Калориметр для определения теплоты сгорания

 

Союз Советских

Социалистических

Республик АНИЕ<„,787

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (223 Заявлено 170178 (21) 2569161/18-25 с присоединением заявки ИВ— (23) Приоритет

Опубликовано 15,1280 Бюллетень - 46

Дата опубликования описания 18.12,80 (5 1 ) М. Кл.

G 01 N 25/20

G 01 К 17/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 543.132 (088. 8) (72) Авторы изобретения

И. A. Болодьян, A. С. Мелихов, В. A. Елизаров, E. А. Иванов, В. И. Калинкин и В. И. Потякин (71) Заявитель (54 ) КАЛОРИМЕТР ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОТЫ СГОРАНИЯ

Изобретение относится к устройствам для определения теплоты сгорания неметаллических материалов и веществ в средах с повышенным содержанием кислорода и в различном диапазоне давлений газовой смеси.

Одним иэ важных параметров для оценки пожарной опасности конструкционных материалов и веществ является теплота их сгорания.

По этому параметру рассчитывается способность материалов и веществ воспламеняться и гореть в данной среде, а именно определяется предел горения, скорость тепловыделения и параметры 15 систем пожаротушения .

Диапазон параметров атмосферы в гермокамерах различного назначения весьма широк: концентрация кислорода может составлять 21-100%, давление 20

0,1-30 кг/см .

Теплота сгорания материалов и веществ существенно зависит от парамет-. ров среды, поэтому для точного ее определения необходимы специальные 25 устройства, разработанные с учетам особенностей процесса горения в указанных условиях.

Известно устройство для определения теплоты сгорания веществ, содержа-30 щее калориметрическую бомбу, помещенную в термостатированный сосуд, заполненный водой (11 .

Теплота сгорания вещества вычисляется па приращению температуры калориметрической системы с учетом постоянной калориметра, определяемой по специальной методике. Устройство предназначено для определения мак— симально возможного значения теплоты сгорания при значительном избытке окислителя-образец материала сжигается в чистом кислороде при давлении 30 атм .

С помощью известного устройства невозможно качественно определить значение теплоты сгорания веществ при низком давлении среды и низком содержании кислорода в ней. В процессе горения образца в закрытом объеме (реакционной камере) концентрация кислорода значительно уменьшается, становится неравномерной по объему камеры, среда разбавляется продуктами горения и вследствие нагревания возрастает давление среды.

Величина теплоты сгорания измеряется в период горения образца и папученную величину невозможно отнести

787966 к определенным значениям параметров среды .

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является калориметр для определения теплоты сгорания, содержащий корпус с реакционной камерой и крышкой,электронагреватель, каналы подвода и вывода газов, теплообменник, систему измерения параметров процесса (2f.

Теплота сгорания рассчитывается по приращению температуры калориметрической системы с использованием постоянной калориметра.

Известный калориметр обеспечивает протекание, процесса горения вещестна при определенных постоянных зна- 5 чениях параметрон газовой среды, к которым можно отнести измеренную величину теплоты сгорания. Однако точное значение этой величины с помощью известного калориметра определить невозможно. Значительная часть тепла уходит иэ калориметра с нагретым воздухом вследствие того, что температура воды, участвующая в теплообмене с отводящим воздухом, превышает тем- д пературу воздуха, подаваемого в калориметр. Кроме того, имеется значительный теплообмен между Фланцем внут ренней и основанием наружной рубашек .

ЮД Q

Бель изобретения — повышение точности определения теплоты сгорания веществ и материалов при различном давлении газовой среды и содержании в ней кислорода.

Укаэанная цель достигается тем, что проточный калориметр снабжен дополнительным теплообменником, расположенным в крышке, через который проходит подводящий и отводящий газовые каналы, между корпусом и крыш- 4Q кой размещена теплоизолирующая прокладка, а на боковой поверхности крышки размещено кольцо иэ теплопроводного материала, имеющее возможность перемещения между корпусом и крышкой и снабженное защелкой.

В период горения образца теплообменники разъединены теплоизолирукщей прокладкой, исключающей перетекание тепла от основного теплооб

5О менника к дополнительному, чем обеспечивается низкий уровень температуры дополнительного теплообменника и уменьшаются потери с отходящим га ом. После сгорания образца и прекращения подачи газа теплообменники соединяются с помощью кольца из материала с высокой теплопроводностью, например из меди, чем образуется единая калориметрическая система.

На чертеже изображена схема кало- щ риметра. . Калориметр содержит корпус 1 с реакционной камерой 2 иэ нержавеющей стали и основной теплообменник

3. В реакционной камере располагается 6 образец испытываемого вещества 4. При испытании сыпучего вещества используется чашечка 5. В реакционную камеру через съемный Фланец б введены электроды, к которым подключается ис— точник 7 зажигания образца — спираль, нагреваемая электрическим током от источника 8. К реакционной камере 2 подключен измеритель 9 давления . Ос— нонной теплообменник 3 состоит иэ набора теплосъемных пластин 10 и корпуса. Корпус 1 со стороны теплообменника эакрыr крышкой 11 с полостью А, с заключенным в ней дополнительным теплообменником 12, в котором продукты горения., выходящие из основного теплообменника, охлаждаются газом, подаваемым в реакционную камеру 2 . Между корпусом 1 и крышкой

11 установлена теплоизолирующая прокладка 13 иэ материала с малой теплопроводностью, например из асбеста.

Подвижное кольцо 14 на крышке 11 при>кимается пружинами к корпусу 1 либо удерживается с помощью электромагнитной защелки 15 на определенном расстоянии от корпуса 1. Для обеспечения хорошего теплового контакта между крышкой 11, кольцом 14 и корпусом 1 их соприкасающиеся понерхности тща.тельно притираются. Трубопровод 16 на входе годключен к устройству 17 для создания газовой смеси. заданная температура газа, подаваемого в теплообменник 12, обеспечивается термостатом 18. На трубопроводе подачи газа эа термостатом имеется вентиль 19. На выходном трубопроводе 20 установлен вентиль 21. Трубопропод 20 подключен к вакуумному насосу 22. Разность температуры между входящим н теплообменник и выходящим из него газом Фиксируется с помощью дифференциальной термопары 23 и устройства 24. Температура калориметра измеряется с помощью устройства 25. Калориметр заключен в теплоизолирующий кожух 26, предотвращающий теплопотери.в окружающую среду. ,Для определения теплоты сгорания вещества образец 4 взвешивается и закрепляется вместе с источником 7 зажигания н реакционной камере 2. С помощью устройства 17, обеспечивающего заданный расход смеси и содержание в ней кислорода, по трубопроводу 16 через термостат 18, вентиль 19 и теплообменник 12 н реакционную камеру

2 подается окислительный газ. С помощью вентиля 21, а при работе с давлением ниже атмосферного с помощью вакуумного насоса 22, н реакционной камере устанавливается необходимое давление. При равенстве температур входящего в теплообменник 12 и выходящего иэ него газовых потоков кольцо

14 отводится от корпуса 1 и произноцится зажигание образца 4. С помощью устройства 8 фиксируется количество

787966

Формула изобретения

Н ьТ-Q um (ВНИИПИ Заказ 8341/50 Тираж 1019 Подписное

Филиал ППП" Патент",гVmropo ул.Проектная,4 тепла G ис, которое выделено источником 7 эа время зажигания образца.

Б процессе горения образца производится запись разности температур вхоцящего в теплообменник 12 и выходящего из него газовых потоков. Прн известной разности температур потоков производится тушение образца за счет прекращения подачи в реакционную камеру. Затем закрывают вентили 19 и

21, кольцо 14 снимается с защелки 15 и с ее помощью приводится в контакт с корпусом 1. С помощью устройства

25 производится запись температуры калориметра для определения максимального ее приращения, взвешивание остатков образца для определения массы ве- t5 щества m . Теплота сгорания вещества рассчитывается по формуле где Н вЂ” постоянная калориметра, определяемая опытным путем по известной методике.

Предлагаемая конструкция калориметра уменьшает долю тепла, уносимого от-ZS ходящими продуктами горения, и обеспечивает повышение точности определения теплоты сгорания материалов.

Тем самым представляется возможным более точно оценить пожарную опасность в гермокамерах с различной атмосферой и обосновать параметры систем пожаротушения..

Калориметр для определения теплоты сгорания, содержащий корпус с реакционной камерой и крышкой, электронагреватель, каналы подвода и вывода газов, теплообменник, систему измерения параметров процесса, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности определения при различных давлениях и различном содержании кислорода, он снабжен размещенным в крышке дополнительным теплообменником, через который проходит подводящий и отводящий газовые каналы, между корпусом и крышкой размещена теплоизолирующая прокладка, а на боковой поверхности крышки размещено кольцо иэ теплопроводного материала, имеющее возможность перемещения между корпусом и крышкой и снабженное защелкой .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р224858, кл. О 01 К 7/16, 1967.

2. Монахов В. Т. Методы исследования пожарной опасности веществ. М., 1975, с. 69 (прототип).