Устройство для определения теплоты сгорания жидких топлив
Использование: для контроля качества топлив в промышленности, а также в лабораторной практике. Сущность изобретения: выполнение стоков теплоты в виде колец, насаженных на ячейки, содержащие источник теплоты и камеру сгорания. Высоты колец обратно пропорциональны теплопроводностям материалов, из которых выполнены стоки теплоты. 1 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4845806/25 (22) 31.05.90 (46) 23.06.92. Бюл. № 23 (71) Ленинградский технологический институт холодильной промышленности (72) В. И. Conosbes, А. П. Волков, В. А. Рыков и Ю. В. Григорьев (53) 536.275(088,8). (56) Авторское свидетельство СССР
N- 1430850, кл. G 01 N 25/32, 1987.
Авторское свидетельство СССР
¹ 11556655223322, кл. 6 01 N 25/32, 1988.
Изобретение относится к области определения теплофизическиххарактеристик горючих и может быть использовано в теплоэнергетике для контроля за качеством жидких топлив, а также в лабораторной практике, Известно устройство для измерения теплоты. сгорания жидких топлив, содержащее адиабатическую оболочку, внутри которой установлены измерительная ячейка с горелочным узлом, источник теплоты, тепловые стоки, выполненные в виде коаксиальных цилиндров и соединяющие источник теплоты и измерительную ячейку с изотермическим блоком, выполненным в виде замкнутой камеры, преобразователи теплового потока, соединенные без зазоров с торцовыми поверхностями источника теплоты и измерительной ячейки и связанные электрически с входом системы атактического регулирования теплового потока, выход которой соединен с источником теплоты, кроме того, устройство имеет блок подготовки и подачи топлива и окислителя в измерительную ячейку.
„, SU„„1742695 А1 (я)з 6 01 N 25/32; G 01 К 17/00 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
ТЕПЛОТЫ СГОРАНИЯ ЖИДКИХ ТОПЛИВ (57) Использование: для контроля качества топлив в промышленности, а также в лабораторной практике. Сущность изобретения: выполнение стоков теплоты в виде колец, насаженных на ячейки, содержащие источник теплоты и камеру сгорания. Высоты колец обратно пропорциональны теплопроводностям материалов, из которых выполнены стоки теплоты. 1 ил.
Основным недостатком данного устройства является зависимость погрешности измерения от несимметричности температурных полей тепловых стоков источника теплоты и измерительной ячейки при измерении теплоты сгорания, Величина такой погрешности может находиться на уровне 3-6 $.
° еЬ
Наиболее близким к предлагаемому является устройство для определения теплоты ф сгорания жидких топлив, содержащее адиабатическую оболочку с установленными в ней, выполненными виде цилиндров, имеющих общую образующую, источником теплоты и измерительной ячейкой с камерой Я сгорания, снабженной дополнительным источником теплоты, изотермический блок. связанный с измерительной ячейкой и источником теплоты, преобразователи теплового потока, расположенные симметрично относительно общей оси измерительной ячейки, источника теплоты и без зазора с тепловыми стоками, выполненными в виде металлических дисков и расположенными без зазора на противоположных торцовых
1742695
10 камерой сгорания, 15
h> Л
Г12 а
35 где 4 =14 —
Вт
Л2 =0,8 — -
50 поверхностях измерительной ячейки и источника теплоты, остальная часть наружной поверхности. которых находится в контакта с адиабатической оболочкой, систему автоматического регулирования теплового потока, вход которой электрически связан с преобразователями теплового потока, а выход — с источником теплоты, блок подготовки топлива и окислителя, соединенный с
Недостаток известного устройства— низкая точность измерения, обусловленная конструктивной неидентичностью измерительной ячейки и источника теплоты, Площадь боковой поверхности измерительной ячейки значительно больше площади боковой поверхности источника теплоты. Потери тепла через адиабатическую оболочку от источника теплоты и измерительной ячейки существенно отличаются, вследствие этого, тепловая симметрия калориметрической.системы нарушается, Экспериментальные исследования показали, что погрешность измерения в этом случае может достигать 4 Д.
Отвод теплоты при сгорании топлива происходит преимущественно за счет конвективного теплообмена между продуктами сгорания и внутренней боковой поверхностью измерительной ячейки, Изменение теплоты сгорания исследуемого топлива приводит к увеличению градиента температур от верхней "холодной" части измерительной ячейки, находящейся в контакте с тепловым стоком и нижней "горячей" частью ячейки, окруженной адиабатической оболочкой. При этом увеличивается время выхода на стационарный температурный режим, так как перестройка температурного поля измерительной ячейки происходит за счет теплопроводности материала ячейки и теплового потока, направленного по высоте ячейки от "горячей" нижней части до "холодной" верхней части.
Цель изобретения — уменьшение времени определения, В устройстве для определения теплоты сгорания жидких топлив, стоки теплоты выполнены в виде колец, насаженных без зазора соответственно на ячейку с источником теплоты и измерительную ячейку, причем высоты стоков теплоты и теплопроводности материалов, из которых выполнены стоки, а также высоты стоков и высоты ячеек связаны между собой соотношениями
h> Л2 — = -Л-, h)=hç; hãßö, 2 где h<, hz — высота стоков теплоты на ячейке с источником теплоты и измерительной ячейке;
k1,Л2 — коэффициенты теплопроводности материалов стоков теплоты на ячейке с источником теплоты и измерительной ячейке;
Ьз, п4 — высоты ячейки с источником теплоты и измерительной ячейки, На чертеже представлено устройство для определения теплоты сгорания жидких топлив, общий вид, устройство содержит замкнутый изотермический блок 1, выполненный в виде цилиндра с ребрами 2, воздушного охлажден«,я, отвод теплоты с которого осуществляется с помощью естественной конвекции, а в случае необходимости любым известным способом. К иэотермическому блоку присоединены стоки 3 и 4 теплоты, которые насажены без зазора соответственно на измерительную ячейку 5 и ячейку 6 с источником теплоты, Стоки теплоты выполнены в виде колец с разными внутренними и наружными диаметрами, причем сток измерительной ячейки, выполненный из стеклотекстолита, имеет высоту h2 = 70 мм, а тепловой сток источника теплоты, выполненный иэ нержавеющей стали, имеет высоту h> =4 мм, Высота стоков теплоты связана соотношением
Между торцевыми поверхностями измерительной ячейки и источника теплоты без зазора с ними установлены преобразователи 7 теплового потока (тепломеры), электрически связанные с входом системы
8 автоматического регулирования теплового потока (САРТП). Выход САРТП электрически связан с источником 9 теплоты, в качестве которого использован электронагреватель. Измерительная ячейка в своей нижней части соединена с блоком 10 подготовки и подачи топлива и окислителя с помощью патрубков 11 и 12, там же находится патрубок 13 выхода продуктов сгорания, Внутри измерительной ячейки находится камера 14 сгорания, в которой на внутренней поверхности расположен дополнительный электронагреватель 15. Свободное
1742695 пространство внутри изотермического блока занято адиабатической оболочкой 16.
Устройство работает следующим образом, До начала подачи топлива в камеру сго- 5 рания дополнительным нагревателем 15 разогревают внутреннюю поверхность камеры сгорания до температуры, обеспечивающей воспламенением и полное сжигание исследуемого топлива, и затем 10 поддерживают ее постоянной. Исследуемое топливо и окислитель с помощью блока 10 подготовки и подачи по патрубкам 11 и 12 непрерывно подают в камеру сгорания измерительной ячейки и осуществляют про- 15 цесс полного сжигания топлива, при этом продукты сгорания охлаждаются в ячейке примерно до температуры входа окислите- ля и топлива и непрерывно отводятся s окружающую среду через патрубок 13; В этом 20 случае в измерительной ячейке выделяется искомое количество теплоты Qx, Одновременно непрерывно на вход
САРТП 8 поступает электрический сигнал, пропорциональный тепловому потоку, про- 25 низывающему преобразователи 7 теплового потока. При этом САРТП регулирует работу электронагревателя 9 так, что электрический сигнал от преобразователей теплового потока равен нулю. Тогда искомая 30 величина теплоты сгорания определяется по измеренному значению компенсационной мощности электронагревателя 9. дополнительной мощности, выделяемой в камере сгорания электронагревателем 15. и по из- 35 меренному расходу исследуемого топлива (в блоке 10), подаваемого в камеру сгорания.
Предлагаемое устройство позволяет на
20-30,ь уменьшить время, необходимое для получения результатов измерения, Формула изобретения
Устройство для определения теплоты сгорания жидких топлив, содержащее адиабатическую оболочку с соосно установленными в ней двумя цилиндрическими ячейками одинакового радиуса, в одной из которых размещен источник теплоты, а в другой — камера сгорания, снабженная дополнительным нагревателем и.соединенная с блоком подготовки и подачи топлива и окислителя, изотермический блок, окружающий адиабатическую оболочку и соединенный с ячейками через стоки теплоты, касающиеся внутренней боковой поверхности изотермического блока, систему автоматического регулирования теплового потока, вход которой электрически совдинен с преобразователями теплового потока, размещенными между ячейками симметрично относительно оси ячеек, а выход — с источником теплоты. о т л и ч в ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения времени определения, стоки теплоты выполнены в виде колец, насаженных без зазора на ячейки, содержащие источник теплоты и камеру сгорания, а выбор высоты и материала колец производят исходя из соотношений ЬЛц =kg/А, h1=ha; ЬгЫи,где
Ь1, hz — высоты стоков теплоты на ячейках с источником теплоты и с камерой сгорания;
it> Я вЂ” теплопроводности материалов; пз, h4 — высоты ячеек с источником теплоты и с камерой сгорания.
1742695
Составитель M,Ñóêîÿí
Техред M. ×îðãåèòàë Корректор Е.Островская
Редактор И.Шулла
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101
Заказ 2280 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
