的水溫，可算出溫差A^。通過轉(zhuǎn)向閥，可把熱水注入水桶，稱得水重m。為保證燃氣燃燒的熱量完全被水吸收，應保持At在10?12°C之間。這樣可以略去熱量計與周圍空氣的熱交換，排煙溫度應低于室內(nèi)空氣溫度0.5C。這樣可以認為進入熱量計的燃氣與水的物理熱與排出熱量計的煙氣物理熱相抵消。當At過高時可調(diào)節(jié)水量閥，開大水流量，反之關(guān)小水流量。當排煙溫度過高時可開大蝶閥，反之關(guān)小蝶閥。冷凝水用冷凝水量筒計量。（二） 流量計一般采用濕式燃氣表（見圖30-1）作為計量燃氣的流量計。燃氣自入口進入燃氣表后，推動轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)，并帶動指針轉(zhuǎn)動計量燃氣量。轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)圈為5升（上海煤氣公司生產(chǎn)的濕式煤氣表）。表上有壓力與溫度計，可計量燃氣的壓力與溫度從而可折算成標準體積（Nm3）。（三） 調(diào)壓器調(diào)壓器的作用是保證進入熱量計的燃氣壓力恒定，使燃氣流量不變。四、實驗步驟（一） 、準備工作把熱量計固定，調(diào)整定位螺絲使其保持垂直。按圖接通燃氣通路，根據(jù)所測燃氣的大致熱值范圍選定合適的噴嘴。點燃本生燈。調(diào)節(jié)本生燈前燃氣壓力（一般為20?60mmH2O），熱負荷控制在3.3?4.2MJ/h之間。關(guān)閉本生燈，關(guān)閉氣源閥做氣密性實驗，此時燃氣表指針應靜止不動或10分鐘內(nèi)移動不超過全周長的1%為合格。接通水路，慢慢打開水源閥，使恒位水槽中水保證溢流。把水流量調(diào)節(jié)閥調(diào)到中間位置，出水槽有水溢入漏斗。點燃本生燈，調(diào)節(jié)一定空氣量，使其出現(xiàn)雙層火焰，一般內(nèi)焰高度為4?5cm，以不發(fā)亮光為合適，然后把本生燈裝入熱量計。細心調(diào)節(jié)水量調(diào)節(jié)閥2,使進、出水溫度差在10?12°C之間，并使其穩(wěn)定為止。調(diào)節(jié)排煙蝶閥，使煙氣溫度略低于室溫。當出水溫度變化幅度在0.2C以內(nèi)，并有冷凝水穩(wěn)定流出后，即可進行測定。（二） 測量操作每次測量用氣量為：液化石油氣2升，焦爐氣10升。測量前應記下室溫，大氣壓力及氣壓計溫度，煙氣溫度，燃氣壓力和溫度。當燃氣表指針指到某一整數(shù)時，把量筒放在冷凝水排出短管下邊接冷凝水并記下此時燃氣表讀數(shù)。當指針走到另外某一整數(shù)時（液化石油氣約走2升，焦爐氣約走5升），應立即轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向閥使水流入水桶。并讀出進出水溫度（讀至1%C），如看不清可通過放大鏡幫助讀數(shù)。以后指針每走0.2升（焦爐氣為1升）記一次進、出水溫度。在指針走到2升氣時（焦爐氣為10升），立即將轉(zhuǎn)向閥轉(zhuǎn)至排水方向。用天平秤水桶中水的重量，記下水量和燃氣耗量。上述操作重復進行三次，每次測量均應記下水溫，水量及燃氣壓力和溫度變化。當燃氣表指針走到某一整數(shù)時（冷凝水耗氣量：液化石油氣20升左右，焦爐氣60升左右），拿出冷凝水量筒，記下冷凝水量及燃氣表讀數(shù)。測量完畢，取出本生燈，關(guān)掉氣源閥，最后關(guān)水源閥。在測量過程中應隨時注意燃氣壓力是否波動。（三） 注意事項本生燈在熱量計內(nèi)應連續(xù)燃燒，不應滅火。當突然滅火時，應馬上關(guān)閉燃氣閥門。本生燈滅火可以通過反光鏡觀察出，也可以根據(jù)熱水溫度下降發(fā)覺。

當本生燈在熱量計內(nèi)滅火后又重新點燃時，要在放本生燈以前先把熱量計中的未燃燒燃氣排出，否則發(fā)生爆鳴。必須保證先向熱量計內(nèi)注水，然后才能放入點燃的本生燈。為了防止燃氣被水溶解或吸附在膠皮管上而影響測定精度，可在測定前使燃氣與膠管充分接觸（有5?6小時即可）。并讓60升以上的燃氣通過燃氣表后再正式測定。冷水溫度最好等于室溫，并且不宜變化過大，當冷水溫度與室溫相差較大時，應該考慮熱量計與室內(nèi)空氣的熱交換。五、數(shù)據(jù)整理及計算（一） 折算標準體積首先應根據(jù)燃氣的壓力與溫度將燃氣體積折算成標準體積，其折算系數(shù)用如下公式計算：TOC\o"1-5"\h\z￡標準體積B-a+P—"273￡f= = f工作體積760 273+1 2式中：B一室內(nèi)大氣壓力（Pa） ga一氣壓計溫度修正系數(shù)P一燃氣壓力（Pa）甲一燃氣的相對濕度（%），用濕式燃氣表時取甲=1Ps一燃氣中飽和水蒸氣分壓力（Pa），可查表求得Tg一燃氣溫度f：一燃氣表誤差修正系數(shù)（二） 冷凝水放熱量q計算q=2511藝kJ/m3財式中：q-燃燒1[Nm3]燃氣所得的水氣凝結(jié)放熱量kJ/m3W-冷凝水量（g）▼，一當燃氣流過Vg[m3]時測得的冷凝水量（g）2511—每kg水汽凝結(jié)放熱量kJ/kgf?折算系數(shù)（一）熱值計算高位熱值_cmAt(kJ/Nm3(kJ/Nm3)hVf式中：v?測定熱值實際耗燃氣量（m3）低位熱值H1—H-q（kJ/Nm3）（二）測量誤差連續(xù)測量三次，用所測得高位熱值中最大值減去最小值，除以三次測得的平均值，所得結(jié)果不大于1%為合格，否則應重新測量。測量誤差=hmax hmin<1%Hhave（三）測量數(shù)據(jù)表格見附表30-1燃氣灶具熱效率及熱負荷測定（實驗序號03030037）一、 實驗目的通過測定燃氣灶具的熱效率及熱負荷，掌握測定技術(shù)，學會分析影響灶具熱效率及熱負荷的因素。二、 基本原理（一） 熱效率熱效率是表示熱能的利用率。燃氣灶具的熱效率是指被加熱的物體實際吸收熱量與相應量的燃氣完全燃燒所放出的熱量之比，即= 被加熱物體吸收的熱量Q門_燃氣完全燃燒時所放出的熱*Q* %2燃氣完全燃燒所放出的熱量采用燃氣的低熱值。水作為被加熱的物體，用薄壁的鋁鍋作容器，水量及薄壁鋁鍋直徑均按GL-83標準中規(guī)定的選擇。上式可以寫成以下形式：_cG（二—t）+G'c，（［—t）門=—2f（匕一匕）H：，式中：c一水的比熱［c=4.1868kJ/（kg?°C）］G一被加熱水的重量（kg）t1,t2一分別為被加熱水的初溫和終溫（C）c'—鋁的比熱［c'=0.9085kJ/（kg-C）］G—鋁鍋重量（kg）f一折算系數(shù)匕，V2一分別為燃氣表的初、終讀數(shù)（Nm3）與一燃氣的低位熱值（kJ/Nm3）由于c'及G'都很小，因此乘積后對門值影響不大，故在實驗中一般可忽略不計，則熱效率又可用下式表示：門=cG（t2-pX100%f（匕-匕）h（二） 熱負荷燃氣灶具的產(chǎn)熱量是燃氣灶具的重要特性，這種產(chǎn)熱量稱為熱負荷，即燃氣灶具在單位時間內(nèi)使用的燃氣燃燒所放出的熱量。I=V?H1式中：I一灶具的熱負荷（kJ/h）Vg一燃氣耗量（Nm3/h）可一燃氣的低熱值（kJ/Nm3）因為在測定中流量是由測得的時間和計量表讀值來表示的，所以實測熱負荷可表示為：40(kJ/h)1_f?曳—匕).H.3600(kJ/h)210001'式中：T—計量時間（s）匕，匕一分別為燃氣表的初、終讀數(shù)（Nm3）三、 儀器及測定系統(tǒng)（一） 測量儀器水銀溫度計兩支，0?50°C最小刻度0.5°C及0?100°C最小刻度0.2°C各一支；TOC\o"1-5"\h\z濕式燃氣表1臺； 直E —燃氣灶1臺; 七土—1TiI薄壁鋁鍋1個； ［產(chǎn)： 「秒表1塊； —-/- ..L/1U型壓力表1個。 | ］ 七I/一 ①,呷（二） 測量系統(tǒng)見圖32-1 !" '■燃氣瓶2,氣源閥3,減壓倜4,濕式燃氣表5.燃氣溫度計6.U型壓力計7,水溫度計8,攪拌器9.鋁鍋14燃氣灶四、 實驗步驟測量室內(nèi)溫度及大氣壓力。用電子秤秤3kg測量室內(nèi)溫度及大氣壓力。用電子秤秤3kg水，注入鋁鍋內(nèi)。檢驗用鋁鍋應采用“工業(yè)純鋁制品日用鋁鍋”標準中的高鍋，鍋的直徑和加熱水量見表32-1。點燃燃氣灶具，調(diào)整灶前壓力到額定壓力，灶具旋扭開到最大，使其正常燃燒4?5分鐘。把裝好水、溫度計及攪拌器的鋁鍋放在灶具上，要求鍋中心對準燃燒器頭部中心。用攪拌器攪拌水，觀察溫度計5，當水溫升至比室溫高5C左右時，在燃氣表上找一整數(shù)，額定熱負荷（kJ/h）鋁鍋直徑（cm）加熱水量（kg）3975161.5502218258552037491224891424510462266120942881389430101581193212表32-1當燃氣表上指針指到該整數(shù)時，記下此刻水溫及燃氣表上初讀數(shù)V］并同時啟動秒表。記下燃氣表上溫度讀數(shù)，當水溫凈升至45C時開始用攪拌器往復攪拌。在水溫由初溫升高到接近50C時，再在燃氣表一找一整數(shù)，當燃氣表指針指到該整數(shù)時，迅速拿開鋁鍋，停止秒表。繼續(xù)攪拌，然后讀出溫度計達到的最高水溫值，記下溫度、時間及燃氣表的終讀數(shù)。重復上述實驗，二次實驗水的初、終溫就盡量接近。五、數(shù)據(jù)整理及計算實驗