Способ определения теплоты сгорания жидких топлив и устройство для его осуществления Советский патент 1991 года по МПК G01N25/32 

Изобретение относится к области теп- лофизических измерений и может быть использовано в теплоэнергетике, в отраслях, использующих теплоту сгорания жидких топлив, и в научных исследованиях.

Целью изобретения является повышение точности определения теплоты сгорания и надежности устройства.

На фиг.1 изображена схема устройства; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

Устройство содержит замкнутый изотермический блок 1, выполненный а виде цилиндра с ребрами 2 воздушного охлаждения. К блоку 1 по внутреннему периметру подсоединены стоки 3 и 4 тепла (соответственно измерительной ячейки 5 и источника

6тепла), выполненные в виде металлических дисков одинаковой геометрической формы и расположенные симметрично относительно оси блока 1. Стоки тепла соединены без зазора с торцевыми противолежащими поверхностями источника тепла и измерительной ячейки, выполненных в виде цилиндров и имеющих общую образующую. Между тепловыми стоками симметрично относительно общей оси измерительной ячейки и источника тепла без зазора размещены преобразователи

7теплового потока, электрически связанные с системой 8 автоматического регулирования теплового потока (САРТП). Выход САРТП электрически связан с источником 6

О

со о

00

OJ

о

тепла, в качестве которого использован электронагреватель. Измерительная ячейка в своей нижней части соединена с блокам 9 подготовки и подачи топлива и окислителя с помощью линий 10 и 11 подачи и с линией 12 отвода продуктов сгорания.

Внутри измерительной ячейки находится камера 13 сгорания, выполненная в цилиндрической замкнутой емкости с отверстием 14 в верхней части и с гаэоплог- ным фторопластовым подшипником 15 в центре нижней части. С помощью подшипника 15 фиксируется стержень 16, на верхнем конце которого жестко закреплен диск 17, а нижней конец соединен с электропри- водом 18. Диск 17 выполнен из кварцевого стекла. На внутренней поверхности камера1 сгорания у противоположных стенок цилиндра расположены линии 10 и 11 подача топлива и окислителя с одной стороны д дополнительный источник 19 тепла, выпот- неиный в виде плоского электронагревателя, с другой стороны, Свободное пространство внутри изотермического блока занято адиабатической оболочкой 20.

Способ осуществляется следующим образом,

Перед началом подачи топлива в камер/ сгорания дополнительным источни/ом 13 тепла разогревают часть диска в зоне дожигания топлива - зона D (фиг .2) до 600 900°С, подают окислитель и с его помощью охлаждают диск 17 в зоне подвода топлива (зоил С) до температуры 100-200°С. При этом диск приводится во вращение с заданной скоростью с помощью электропривода 18, Исследуемое топливо с помощью блока 9 подготовки и подачи топлива и окислителя по линии 10 непрерывно подают в зону С. За счет вращения диска 17 капли исследуемого топлива равномерно перемещаются ио зоны С в зону D. При этом происходит испа рение и выгорание легкой фракции тяжелого жидкого топлива. Одновременно происходит дожигание коксового остатка с зоне D. Полное сгорание топлива обеспечивается за счет поддержания заданной температуры диска 17 в зоне D. Далее продукты сгорания попадают в измерительную ячей- ку, где охлаждаются примерно до температуры входа топлива и окислителя м непрерывно отеодятся по линии 12, В этом случае в измерительной ячейке выделяется количество тепла Qx. Одновременно на вход САРТП 8 непрерывно поступает электрический сигнал, пропорциональный тепловому потоку, подводимому к измерителю теплового потока. САРТП регулирует работу электронагревателя таким образом, чтобы электрический сигнал с измерителя был рэвен 0. Тогда искомая величина определяется по измеренному значению компенсационной мощности, мощности, выделяемой в камере сгорания дополнительным источником 19 тепла, и по измеренной в блоке 9 массе исследуемого топлива следующим образом:

Qx Q хд

QT

WT

где qT - теплота сгорания исследуемого топлива;

WT - расход исследуемого топлива;

Охд - дополнительный тепловой поток, выделяющийся в измерительной ячейке.

Изобретение позволяет повысить точность определения теплоты сгорания на 4- 6% по сравнению с прототипом, а также повысить надежность работы устройства за счет исключения образования коксовых пробок в линии подвода топлива.

Формула изобретения

1.Способ определения теплоты сгорания жидких топлив, заключающийся в том, что измерительную ячейку помещают в изотермическую оболочку и осуществляют процесс полного сжигания топлива, в измерительную ячейку вводят дополнительный тепловой поток, топливо и окислитель непрерывно подают в камеру сгорания, при этом внутри изотермической оболочки непрерывно выделяют количество тепла, компенсирующее потерю тепла от наружной поверхности измерительной ячейки, выделяющееся в процессе анализа тепло отводят через тепловые стоки с известными термическими сопротивлениями, измеряют значение компенсирующей мощности, дополнительной мощности и расход топлива, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения, дополнительный тепловой поток поддерживают постоянным и одновременно охлаждают окислителем зону подвода тепла, обеспечивая в камере сгорания перепад температуры от 100-200°С в зоне подвода топлива до 600-900°С в зоне дожигания коксового остатка, одновременно в процессе горения осуществляют перемещения топлива из зоны подвода топлива в зону дожигания коксового остатка в горизонтальной плоскости, параллельной дну ячейки.

2.Устройство для определения теплоты сгорания жидких топлив, содержащее адиабатическую оболочку с установленными в ней источником тепла и измерительной ячейкой с цилиндрической камерой сгорания, снабженной дополнительным источником тепла, 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, блок подготовки и подачи топлива и окислителя, отличающееся тем, что, с целью повышения точности определения и надежности устройства, камера сгорания снабжена узлом перемещения топлива, выполненным в виде диска, уста0

новленного соосно с камерой в ее нижней части с зазором относительно боковых стенок и изготовленного из жаропрочного кор- розионностойкого материала, причем диск соединен с электроприводом, а дополнительный источник тепла размещен под диском по периферии внутренней поверхности нижнего торца камеры сгорания на участке, противоположном зона подачи топлива и окислителя.

Изобретение относится к области тепло- физических измерений, в частности к спосо- бам и устройствам для определения теплоты сгорания топлива и может быть использовано в теплоэнергетике, а также в научных исследования. Цель изобретения - повышение точности определения. Устройство содержит адиабатическую оболочку с установленными в ней источником тепла и измерительной ячейкой с камерой сгорания и дополнительным источником тепла. Измерительная ячейка и источник тепла соединены между собой через преобразователи теплового потока, тепло от которых отводится с помощью тепловых стоков с известным термическим сопротивлением. При проведении анализа мощность дополнительного теплового потока поддерживают постоянной, а топливо механически перемещается из зоны подвода в зону дожигания. Для перемещения топлива камера сгорания оборудована специальным узлом перемещения топлива, соединенным с электроприводом. 2 с.п. ф-лы, 2 ил,

Окислитель

«

Топливо

9

Фиг/

А-А

20

Ю

/3

Фиг. 2