СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕПЛОТВОРНОЙ СПОСОБНОСТИ ГАЗООБРАЗНОГО ГОРЮЧЕГО Советский патент 1930 года по МПК G01N25/20 

Изобретение относится к способам и устройствам для измерения теплотворной способности газообразного горючего, непрерывно подводимого в горелку, определяемой при помощи непрерывного потока поглощающей тепло жидкости.

В обычно применявшихся до сих пор устройствах для определения теплотворной способности, воздух для горения подводился к сжигаемому газу, имея ту ступень влажности (по отношению к насыщенному пару), какую он имел случайно в помещении, где производился опыт. Исследуемый газ обыкновенно был полностью насыщен влагой, так как он пропускался через газометр, снабженный жидкостным запором. Точно также и выходящие из калориметра отработанные газы, охлаждаемые обыкновенно до температуры, равной начальной температуре воды, охлаждающей калориметр, оказывались обыкновенно полностью насыщенными влагой. Вследствие этого для точных измерений теплопроизводительности приходилось отдельно определять отклонения температуры и степень влажности для воздуха, испытуемого газа и отработанных газов и, затем, путем очень сложных вычислений делать поправку к измеренной величине теплопроизводительности. Между тем, такие поправки могут быть сделаны лишь тогда, когда производятся единичные (разовые) измерения теплотворной способности; указанные поправки неприменимы в тех случаях, когда измерение теплопроизводительности должно вестись непрерывно при помощи автоматически записывающего прибора.

Предлагаемый способ и устройство позволяют автоматически производить измерения теплопроизводительности, независимые от температуры и степени влажности воздуха, находящегося в каждый данный момент в помещении, в котором установлен прибор, что достигается тем, что предназначенный для сжигания газ, предназначенный для горения воздух, подводимая к калориметру охлаждающая вода и газообразные отработанные продукты горения, - приводятся к одной и той же температуре и, кроме того, тем, что как подходящие к калориметру газы (испытуемый газ и воздух для горения), так и отходящие от него газы (отработавшие газы) в одинаковой степени насыщены влажностью, лучше всего до полного насыщения. Благодаря одинаковой температуре и одинаковой степени влажности как входящих в калориметр, так и выходящих из него газов, получается, что при определенной температуре помещения к калориметру все время подводится одно и то же процентное содержание влаги (отнесенное к общему суммарному количеству газов), и что такое же процентное количество влаги отводится из калориметра вместе с отработанными газами, вследствие чего осадившееся в калориметре количество воды в точности равно образовавшемуся при процессе горения количеству воды, и степень нагревания охлаждающей калориметр воды соответствует истинной теплотворной способности.

Для того, чтобы температура отработанных газов всегда могла равняться температуре вступающей в калориметр охлаждающей воды, принимают в качестве исходной температуры - эту температуру вступающей воды, т.-е. приводят газ и воздух для горения непосредственно перед выпуском их в калориметр к той же температуре и, в то же время, насыщают эти газы влагой. Чтобы получить возможно точное совпадение температур, кроме того, устраивают теплообмен между подводимой к калориметру охлаждающей водой, воздухом для горения и газообразным горючим. При этом заставляют воду, охлаждающую калориметр, циркулировать замкнутым потоком и после нагревания в калориметре снова охлаждают ее в особом вторичном холодильнике, для сохранения нижнего предела температуры. Этот нижний предел для циркулирующей воды может, например, очень легко поддерживаться на строго постоянном уровне при помощи термостата, регулирующего количество подводимого охлаждающего средства.

В качестве нижнего предела температуры принимают температуру воздуха в помещении, в котором находится калориметр, и затем подгоняют к этой температуре температуру притекающей к калориметру охлаждающей воды. Это выгодно потому, что воздух для горения, а также и измеряемый газ, уже имеют эту же температуру, и остается только принять меры к насыщению влагой воздуха, подводимого для горения.

На чертеже схематически показаны устройства, служащие для осуществления способа измерения теплотворной способности, при чем фиг. 1 и 3 изображают устройства, примененные к автоматическому калориметру, фиг. 2 - видоизменение устройства, изображенного на фиг. 1, предназначенное для калориметра, производящего единичные (разовые) измерения.

Соответствующие друг другу части обозначены на разных фигурах одними и теми же цифрами.

Испытуемый газ сжигается в горелке 2, при чем отработанные газы отдают свою теплоту протекающей через калориметр 1 воде и выпускаются в атмосферу через патрубок 3. Охлаждающая вода (стрелки W) течет из резервуара 4 сначала к водомеру 5, принудительно связанному с газомером 6 для того, чтобы отношение количества воды к количеству испытуемого газа всегда было одинаковым; затем, вода проходит по трубе 7 в калориметрический сосуд 1, выходит из последнего через перепускную трубку 8 и попадает во вторичный холодильник 9, в котором охлаждается до определенного. нижнего предела температуры посредством особой охлаждающей жидкости, притекающей через трубу 10 и вытекающей по трубе 11. Нижний предел температуры может поддерживаться на постоянном уровне при помощи температурного регулятора, у которого чувствительная к температуре часть 12 вставлена на пути вытекающей воды, служащей для охлаждения калориметра, а орган 13, выполняющий регулировку, вставлен в трубу 10, по которой в холодильник вступает вторичная охлаждающая жидкость. Из холодильника 9 охлаждающая калориметр вода течет по трубе 15 в расположенный внизу резервуар 16, из которого вода накачивается насосом 17 через трубу 18 в газомер 6, откуда попадает по трубе 19 снова в резервуар 4. Насос 17 рассчитан таким образом, что он всегда подает несколько большее количество воды, чем количество, отмеряемое водомером 5 для калориметра. Избыток воды течет по трубе 20, в которую вставлен увлажнитель 21 воздуха для горения и, затем, направляется в резервуар 16. Исследуемый газ (стрелки ) поступает по трубе 25 в газомер 6 и оттуда по трубе 26 через регулятор давления 27 в горелку 2. Непосредственно перед горелкой 2 вставляется в трубопровод увлажнитель газа 22, через который пропускается вода из калориметра, охладившаяся в холодильнике 9. Воздух для горения (стрелки L) входит из окружающего калориметр помещения через охладитель воздуха в увлажнитель 21 и оттуда проходит в калориметр.

Способ действия устройства следующий: нагревшаяся в калориметре 1 вода охлаждается во вторичном холодильнике 9 до определенного низшего предела температуры и поступает при этой температуре в резервуар 16, а оттуда в газомер 6. Она может протекать или непосредственно по камерам газомера, или (если газомер наполнен постоянно остающейся в нем водой) - по змеевику, проходящему сквозь воду, наполняющую газомер, или по окружающей газомер рубашке. Благодаря этому, газ охлаждается до нижнего предела температуры воды. Далее, вода поступает в водомер 5 и оттуда в калориметр 1. Ответвляющийся по трубе 20 избыток воды доводит в увлажнителе 21 температуру воздуха горения до нижнего предела температуры охлаждающей воды и одновременно насыщает этот воздух влагой. С этой целью в увлажнителе 21 помещены идущие зигзагами решетки 30 или т.п. приспособления, по которым вода струится сверху вниз, в то время, как ток воздуха проходит в противоположном направлении. Подобный же увлажнитель 22 включен, как было сказано выше, недалеко от горелки в трубу 26, подводящую газ, но без этого прибора можно обойтись в том случае, если путь газа от газомера к калориметру не слишком длинен. Таким образом, воздух для горения, газообразное горючее и отходящие газы приобретают одну и ту же температуру охлаждающей воды, при чем воздух и газообразное горючее вступают в калориметр увлажненные до насыщения, благодаря их непосредственному соприкосновению, с охлаждающей водой. Для измерения разности температур входящей и выходящей воды служат термо-элементы 31, 32, соединенные с гальванометром 33.

Устройство, изображенное на фиг. 2 и предназначенное для калориметра, производящего единичные (разовые) измерения, отличается от устройства на фиг. 1, главным образом, тем, что водомер 5 отсутствует и заменен перепускным баком 35, в который вода поступает в избыточном количестве через трубу 19, и из которого направляется частью по трубе 37 к калориметрическому сосуду 1, частью переливается в трубу 40.

В устройстве, показанном на фиг. 3, вода подводится в калориметру 1 из резервуара 4 через водомер 5 по трубе 7 точно таким же образом, как и в устройстве на фиг. 1. Вода, переливающаяся из перепускной трубки 8, охлаждается во вторичном холодильнике 9 приблизительно до температуры воздуха в помещении калориметра и после этого проходит во второй теплообменный аппарат 50, обладающий большой поверхностью соприкосновения с окружающим комнатным воздухом, вследствие чего выходящая из этого аппарата вода имеет практически ту же температуру, как и воздух, находящийся в помещении. Эта вода собирается в резервуаре 16, из которого подается насосом 17 по трубе 18 непосредственно обратно в резервуар 4. Специальное охлаждение газа не требуется, так как опыт показывает, что при нахождении газомера в одном помещении с калориметром, газ поступает в горелку 2 при комнатной температуре, при чем находится в состоянии насыщенной влажности благодаря соприкосновению с имеющейся в газомере водой. Увлажнение воздуха для горения происходит и в этом устройстве при помощи увлажнителя 21, снабженного решетками 30, по которым струится вода. Увлажнитель питается избыточной водой, поступающей по трубе 20 из водомера 5 и имеющей точно такую же температуру, как окружающее помещение, так как вода эта прошла через теплообменный аппарат 50. Устройство действует, следовательно, таким образом, что вступающая в калориметр охлаждающая вода, газообразное горючее, воздух для горения и отработанные газы имеют и в этом случае одну и ту же температуру, а именно температуру воздуха помещения, в котором установлен калориметр.

1. Способ измерения теплотворной способности газообразного горючего, непрерывно подводимого в горелку, определяемой при помощи непрерывного потока поглощающей тепло жидкости, характеризующийся тем, что температуру и относительную влажность газов, притекающих к калориметру и выходящих из него, автоматически поддерживают постоянными, при чем воздух для горения и газообразное горючее доводят до той же температуры, которую имеет охлаждающая вода перед поступлением ее в калориметр.

2. Видоизменение способа, охарактеризованного в п. 1, отличающееся тем, что входящие в калориметр газы используются вполне насыщенными парами воды.

3. Прием выполнения охарактеризованного в п.п. 1 и 2 способа, отличающийся тем, что воздух для горения и газообразное горючее приводят во внутренний теплообмен с охлаждающей водой, подводимой к калориметру.

4. Прием выполнения охарактеризованного в п.п. 1-3 способа, отличающийся применением замкнутой циркуляции охлаждающей калориметр воды с отдачей в особом вторичном холодильнике приобретенной ею в калориметре теплоты.

5. Прием выполнения охарактеризованного в п.п. 1-4 способа, отличающийся тем, что притекающую к калориметру охлаждающую воду доводят перед входом ее в калориметр до температуры, совпадающей с температурой воздуха помещения, в котором установлен калориметр.

6. Устройство для осуществления способа, охарактеризованного в п.п. 1-5, отличающееся тем, что в трубы, подводящие к калориметру газообразное горючее и воздух для горения включены теплообменные и увлажняющие приборы, через которые циркулирует вода, подводимая к калориметру для его охлаждения, или струя воды, ответвленной от главного потока (фиг. 1 и 2).

7. В охарактеризованном в п. 6 устройстве применение газомера 6 с приспособлением для пропускания через него предназначенной для охлаждения калориметра воды с той целью, чтобы сам газомер игран роль теплообменного прибора, в котором температура газообразного горючего должна сравниваться с температурой охлаждающей воды (фиг. 1).

8. В охарактеризованном в п. 6 устройстве применение теплообменного прибора 50, имеющего большую поверхность соприкосновения с воздухом помещения, занимаемого калориметром, и служащего для пропускания через него охлаждающей воды перед входом ее в калориметр, с целью уравнения температуры охлаждающей воды с температурой помещения, при чем для питания водой увлажнителя воздуха частично применена та же вода (фиг. 3).

9. Форма выполнения охарактеризованного в п.п. 6-8 устройства, отличающаяся тем, что для циркуляции охлаждающей калориметр воды применена круговая система трубопроводов со вторичным холодильником 9, служащим для охлаждения поступающей из калориметра нагретой воды, при чем после вторичного холодильника в трубопровод включены теплообменные приборы 21, 22, 50, в которых охлаждающая вода, воздух для горения и газообразное горючее должны доводиться до одинаковой температуры (фиг. 1).