Устройство для определения теплоты сгорания жидких топлив Советский патент 1992 года по МПК G01N25/32 G01K17/00 

(Л

С

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

Изобретение относится к теплоЛизи- ческим измерениям свойств веществ и может быть использовано для контроля теплоты сгорания преимущественно тяжелых жидких топлив (в том числе мазута) , 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 Г, окиспитель подают в камеру сгорания непрерывно, а подачу топлива периодически черсвз 10-15 мин

прекращают и вновь ьотобновляют 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 мпссу топлива, по которым рассчитывают теплоту сгорания топлива,,

sj

ел ел

ел

00

- 17551

Недостатком данного способа является низкая точность определения теп- поты сгорания тяжелых жидких топлив, обусловленная нестационарным тепловым , дифференциального калориметра В этом случае трудно обеспечить точность компенсации тепловой мощности, выделяющейся в измерительной ячейке и погрешность определения теплоты JQ сгорания может достигать значения 6-93:.

Наиболее близШм техническим решением является устройство для определения теплоты сгорания жидких топлив. 15 1 Устройство содержит адиабатическую оболочку с установленными в ней источником теплоты и измерительной ячейкой с цилиндрической камерой сгорания, снабженной узлом перемещения топ-зд лива, выполненным в виде диска, установленного соосно с камерой в ее нижней части с зазором относительно боковых стенок и изготовленного из жаропрочного коррозионностойкого материа- 25 ла, соединенного с электроприводом, поичем 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 источни- jj ком тепла, преобразователи теплового потока, тепловые стоки, выполненные в виде металлических дисков, систему автоматического регулирования теплового потока, а также блок подготовки и 40 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 JQ постоянным дополнительный тепловой поток достаточно большой величины, Это объясняется тем, что зона дожигания коксового остатка находится ниже йа- кела горения легкой Фракции и тепло- та уходящих продуктов сгорания почти не используется для поддержания за- даннпй температуры в зоне дожигания

53

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 мощностиь 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-Hn°Cu

Увеличение массы и габаритов калориметрической системы связацы 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 по периметру средней части внутренней цилиндрической поверхности камеры сгорания, трубка подачи топлива касается гибкого элемента в нижней части камеры сгорания, а трубка подами окислителя расположена ниже трубки подачи топлива и параллельно ей Гибкий замкнутый элемент узла перемещения топлива может быть выполнен в виде плетеного жгута о

На чертеже представлена схема устройства для определения теплоты сгорания жидких топлив,

Устройство содержит замкнутый изотермический блок 1, выполненный в виде цилиндра с ребрами 2 воздушного охлаждения,, К блоку 1 по внутреннему периметру подсоединены стоки тепла 3 и (соответственно измерительной ячейки 5 и источника тепла 6), выполненные в виде металлических дисков одинаковой геометрической Формы и расположенные симметрично относительно оси блока 1. Стоки тепла, в свою очередь, соединены без зазора с торцевыми противоположными поверхностями источника тепла и измерительной ячейки, выполненных в виде цилиндров и имеющих общую образующую Между тепло- выми стоками, симметрично относительно общей оси измерительной ячейки источника тепла без зазора размещены преобразователи теплового потока 7, электрически связанные г системой автоматического регулирования теплово iro потока (САРТП)„8 Выход САРТП электрически соединен с источником тепла 6, в качестве которого использован Электронагреватель В измерительной ячейке расположена камера сгорания 9, в которую посредством трубок подвода 10 и 11 поступают топливо и окислитель от блока подготовки и подачи топлива и окислителя 12„

По периметру средней части цилиндрической поверхности камеры сгорания расположен дополнительный источник тепла 13 выполненный в виде спирального электронагревателя,, На внутренней верхней торцевой поверхности измерительной ячейки установлен ролик 1, а за пределами калориметра ролик 15« Узел перемещения топлива выполнен в виде плетеного гибкого замкнутого жгута 16, охватывающего ролики I и 15о Жгут 16 сплетеч из k нихромо- вых проволочек с наружным диаметром dHap 0,1 мм каждая Ролик 15 соединен с электроприводом 17 Трубка 10 для подвода топлива ГРГИМ верхним срезом касается жгута 1, причем ниже

точки касания рлсполоч м

1 Т ПОДВОДИ ОКИСЛИТСЯ

Перед началом п л 1 1 1 ТРПЛЧР и л меру сгорания чкпюмлю-1- чл 1 . когорый вращая ролик 15 по часовой стрелке, начинает перемещать г ной скоростью ЖГУТ 16. Включают доп in нительный источник тепла 13 и по ке 11 подают окислитель в зону подро- да топлива, охлаждая ее до 100-2(10 Г На движущийся жгут по трубке 10 с помощью узла подачи топлива и окислителя 12 начинают подавать известное 4 количество исследуемого топлива. Па счет поступательного движения жгутг топливо, находящееся между витками ятутэ, последовательно перемещается я нижней части камеры сгорания, где на- 0 чинается испарение и горение легкой фракции мазута., По мере выгорания легких Фракций происходит коксование тяжелой фракции мазута на поверхности жгута, коксовый остаток переносится 5 в }ону, где жгут под совместным действием дополнительного источника тепла и факела прогревается до 600-900°С, |В эту зону поступает также окислитель, неизрасходованный при горении легкой 0 фракции, и происходит дожигание коксового остатка, Продукты сгорания попадают в измерительную ячейку, где охлаждаются примерно до температуры входа топлива и окислителя и непрерывно отводятся в окружающую среду На вход САРТП 8 непрерывно поступает электрический сигнал, пропорциональный тепловому потоку, подводимому к измерителю теплового потока ГАРТ ре- 0 гулиоует работу электронагревателя 6 таким образом, чтобы электрический сигнал с измерителя был равен нулю, Искомую величину теплеть1 сгорания определяют по измеренному значению ком- 5 пенсационной мощности, N-OUIHOCTM, выделяемой в камере сгорания дополнительным источником теплоты 13 и по измеренной в блоке 12 массе исследуемого топлива,,

0 Устройство позволяет снизить время определения теплоты сгорания на 30- 0% по сравнению с прототипом..

5

Формула изобретения

10 Устройство для определения тгп- лоты сгорания жидких . еодеруы- щее адиабатическую обог очк г установленными в ней и( то |Нич -ч1 г пла и ичмгр|-п nt-f oi t ячейкой с: р-ч смещенной pMvrpn нрг1 цилиндрической каморой оор.чния, снабженной дополнительным источником тепла, УЯРЛ перемещения гоплива, выполненный из жаропрочного коррозионностойкого материала, изотермический баок, находящийся в контакте с измерительной ячейкой и источником тепла через тепловые стоки.выполнен- ныг в виде металлических дисков, преобразователи теплового потока, систему автоматического регулирования теплового потока, блок подготовки и подачи топлива и окислителя в камеру сгорания, отличающееся тем, что, с целью уменьшения времени определения теплоты сгорания тяжелых жидких гоплив, узел перемещения топ- пива выполнен в виде гибкого замкнуто го,элемента, охватывающего два ролика

I

с образованием ДВУХ прямолинейных участков, причем один ролик размещен внутри измерительной ячейки, 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,,

2 с, Устройство по п„ отличающееся тем, что гибкий замкнутый элемент узла перемещения топлива выполнен в виде плетеного жгута, 6