Устройство для определения теплоты сгорания жидких топлив

 

Использование: для контроля качества топлива в промышленности, а также для научных исследований. Сущность изобретения: узел перемещения топлива из менее нагретой части камеры сгорания в более нагретую выполнен в виде гибкого замкнутого элемента , например в виде плетеного жгута из жаропрочного коррозионностойкого материала с Гибкий замкнутый элемент охватывает два ролика, один из которых соединен с -электроприводом. Трубка подали топлива касается прямолинейного участка гибкого замкнутого элемента в нижней части камеры сгорания , л дополнительный источник тепла размещен в средней части камеры сгорания по периметру внутренней ее поверхности , 1 з,.п, Л-лы, 1 ил„ с 8

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕспуБлин

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4852437/25 (22) 23 07,90 (71) 15„09.92. Вюл, " 30 (71) Ленинградский технологический институт холодильной промыщленности (72) В,И,. Соловьев, А,П„ Волков, В,А, Рыков и 10„R„ Григорьев (56) Авторское свидетельство ГССР

М 1689830, кл, (; 01 tl 25/32, 1990„ (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОТЫ СГОРАНИЯ У(ИДУЩИХ ТОПЛИВ (57) Использование: для контроля качества топлива в промышленности, а также для научных исследований„ СущИзобретение относится к теплофизическим измерениям свойств веществ и может быть использовано для контроля теплоты сгорания преимущественно тяжелых жидких топлив (в том числе ма" зута), а также при научных исследованиях,.

Известен способ определения теплоты сгорания тяжелых жидких топлив, заключающийся в том, что измерительную ячейку, в которой находится камера сгорания, помещают в изотермическую оболочку, дополнительным тепловым потоком, разогревают внутреннюю поверхность камеры сгорания до температуры 600-900 С, окислитель подают в камеру сгорания непрерывно, а подачу топлива периодически через 10- 15 мин

„яО „, 1755153 А1 (У1) C 01 N 25./32 C 01 К 17/00

2 ность изобретения: узел перемещения топлива из менее нагретой части камеры сгорания в более нагретую выполнен в виде гибкого замкнутого элемента„ например в виде плетеного жгута из жаропрочного коррозионностойкого материала,,Гибкий замкнутый элемент охватывает два ролика, один из которых соединен с электроприводом. Трубка подачи топлива касается прямолинейного участка гибкого замкнутого элемента в нижней части камеры сгорания,а дополнительный источник тепла размещен в средней части камеры сгорания по периметру внутренней ее поверхности,. 1 з„п,. ф-лы, 1 ил„ прекращают и вновь возобновляют после полного сгорания твердого коксового остатка, продукты сгорания отводят в окружающую среду, при этом внутри изотермической оболочки размещают также ячейку с компенсирующим источником теплоты и преобразователи теплового потока, соединенные с системой автоматического регулирования теплового потока. Выделяющееся в процессе измерения тепло отводят от ячеек к изотермической оболочке через тепловые стоки с известными термическими сопротивлениями, измеряют значение компенсирующей мощности, дополнительной мощности и поданную в ячейку массу топлива, по которым рассчитывают теплоту сгорания топлива.

1 75 1

1 .! Д< )с тат ком данноГО спосоf)а лF3ля

r тся низкая точность определения теп- лгты сгорания тяжелых жидких топлив, г условленная нестационарным тепловым

5 р..жимом дифференциального калориметра, B этом случае трудно обеспечить точность компенсации тепловой мощности, выделяющейся в измерительной ячейке и погрешность определения теплоты 10 сгорания может достигать значения

6-9 .

Наиболее близким техническим решением является устройство для определения теплоты сгорания жидких топлив.

Устройство содержит адиабатическую оболочку с установленными s ней источником теплоты и измерительной ячейкой с цилиндрической камерой сгорания, снабженной узлом перемещения топ-р0 лива, выполненным в виде диска, установленного соосно с камерой в ее нижней части с зазором относительно боковых стенок и изготовленного из жаропрочного коррозионностойкого материа- 5 ла, соединенного с электроприводом, причем камера сгорания снабжена дополнительным источником теплоты, размещенным под диском по периферии внутренней поверхности нижнего торца каме-30 ры сгорания на участке, противоположНоМ зоне подачи топлива и окислителя, кроме того устройство содержит изотермический блок, находящийся в контакте с измерительной ячейкой и источником тепла, преобразователи теплового потока, тепловые стоки, выполненные в виде металлических дисков, систему автоматического регулирования теплового потока, а также блок подготовки и подачи топлива и окислителя, Основным недостатком устройства, принятого за прототип, являются большие затраты времени для определений теплоты сгоРания тяжелых жидких топ- 45 лив, содержащих большое количество коксующихся веществ, так как для полного сжигания такого топлива приходится вводить в измерительную ячейку и поддерживать в процессе измерений постоянным до олнительный тепловой поток достаточно большой величины, Это объясняется тем, что зона дожигания коксового остатка находится ниже фагорения легкои фракции и тепло 55 та уходящих продуктов сгорания почти не используется для поддержания за даннлй температуры в зоне дожигания.

Кроме того, диск относительно громоздкая деталь калориметра, обладающая значительной теплоемкостью и для его прогрева необходимо затрачивать значительную тепловую мощность.

Увеличение дополнительной тепловой мощности вызывает увеличение суммарной тепловой мощности, выделяющейся в измерительной ячейке„ Поэтому с целью поддержания оптимальных условий теплообмена продуктов сгорания с внутренними поверхностями измерительной ячейки, а также для обеспечения допустимого предельного уровня температур приходится увеличивать массу и габариты как самой измерительной ячейки, так и тепловых стоков, связывающих ячейки с изотермическим блоком.

Верхний предельный уровень температуры измерительной ячейки обусловлен во-первых, предельным температурным уровнем теплоизолирующего материала адиабатической оболочки и во-вторых, верхним пределом рабочей температуры преобразователей теплового потока, равным 100-140 0„

Увеличение массы и габаритов калориметрической системы связаны с увеличением ее суммарной теплоемкости, а следовательно, с ухудшением динамических характеристик данного средства измерения„ Т.е„, увеличение дополнительной тепловой мощности в измерительной ячейке при сжигании тяжелых жидких топлив приводит к увеличению времени для получения результата измерения,.

Целью изобретения является уменьшение времени измерения теплоты сгорания тяжелых жидких топлив„

Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве для определения теплоты сгорания жидких топлив узел перемещения топлива выполнен в виде гибкого замкнутого элемента, охватывающего два ролика с образованием двух прямолинейных участков, причем один ролик размещен внутри измерительной ячейки, а другой за ее пределами и соединен с электроприводом, один из упомянутых прямолинейных участков проходит внутри камеры сгорания, а другой - вне ее, дополнительный источник тепла размещен l1o периметру средней части внутренней цилиндрической поверхности камеры сгорания, тР бкя подачи топлива касается гибко1. Устройство для Определения тгплОты сгОрания жидких Г(Г>Г>1(в, c:oдержа

r щее адиабатическук> 11бг>11< ч«у с уствновlleнным>(EI ней истО(iни«ом T((Г>ла и из

5 1Угr,gr> (: го элемента в нижней части камеры сго- то(ки «асан«я расГьолГ к н ОГ гз Гру(рания,а трубка подачи окислителя . 1T подвода окислите>>. расположена ниже трубки подачи топли- Перед началом Г(ода«и т< пл((ва в ва и параллельно ей, Гибкий замкнутый меру сгораГ ия включают эл.г(г((1 Гl

5 элемент узла перемещения топлива мо- который вращая ролик 15 по (асГ>во((.> жет быть выполнен в виде плетеного стрелке, на инает перемещать с зад>1>в жгута. нОй скоростью жгут 16, Включают дОГ(1 Г1На чертеже представлена схема нительный источник тепла 13 и по тру! устройства для определения теплоты 10 ке 11 подают окислитель в зону подвосгорания жидких топлив„ да топлива, охлаждая ее до 100-200 Г,.

Устройство содержит замкнутый изо- На движущийся жгут по трубке 10 с термический блок 1, выполненный в ви- помощью узла подачи топлива и окисп(де цилиндра с ребрами ? воздушного ох- теля 12 начинают подавать известное лаждения. К блоку 1 по внутреннему пе- 1с .количество исследуемого топлива, риметру подсоединены стоки тепла 3 и счет поступательного движен((я жгут,".;

4 (соответственно измерительной ячей- топливо, находящееся между витками

% ки 5 и источника тепла 6), выполнен- жгута, последовательно перемещается из ные в виде металлических дисков оди- нижней части камерь| сгорания, где нанаковой геометрической формы и распо- 20,,чинается игпарение и горение легкой ложенные симметрично относительно фракции мазута, По мере выгорания легоси блока 1. Стоки тепла, в свою оче- ких Фракций происходит коксование тяредь, соединены без зазора с торце- желой Фракции мазута на поверхности ными противоположными поверхностями жгута, коксовый остаток переносится источника тепла и измерительной ячей- 25 в зону, где жгут под совместным дейстки, выполненных в виде цилиндров и вием дополнительного источника тепла имеющих общую образующую,Иежду тепло- и факела прогревается до 600-900 Г„ !

;выми стоками, симметрично относитель- В эту зону поступает та>оке окислитель, но общей оси измерительной ячейки t4c- неизрасходованный при горении легкой точника тепла без зазора размещены 30 фракции, и происходит дожигание коксопреобразователи теплового потока 7, вого остатка., Продукты сгорания попаэлектрически связанные с системой дают в измерительную ячейку, где охаВтОМатИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВаНИЯ ТЕПЛОВО- ЛажДаЮТСЯ ПРИМЕРНО ДО тЕМПЕРатУРЬ>

iso потока (САРТП).0,, Выход САРТП эле- входа топлива и Окислителя и непрерывктрически соединен с источником теп- 3> но отводятся в окружающую среду., На ла 6, в качестве которого использован вход САРтП 8 непрерывно поступает электронагреватель В измерительной электрический сигнал, пропорциональ ячейке расположена камера сгорания ный тепловому потоку, подводимому к

9, в которую посредством трубок под- измерителю теплового потока, ГАРтП ревода 10 >>(11 поступают топливо и 40 гулирует работу электронагревателя 6 окислитель от блока подготовки и по- таким образом, чтобы эле«трический дачи топлива и окислителя 12. сигнал с измерителя был равен нулю., ПО ПЕрИМЕтру СрЕдНЕЙ ЧаСтИ цИЛИНд" ИСКОМУЮ ВЕЛИЧИНУ тЕПЛОтЫ СГОраНИя On" рической поверхности камеры сгорания ределяют по измеренному значению комрасположен дополнительный источник 4 пенсационной мощности, л.ощности, вытепла 13, выполненный в ниде спираль- деляемой в камере сгорания дополниного электронагревателя„ На внутрен- тельным источником теплоты 13 и по ней верхней торцевой поверхности из- измеренной в блоке 12 массе исследуемерительной ячейки установлен ролик мого топлива.

14, а за пределами калориметра ролик 50 Устройство позволяет снизить время

15. Узел, перемещения оплива выпол- определения теплоты сгорания на 30нен в виде плетеного гибкого замкнуто- 401 по сравнению с прототипом„ го жгута 16, охватывающего ролики 14 и 15. Жгут 16 сплете из 2)1 нихрол(о- Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я вых проволочек с наружным диаметром д„ Р = 0,1 мм каждая. Ропик 15 соединен с электроприводом 17. Трубка 10 для подвода топлива свс:им верхним срезом касается жгута 16, причем нин1е

13 т;-;

П

t.гри ль ой ячейкой с размещенной

p÷,три,IF о цилиндрической камерой сгорания, снабженной дополнительным источником тепла, узел перемещения топлива, яыполненныи из жаропрочногo

5 корр: зионностойкого материала, изотермический блок, находящийся в контакте с измерительной ячейкой и источником тепла через тепловые стоки. выполненнь:е в виде металлических дисков, преобразователи теплового потока, систему автоматического регулирования теплового потока, блок подготовки и подачи топлива и окислителя в камеру сгорания, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения времени определения теплоты сгорания тяжелых жидких топлив, узел перемещения топлива выполнен В Виде гибкого замкнуто 2О го,элемента, охватывающего два ролика с об о разованием двух прямолинейных участков, причем один ролик размещен внутри измерительной ячеики, другой за ее пределами и соединен с электроприводом, один из прямолинейных участков гибкого элемента проходит внутри камеры сгорания, трубка подачи топлива установлена в нижней части камеры. сгорания и касается гибкого элемента, трубка подачи окислителя установлена ниже трубки подачи топлива и параллельно ей, а дополнительный источник тепла размещен в средней части камеры сгорания по периметру внутренней цилиндрической поверхности,, у

Устроиство по п„1, о т л и ч а— ю щ е е с я тем, что гибкий замкнутый элемент узла перемещения топлива выполнен в виде плетеного жгута,