燃氣熱值的測定.doc

燃氣熱值的測定（實驗序號：03030035）一、實驗目的1 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。2 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（0，101.325kPa）干燃氣完全燃燒后，其燃燒產物與周圍環(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：VHh=cm (1)式中：Hh燃氣的高發(fā)熱值（kJ/Nm3） V單次實驗中，在熱量計內燃燒的燃氣體積（Nm3） m在同一次實驗中，流過熱量計的水量（kg） t熱量計進、出水的溫差（） c水的定壓容積比熱4.1868kJ/（kg）由式（1）可得： （2）燃氣的高位熱值減去煙氣中水蒸氣凝結時放出的熱量q，就可得出燃氣的低位熱值，即： (3)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）熱量計是實現(xiàn)方程式（1）的主要機構。燃氣通過本生燈在熱量計中完全燃燒。進入熱量計的水經過水箱恒水位，使水流量穩(wěn)定不變并把燃氣燃燒產生的熱量全部吸收。進、出水溫度計分別計量進、出熱量計的水溫，可算出溫差。通過轉向閥，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，應保持在1012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空氣溫度0.5。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。當過高時可調節(jié)水量閥，開大水流量，反之關小水流量。當排煙溫度過高時可開大蝶閥，反之關小蝶閥。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，推動轉輪旋轉，并帶動指針轉動計量燃氣量。轉輪轉圈為5升（上海煤氣公司生產的濕式煤氣表）。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）調壓器調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1把熱量計固定，調整定位螺絲使其保持垂直。2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。3點燃本生燈。調節(jié)本生燈前燃氣壓力（一般為2060mmH2O），熱負荷控制在3.34.2MJ/h之間。4關閉本生燈，關閉氣源閥做氣密性實驗，此時燃氣表指針應靜止不動或10分鐘內移動不超過全周長的1%為合格。5接通水路，慢慢打開水源閥，使恒位水槽中水保證溢流。把水流量調節(jié)閥調到中間位置，出水槽有水溢入漏斗。6點燃本生燈，調節(jié)一定空氣量，使其出現(xiàn)雙層火焰，一般內焰高度為45cm，以不發(fā)亮光為合適，然后把本生燈裝入熱量計。7細心調節(jié)水量調節(jié)閥2，使進、出水溫度差在1012之間，并使其穩(wěn)定為止。8調節(jié)排煙蝶閥，使煙氣溫度略低于室溫。9當出水溫度變化幅度在0.2以內，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。1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)。2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），應立即轉動轉向閥使水流入水桶。并讀出進出水溫度（讀至1%），如看不清可通過放大鏡幫助讀數(shù)。3以后指針每走0.2升（焦爐氣為1升）記一次進、出水溫度。4在指針走到2升氣時（焦爐氣為10升），立即將轉向閥轉至排水方向。用天平秤水桶中水的重量，記下水量和燃氣耗量。5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。6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)。7測量完畢，取出本生燈，關掉氣源閥，最后關水源閥。在測量過程中應隨時注意燃氣壓力是否波動。（三）注意事項1本生燈在熱量計內應連續(xù)燃燒，不應滅火。當突然滅火時，應馬上關閉燃氣閥門。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。2當本生燈在熱量計內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。3必須保證先向熱量計內注水，然后才能放入點燃的本生燈。4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56小時即可）。并讓60升以上的燃氣通過燃氣表后再正式測定。5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 ：式中：B室內大氣壓力（Pa）a氣壓計溫度修正系數(shù)P燃氣壓力（Pa）燃氣的相對濕度（%），用濕式燃氣表時取=1Ps燃氣中飽和水蒸氣分壓力（Pa），可查表求得Tg燃氣溫度f2燃氣表誤差修正系數(shù)（二）冷凝水放熱量q計算 kJ/m3式中：q燃燒1Nm3燃氣所得的水氣凝結放熱量kJ/m3W冷凝水量（g）Vg當燃氣流過Vgm3時測得的冷凝水量(g)2511每kg水汽凝結放熱量kJ/kgf折算系數(shù)（一）熱值計算1高位熱值（kJ/Nm3）式中：V測定熱值實際耗燃氣量（m3）2低位熱值（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，所得結果不大于1%為合格，否則應重新測量。測量誤差（三）測量數(shù)據(jù)表格見附表30-143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，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GL83標準中規(guī)定的選擇。上式可以寫成以下形式：式中：c水的比熱c=4.1868kJ/（kg）G被加熱水的重量（kg）t1,t2分別為被加熱水的初溫和終溫（）鋁的比熱0.9085kJ/（kg）鋁鍋重量（kg）f折算系數(shù)，分別為燃氣表的初、終讀數(shù)（Nm3)Hl燃氣的低位熱值（kJ/Nm3）由于及都很小，因此乘積后對值影響不大，故在實驗中一般可忽略不計，則熱效率又可用下式表示：（二）熱負荷燃氣灶具的產熱量是燃氣灶具的重要特性，這種產熱量稱為熱負荷，即燃氣灶具在單位時間內使用的燃氣燃燒所放出的熱量。式中：I灶具的熱負荷（kJ/h）Vg燃氣耗量（Nm3/h）Hl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：（kJ/h）式中：計量時間（s），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1. 水銀溫度計兩支，050最小刻度0.5及0100最小刻度0.2各一支；2. 濕式燃氣表1臺；3. 燃氣灶1臺；4. 薄壁鋁鍋1個；5. 秒表1塊；6. U型壓力表1個。（二）測量系統(tǒng)見圖32-1額定熱負荷（kJ/h）鋁鍋直徑（cm）加熱水量（kg）3975161.5502218258552037491224891424510462266120942881389430101581193212 四、實驗步驟 1測量室內溫度及大氣壓力。 表32-12用電子秤秤3kg水，注入鋁鍋內。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。3點燃燃氣灶具，調整灶前壓力到額定壓力，灶具旋扭開到最大，使其正常燃燒45分鐘。4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。5用攪拌器攪拌水，觀察溫度計5，當水溫升至比室溫高5左右時，在燃氣表上找一整數(shù)，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)V1并同時啟動秒表。6記下燃氣表上溫度讀數(shù)，當水溫凈升至45時開始用攪拌器往復攪拌。7在水溫由初溫升高到接近50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)。8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