ИЗОТЕРМИЧЕСКИЙ СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЭНЕРГИИ СГОРАНИЯ ТОПЛИВА И ДРУГИХ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ Российский патент 1997 года по МПК G01N25/22 

Изобретение относится в теплофизическим измерениям и может быть использовано для определения энергии сгорания газообразных, жидких и твердых топлив при их добыче и потреблении, а также в области научных исследований при разработке новых видов топлив.

Повышение стоимости топлива, особенно газа, имело и имеет своим следствием повышение требований к точности определения калорийности всех видов топлива. В частности, если раньше расчет за природный газ и другие разновидности газообразного топлива производился по объему добытого или поставленного газа, т. е. учет производился в кубометрах, то в целом ряде стран, в связи со значительным повышением стоимости энергоносителей в начале 70-х годов, были приняты соответствующие законодательные акты, регламентирующие внесение в контакты по поставкам природного газа сведений по фактической его энергии сгорания, определенной с установленной точностью. Так, в США в промышленности по добыче природного газа на основании принятого в 1978 г. Конгрессом США Положения о политике в области природного газа энергия его сгорания должна быть установлена с погрешностью не более 0,1 [1]
Такие высокие требования обусловлены той огромной возможной потерей для добывающих и потребляющих природный газ предприятий вследствие высокой стоимости газа и значительного объема его добычи. Например, при добыче в 1984 г. природного газа в 1,8 • 10⁹ ГДж, что по ценам 1984 г. составляло 83 млрд. долларов, погрешность только в 0,1 означала потерю 83 млн. долларов ежегодно [1] В Европейском сообществе при допускаемой в контактах разности в измерениях энергии природного газа между поставщиком и потребителем на те же 0,1% при объеме его ежегодного оборота в 90-ые годы на уровне 27 • 10¹⁰ м³ и стоимости около 4 • 10¹⁰ экю, такая погрешность связана с потерей 40 млн экю ежегодно [2]
Выявление аналога предлагаемому способу требует сравнительного анализа используемых режимов калориметрических измерений. Воспользуемся классификацией, предложенной в работе [3] В основу этой классификации положены 2 признака (фиг.1):
а). Термическое сопротивление п. 1 между калориметрическим сосудом п. 2 и оболочкой п. 3;
б). Метод измерения выделившейся в колориметрическом сосуде теплоты реакции.

В зависимости от величины термического сопротивления R_т различают:
1. Изотермический режим, при котором термическое сопротивление бесконечно мало (R_т→ 0), а температура оболочки T_об остается постоянной и равной в течение всего калориметрического опыта температуре калориметрического сосуда T_изм, т.е. T_об=T_изм.

2. Адиабатический режим, при котором термическое сопротивление бесконечно велико (R_т→ ∞), а температура оболочки в ходе измерений изменяется, но поддерживается равной температуре калориметрического сосуда, которая, в свою очередь, изменяется под действием теплоты реакции, выделяющейся в ходе калориметрического опыта, т.е. T_об(t)=T_изм(t).

3. Изопериболический режим, которому соответствует конечное значение термического сопротивления (0 < R_т< ∞), а теплообмен зависит от разности температур оболочки и калориметрического сосуда. При этом температура оболочки поддерживается постоянной (T_об=Const), а температура калориметрического сосуда изменяется под действием теплоты реакции (T_изм=T_изм(t)).

Нагляднее всего все многообразие известных калориметрических способов проиллюстрировать на принципах действия калориметров, их реализующих.

Известен способ измерения энергии сгорания, использующий адиабатический режим [3] Адиабатический калориметр, реализующий данный способ (см. фиг. 2), состоит из калориметрического сосуда п.1, в котором происходит исследуемый процесс; адиабатической оболочки п. 2, температура которой поддерживается в каждый момент времени в ходе эксперимента равной температуре в калориметрическом сосуде; теплоизолирующей оболочки п. 3.

Основное внимание при реализации данного способа направлено на снижение теплоотвода от калориметрического сосуда направлено на снижение теплоотвода от калориметрического сосуда. При полном отсутствии такого теплоотвода измерение энергии сгорания по данному способу сводится к измерению изменения температуры калориметрического сосуда под действием теплового эффекта, сопровождающего изучаемую реакцию. Тепловой эффект реакции рассчитывают из следующего уравнения:
Q = C•ΔT, (1)
где C энергетический эквивалент калориметра, определяемый предварительно,
ΔT = T_к-T_н изменение температуры калориметрического сосуда от начального состояния (T_н) до конечного его состояния (T_к) после завершения реакции.

Как правило, часть тепловой энергии X, выделяющейся в калориметрическом сосуде и остающейся в ней, составляет а адиабатическом режиме не менее 99% в то время как тепловая энергия, переходящая во внешнюю среду Y, не превышает 1%
Для измерения энергии сгорания газообразных топлив этот способ не применяется, но и для твердых и жидких топлив он не нашел широкого распространения. Обычно данный способ используется в научно-исследовательской практике. Минимальная продолжительность опыта при использовании адиабатического режима измерений оставляет в самом лучшем случае 20 25 мин. [4]
Известен также способ, использующий изопериболический режим [3, с.10; с. 90] В данном способе измерения энергии сгорания (см. фиг. 3) температура оболочки калориметра п. 1 поддерживается постоянной, а температура калориметрического сосуда п. 2 за счет выделившейся в калориметрической бомбе п. 3 энергии сгорания растет. Этот подъем температуры и является измеряемой величиной. Расчет энергии сгорания выполняется практически по тому же уравнению (1). Однако в данном случае требуется введение поправки на теплоотвод, так как в данном способе X составляет только около 90% а Y, напротив, увеличивается до 10% Поэтому энергетический эквивалент калориметра умножается не на измеренное значение подъема температуры, а на это значение с учетом поправки, т.е. на так называемый исправленный подъем температуры.

Данный способ нашел наибольшее распространение именно для определения энергии сгорания твердых и жидких топлив и органических соединений благодаря созданию специальной калориметрической ячейки, получившей обозначение калориметрической бомбы, позволяющей производить полное сгорание самых разнообразных соединений при повышенном давлении кислорода [5] В настоящее время с целью повышения производительности измерений данным способом созданы калориметры, позволяющие использовать одновременно не одну, а несколько (до четырех) калориметрических бомб. В самых совершенных калориметрах удалось снизить продолжительность измерений до 8 10 мин при воспроизводимости этих измерений на уровне 0,1%
Из-за значительно меньшей плотности газообразных топлив измерение их энергии сгорания проводят не в статических условиях калориметрической бомбы, а в динамических, когда поток сжигаемого газа смешивают предварительно в определенных соотношениях с избытком кислорода, а после зажигания в газовой горелке добавляют еще некоторое количество кислорода для обеспечения полноты окисления углерода до CO₂.

Один из наиболее точных способов определения энергии сгорания газообразных топлив и органических соединений, использующий изопериболтический режим, разработан Россини [6] Несмотря на многочисленные попытки улучшить этот способ никаких принципиальных изменений в него внести не удалось [7 и 8] Из-за значительной продолжительности опыта (не менее 2 ч), с одной стороны, и достаточно низкой погрешности ( 0,1%), с другой, данный способ применяется исключительно в метрологической практике для аттестации образцовых мер, по которым в дальнейшем производят градуировку промышленных газовых калориметров. Следует отметить, что, хотя в данном способе сжигание производится в динамических условиях, данный способ не позволяет осуществлять непрерывные измерения энергии сгорания газообразных топлив.

Известен еще один способ, использующий изопериболический режим [9] Этот способ положен в основу проточных газовых калориметров промышленного назначения (см. фиг. 4). Известный способ заключается в том, что сжигается измеряемый объем газа п. 1. Выделяющаяся при этом энергия поглощается известным (измеряемым) объемом теплоносителя п. 2. Подъем температуры теплоносителя п. 3 и п. 4 (также измеряемая величина) пропорционален энергии сгорания газа. В зависимости от вида теплоносителя различают два типа газовых калориметров, принципиальная схема которых одна и та же и представлена на фиг. 4. В одном из них в качестве теплоносителя используют воду калориметры (Юнкерс и Райнеке), в другом воздух (калориметр Томас-Кэмбридж и Катлер-Хаммер). В отличие от способа Россини и бомбовых калориметров данным способом осуществляются непрерывные измерения энергии сгорания. Однако по точности этот способ уступает всем изложенным выше.

С учетом метода измерения энергии сгорания как классификационного признака следует обратить внимание еще на один известный способ, который в принципе может быть применен для измерения энергии сгорания в теплопроводящих калориметрах Тиана-Кальве (фиг. 5) [3 и 10] Существо этого способа заключается в том, что тепловая энергия, выделяющаяся в калориметрическом сосуде п. 1, практически полностью (Y 99%) выводится к внешней термостатируемой оболочке п. 2 по термопарам, которые окружают калориметрический сосуд. Так как термобатарея п.3 и п.4 имеет сравнительно высокое термическое сопротивление (R_т является конечным), релаксация температуры калориметрического сосуда к ее исходному уровню термостатирования происходит в течение длительного времени. Измеряют термоЭДС термобатареи п.5, пропорциональную теряемой сосудом п. 1 тепловой мощности. В этих условиях калориметр работает в изопериболическом режиме, так как небольшая часть выделенной тепловой энергии (X ≈ 1%) остается в калориметрическом сосуде и повышает его температуру. Основное уравнение данного способа измерения тепловой мощности (W), выделяющейся при проведении термохимической реакции, будет

где: P•ΔT тепловой поток, переходящий от калориметрического сосуда к внешней оболочке;
ΔT = T_i-T_e разность температур между внутренней поверхностью калориметрического сосуда (T_i) и внутренней поверхностью термостатируемой оболочки (T_e);
часть тепловой энергии, оставшаяся в калориметрическом сосуде в момент t.

Примером калориметра, работающего по данному способу, является быстродействующий калориметр БКС-1 [11 и 12] Продолжительность непосредственно самого калориметрического опыта составляет для этого калориметра 8 10 мин при погрешности измерения 0,1% В то же время продолжительность вывода калориметра на рабочий режим занимает около 2 ч. Кроме того, обычно при применении данного способа уровень термостатирования оболочки существенно отличается от 25^oC, что вызывает необходимость введения дополнительных поправок.

Известен способ измерения энергии сгорания, основанный на регистрации теплового потока, отличающийся от вышеизложенного тем, что в нем используется не изопериболический режим, а изотермический. В этом способе выделяющаяся в калориметрическом сосуде п. 1 (см. фиг. 5) тепловая энергия компенсируется тепловым эффектом Пельтье при поддержании постоянной температуры оболочки [10]
Принципиальная схема калориметра остается прежней, только вместо одной термобатареи используют две. Одна из них п. 3 выполняет роль детекторной. ЭДС этой батареи, пропорциональная тепловому потоку, используется для регулирования п. 5 с помощью известных схем силы тока, проходящего через вторую батарею п. 4. Последняя выполняет роль элементов Пельтье и служит для компенсации избыточного теплового потока при проведении экзотермических процессов в калориметрической ячейке. Реакция горения является типичным представителем таких процессов.

Из-за большой постоянной времени приборов, реализующих указанные способы в любом из отмеченных выше режимов (изопериболическом или изотермическом), они не могут быть применены для измерения быстропротекающих процессов, к которым в первую очередь относится реакция горения. Основное их применение излучение медленно протекающих процессов.

Известен способ измерения энергии сгорания, который по совокупности существенных признаков наиболее близок к заявляемому и выбран за прототип [13 и 14] В данном способе реализуется изотермический режим проведения измерений, основанный на использовании фазового перехода калориметрического вещества из одной фазы в другую. Способ заключается в том, что тепловая энергия, выделяющаяся при сгорании исследуемого образца топлива, поглощается калориметрическим веществом, претерпевающим при этом фазовый переход. Количество поглощенной тепловой энергии устанавливается из измерений количества калориметрического вещества, перешедшего в другую фазу. Например, если в качестве калориметрического вещества используется лед, то энергия сгорания определяется количеством воды, образовавшейся при плавлении льда
Q = g_m•Δm, (3),
где g_m удельная теплота плавления льда;
Δm масса воды, образовавшей при плавлении льда во время калориметрической реакции.

Известный способ измерения энергии сгорания реализуется с помощью изотермического калориметра типа Бунзена (фиг. 6) [13] Для измерения энергии сгорания в данном калориметре в качестве калориметрического вещества использовался дифениловый эфир, температура плавления которого равна 300,06 K (26,81^oC). Калориметрическое вещество п. 1 находится в пространстве между внутренним цилиндрическим стаканом п. 2 и внешней оболочкой калориметрического сосуда п. 3. На дне этого сосуда под слоем дифенилового эфира размещают некоторое количество ртути п. 4, которая через капилляр п. 5 соединяется с чашей весов п. 6, предназначенных для взвешивания ртути, вытесненной из калориметрического сосуда под действием избыточного давления, возникающего при плавлении дифенилового эфира вследствие разности удельных объемов твердого и жидкого дифенилового эфира. Внутренний цилиндрический стакан служит для размещения в нем калориметрической бомбы п. 7. Калориметрический сосуд герметизирован и размещен в полости водяного термостата п. 8, со всех сторон окруженной хорошо перемешиваемой и термостатируемой водной средой.

Измерение энергии сгорания данным изотермическим калориметром производится следующим образом.

Вакуумируют рабочее пространство калориметрического сосуда и в течение 24 ч откачивают следы паров и влаги из этого объема. Затем, поддерживая температуру калориметрического сосуда на уровне 30^oC, через капиллярную трубку п. 5 заполняют этот объем необходимым количеством жидкого дифенилового эфира. После этого через тот же капилляр на дно калориметрического сосуда помещают ртуть. Следующим этапом является создание вокруг цилиндрического стакана кристаллизационного слоя из твердого дифенилового эфира п. 9 путем охлаждения внутренней полости стакана. Когда толщина корки дифенилового эфира достигнет порядка 10 мм, рост кристаллической фазы прекращают и путем ввода небольшого количества тепла подплавляют дифениловый эфир вокруг центрального стакана. В результате этого последний оказывается окруженным тонким слоем дифенилового эфира, а твердый в виде прочного каркаса располагается вокруг, передавая давление, возникающее при плавлении внутренних слоев этого каркаса, через жидкий дифениловый эфир п. 10, расположенный с его внешней стороны, на ртуть. Затем при поддержании температуры термостатирования, равной температуре плавления дифенилового эфира, в центральный стакан вводят калориметрическую бомбу п. 7, обеспечивая ее хороший контакт со стенками стакана; герметизируют всю полость, в которой размещен калориметрический сосуд, и выдерживают около 1,5 ч при указанной температуре термостатирования. При проведении электрической градуировки продолжительность начального и конечного периодов составляла по 10 мин, а главного периода, в течение которого в калориметр подавалась точно измеренная энергия (погрешность ее измерения 0,007%), была 40 мин. Градуировка производилась для установления энергетического эквивалента калориметра, т.е. для установления количества энергии, необходимой для выдавливания 1 г ртути. При определении энергии сгорания начальный период состоял из двух измерений через каждые 12 мин. То же самое относилось и к конечному периоду. Продолжительность главного периода была уже 48 мин. Измеряемой величиной за указанные отрезки времени являлась масса ртути, которая под действием давления, возникающего в результате плавления калориметрического вещества, передавалась на чашку весов п. 6. Погрешность измерения энергии сгорания известным способом, выбранным за прототип, составила на данном калориметре 0,02% Факторы, влияющие на точность измерения энергии сгорания данным способом, можно разделить на две группы [14] факторы, присущие непосредственно самому методу, и факторы, обусловленные техническим несовершенством калориметров, его реализующих. Наибольший интерес представляют факторы первой группы: зависимость от колебания давления, гидравлическое сопротивление в капилляре, тепловая инерционность, обусловленная недостаточной теплопроводностью, влияние примесей. К этой группе факторов следует добавить еще один значительную продолжительность не только периода подготовки калориметра к работе, но и самого процесса измерения. Все это ограничивает применение данного способа только проведением прецизионных изменений с метрологической целью.

Задача предлагаемого изобретения создание технических решений, позволяющих производить измерения энергии сгорания всех видов топлив и органических соединений с высокой производительностью и необходимой точностью.

Для решения этой задачи необходимо решить проблему быстрой и без потерь передачи теплоты сгорания, выделяющейся в калориметрической ячейке, в зону конденсации. Новая проблема требует, как правило, и нового технического решения.

В предлагаемом способе, использующем фазовый переход жидкость-газ и измерение количества тепла, затраченного на этот фазовый переход, (в отличие от прототипа фазовый переход) который осуществляют однонаправлено в термосифоне или тепловой трубе) с элементами Пельтье, подавая электрическую энергию на элементы Пельтье, поддерживают давление пара рабочей жидкости постоянным, количество поданной энергии измеряют и по нему определяют величину теплоты, выделившейся при конденсации пара рабочей жидкости, испарившейся в результате сгорания топлива, по которой и судят о величине энергии сгорания.

Это позволяет обеспечить возможность сбора рассеянной на большой поверхности теплоты, образующей при сжигании топлива; быстро и без потерь передать эту теплоту в зону конденсации и сконцентрировать ее на весьма ограниченной поверхности, т. е. реализовать однонаправленную передачу тепловой энергии с минимумом тепловых потерь.

Использование наиболее характерного свойства, присущего как термосифону, так и тепловой трубе, а именно, их высокую теплопроводность позволяет значительно сократить продолжительность не только собственно калориметрических изменений, но и подготовительных процедур.

На фиг. 1 приводится принципиальная схема, иллюстрирующая режимы калориметрических измерений; на фиг. 2 принципиальная схема калориметра, работающего в адиабатическом режиме; на фиг. 3 принципиальная схема калориметра, работающего в изопериболическом режиме; на фиг. 4 - принципиальная схема промышленного газового калориметра; на фиг. 5 - принципиальная схема калориметра теплового потока; на фиг. 6 схема калориметра, реализующего изотермический режим и выбранного за прототип; на фиг. 7 приведена принципиальная схема устройства, иллюстрирующего предлагаемый способ измерения энергии сгорания топлива.

Для иллюстрации совокупности операций, составляющих предлагаемый способ измерения энергии сгорания, воспользуемся принципиальной схемой устройства, представленного на фиг. 7. Для реализации способа необходимо, чтобы в устройстве были предусмотрены три зоны: зона испарения A, в которой располагается источник выделения энергии сгорания (газовая горелка или калориметрическая бомба) п. 1 и фоновый нагреватель п. 2 для нагревания рабочей жидкости до температуры кипения; транспортная зона B, по которой смесь рабочей жидкости и ее пара при температуре кипения перемещаются из зоны испарения A в зону конденсации C. В зоне конденсации C размещены элементы Пельтье п. 3, предназначенные для поглощения теплоты, выделяющейся при конденсации избыточного количества пара рабочей жидкости. Паровые пространства всех трех зон соединены между собой. Наиболее оптимальным для этих целей оказывается использование термосифона или тепловой трубы, в которых все перечисленные зоны находятся в тесной взаимосвязи друг с другом, представляя единое целое. Рабочая жидкость в таком случае будет располагаться в пространстве между внутренним п. 4 и внешним п. 5 цилиндрами тепловой трубы (фиг. 7). Паровое пространство тепловой трубы термосифона с помощью трубопровода п. 6 связано с измерителем давления п. 7 и задатчиком давления п. 8. Поддержание заданного давления в паровой фазе термосифона, отвечающего выбранному значению температуры фазового перехода жидкость-пар и определяющего таким образом уровень термостатирования, осуществляется блоком управления п. 9, в котором предусмотрена система регистрации и интегрирования силы тока, проходящего через элементы Пельтье п. 3. Для исключения тепловых потерь из зоны испарения А должны быть предусмотрены тепловые экраны п. 10, а для уменьшения теплоотвода в окружающую среду все устройство должно быть теплоизолировано п. 1.

Предлагаемый способ реализуется следующим образом.

Включают фоновый нагреватель термосифона п. 2 и доводят температуру рабочей жидкости п. 1 до температуры кипения, отвечающей выбранному уровню термостатирования. В результате этого давление в паровой фазе термосифона возрастает до величины, соответствующей фазовому равновесию жидкость-пар при данной температуре. Как только давление пара рабочей жидкости начнет превышать значение равновесного давления пара, включается система регулирования давления. В результате этого на элементы Пельтье п. 3 подается ток такой силы, при котором в результате теплового эффекта Пельтье происходит конденсация пара рабочей жидкости и ее давление уменьшается до заданного. Через весьма непродолжительное время вся система приходит в тепловое и термодинамическое равновесие, т.е. термосифон запущен. Критерием этого служит постоянство силы тока, проходящего через элементы Пельтье п. 3 и пропорционального электрической мощности фонового нагревателя п. 2. В предварительных исследованиях осуществляется выбор оптимальной мощности этого нагревателя (Q_н). После запуска термосифона устройство готово к работе.

Производят зажигание газа в газовой горелке или поджигание образца в калориметрической бомбе. Выделяющаяся при сгорании любого вида топлива энергия утилизируется в зоне испарения термосифона. В результате этого определенная часть рабочей жидкости переходит в пар и в соответствии с механизмом работы термосифона [15 и 16] через транспортную зону B переводится в зону конденсации C. Одновременно с испарением рабочей жидкости в пространстве термосифона возрастает давление пара рабочей жидкости. Это изменение давления компенсируется описанным выше образом системой регулирования давления пп. 6-9. Необходимый для этого ток регистрируется и интегрируется.

Таким образом, при реализации предлагаемого способа имеет место следующая последовательность тепловых процессов

где Q_сгор энергия, выделяющаяся при сгорании топлива;
Q_исп, T_ф/п теплота испарения рабочей жидкости при температуре фазового перехода;
Q_конд, T_ф/п теплота конденсации рабочей жидкости при той же температуре фазового перехода;
Q_эф.П теплота, поглощаемая элементами Пельтье.

Расчетное уравнение для измерения теплоты сгорания предлагаемым способом будет

где Q определяемая энергия сгорания;
η коэффициент Пельтье данной батареи термоэлементов при температуре кипения рабочей жидкости;
J сила тока, подаваемого на элементы Пельтье для поддержания постоянного давления, соответствующего установленному значению температуры кипения рабочей жидкости в термосифоне;
t_н, t_к момент включения и момент выключения электрического тока при компенсации;
Q_н энергия, потребляемая термосифоном в режиме холостого хода.

Таким образом, непосредственно измеряемой величиной в предлагаемом способе является мощность, потребляемая элементами Пельтье для поддержания изотермических условий в процессе калориметрического опыта. Конкретное значение температуры термостатирования, например 25 или 15, или 0^oC обеспечивается поддержанием постоянным соответствующего давления пара рабочей жидкости в термосифоне или в тепловой трубе. Благодаря тому, что изменение давления пара рабочей жидкости более чем на порядок превосходит по своей величине вызывающее это изменение колебание температуры, как это следует из уравнения [17]

поддержание постоянного давления пара при фазовом переходе жидкость-пар обеспечивает более высокий уровень изотермичности.

В качестве рабочей жидкости (калориметрического вещества) для измерения энергии сгорания при указанных температурах совсем не обязательно использовать различные индивидуальные химические соединения, температура кипения которых соответствует выбранным значениям. В данном способе рабочей жидкостью может быть одно из соединений, которые имеют в интересующем нас диапазоне температур достаточное давление пара и термически стабильны. Например, это может быть либо ацетон, либо аммиак, либо одно из перфторуглеродных соединений. В этом еще раз проявляется отличие предлагаемого способа от известного, когда для измерения температуры термостатирования требовалось замена одного калориметрического вещества на другое.

Благодаря значительной скорости теплопередачи в термосифоне (тепловой трубе) продолжительность измерения энергии сгорания твердых и жидких топлив, сжигаемых порционно, определяется практически продолжительностью самого процесса горения данной порции, т.е. не превышает 2 мин. Предлагаемый способ обеспечивает возможность тотчас же производить опыт со следующей порцией топлива путем замены отработанной калориметрической бомбы на новую, так как не требуется затрат времени на переход к исходному уровню термостатирования.

Измерение энергии сгорания газообразных топлив возможно осуществить по предлагаемому способу в непрерывном режиме. В этом случае, учитывая высокую точность измерения электрической мощности, которую обеспечивает современный уровень техники, общая погрешность измерения энергии сгорания будет в данном случае определяться погрешностью измерения расхода газа. В соответствии с ИСО-5167 эта погрешность в настоящее время регламентируется на уровне 0,1% [18]
Литература.

1. J.C. Shapiro, G.R. Burkett, W.A. Crowley in the "Gas Quality" Ed. by G. J. van Rossum. Proc. Cong. Gas Quality-Specification and Measurement of Physical and Chemical Properties of Natural Gas, Gronigen 22 26 April 1986, Elsevier, Amsterdam 1986. P 739 748.

2. Comission of the European Communities. Community Bureau of Reference. Report EUR 14439EN. Determination of the Gross Calorific Value of Natural Gas. Results of a BCR intercomparision. 1993. 30 p.

3. В.Хемминген, Г.Хене. Калориметрия. Теория и практика. М. Химия. 1989, ч. 1, гл. 5, с. 39.

4. Калориметрические и термогравиметрические приборы. Экспресс-информация АН СССР. Институт химической физики. Черноголовка. 1988.

5. С.Н.Гаджиев. Бомбовая калориметрия, М. Химия. 1988.

6. Rossini F.D. // J.Res.NBS, 1931, 6, 1, 37 49.

7. Pittam D. A. Pilcher G. // J.Chem.Soc. Faraday Trans. 1, 68, 2225 - 2229 (1972).

8. P.Covan, A.E.Hunphreys. Gas Quality. Ed. by G.J. van Rossum. Elsevier Science Publ. Amsterdam. 1986. p. 169 179.

9. H.Assenmacher, G.Herbst // Gwf Gas/Erdgas, 1988. Bd 129, H.7. S. 296 305.

10. Кальве Э. Прат А. Микрокалориметрия. ИИЛ. М.1963. с.18, с.37.

11. Машкинов Л. Б. Васильев П.К. Батылин В.В. и др. Приборы и техника эксперимента. 1993, N3, с. 244 245.

12. Машкинов Л.Б. Васильев П.К. Авторское свидетельство N 1774195. G 01 K 17/08, 1992, N41, с. 133.

13. Peters H. Tappe E. Monatsberichte der Deutschen Akademie der Wissenschaft zu Berlin. 1967. Bd.9. H12. S.901 919.

14. H.Peters, E.Tappe // Jbid 1967. Bd.9. H11. S.828 837.

15. Тепловые трубы для систем термостабилизации Под ред. Шкриладзе И.Г. М. Энергоатомиздат. 1991, 176с.

16. Пиоро И. Л. Антоненко В.А. Пиоро Л.С. Эффективные теплообменники с двухфазными термосифонами. АН Украины. Институт технической теплофизики. Киев: Наукова думка 1991, 248с.

17. Markarino P. Bassani C. Proceedings of 2nd Symposium on Temperature Measurement in Industry and Science. Suhl. DDR. 1984, p, 235 243.

18. ИСО 5167-80. Измерение потока жидкости в закрытых каналах с помощью диафрагм, мерных сопел и трубок Вентури, помещенных в трубопроводы круглого сечения.

Использование: для определения энергии сгорания газообразных, жидких и твердых топлив при их добыче и потреблении, кроме того, в научных исследованиях при разработке новых видов топлив. Сущность изобретения: в способе используют фазовый переход жидкость-газ и измеряют количество тепла, затраченного на этот фазовый переход, фазовый переход осуществляют в изотермических условиях в термосифоне или тепловой трубе с элементами Пельтье, расположенными в зоне конденсации, подавая электрическую энергию на элементы Пельтье, поддерживают давление пара рабочей жидкости постоянным. Величину энергии сгорания определяют по формуле:

где Q - определяемая энергия сгорания, η - коэффициент Пельтье данной батареи термоэлементов при температуре кипения рабочей жидкости; I - сила тока, подаваемого на элементы Пельтье для поддержания изотермических условий в период сжигания образца; t_н и t_к - момент включения и выключения электрического тока при компенсации при сжигании образца, Q_x - энергия, подаваемая на элементы Пельтье при холостом ходе тепловой трубы или термосифона за тот же период времени. 7 ил.

Изотермический способ измерения энергии сгорания топлива и других органических соединений, включающий сжигание образца в камере сгорания и измерение количества тепла, затраченного на фазовый переход рабочая жидкость-пар, отличающийся тем, что фазовый переход осуществляют в термосифоне или тепловой трубе, в зоне конденсации которых расположены элементы Пельтье, через которые пропускают электрический ток, компенсируют изменение давления пара рабочей жидкости путем регулирования величины электрического тока, пропускаемого через элементы Пельтье, а величину энергии сгорания определяют по формуле

где Q определяемая энергия сгорания;
η - коэффициент Пельтье данной батареи термоэлементов при температуре кипения рабочей жидкости;
I сила тока, подаваемого на элементы Пельтье для поддержания изотермических условий в период сжигания образца;
t_н, t_к момент включения и выключения электрического тока при компенсации при сжигании образца;
Q_х энергия, подаваемая на элементы Пельтье при холостом ходе тепловой трубы или термосифона за тот же период времени.