;5) КАЛОРИМЕТР ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОТЫ СГОРАНИЯ
1
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 из важных параглетров для оценки пожарной опасности конструкционных материалов и веществ яв,ляется 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 систем пожаротушения .
Диапазон параметров атмосферы в гермокамерах различного назначения весьма широк: концентрация кислорода может составлять 21-100%, давление 0,1-30 кг/см -.
Теплота сгорания материалов и веществ существенно зависит от параметров среды, поэтому для точного ее определения необходимы специальные устройства, разработанные с учетом особенностей процесса горения в указанных условиях.
Известно устройство для определения теплоты сгорания веществ, содержа
щее калориметрическую бомбу, помещенную в термостатированный сосуд, заполненный водой i .
Теплота сгорания вещества вычисляется по приращению температуры калориметрической системы с учетом постоянной калориметра, определяемой по специальной методике. Устройство предназначено для определения макtoсимально возможного значения теплоты сгорания при значительном избытке окислителя-образец материала сжигается в чистом кислороде при давлении 30 атм.
15
С помощью известного устройства невозможно качественно определить значение теплоты сгорания веществ при низком давлении среды и низком содержании кислорода в ней. В процес20се горения образца в закрытом объеме (реакционной камере) концентрация кислорода значительно уменьшается, становится неравномерной по
25 объему камеры, среда разбавляется продуктами горения и вследствие нагревания возрастает давление среды. Величина теплоты сгорания измеряется в период горения образца и попученную величину невозможно отнести
30
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, еноте- му измерения параметров процесса T jТеплота сгорания рассчитывается п приращению температуры калориметрической системы с использованием постоянной калориметра.
Известный калориметр обеспечивает протекание.процесса горения вещества при определенных постоянных значениях параметров газовой среды, к которым можно отнести измеренную велчину теплоты сгорания. Однако точное значение этой величины -с помощью известного калориметра определить невозможно. Значительная часть тепла уходит из калориметра с нагретым воздухом вследствие того, что температура воды, участвующая в теплообмене с отводящим воздухом, превышает тем пературу воздуха, подаваемого в кгшориметр. Кроме того, имеется значи- . тельный теплообмен между фланцем вну рюнней и основанием наружной рубашек .
Цель изобретения - повышение точности определения теплоты сгорания , веществ и материалов при различном давлении газовой среды и содержании в ней кислорода.
Указанная цель достигается тем, что проточный калориметр снабхсен дополнительным теплообменником, расположенным в крышке, через который проходит подводящий и отводящий газовые каналы, между корпусом и крышкой размещена теплоизолиру1С дая прокладка, а на боковой поверхности крышки размещено кольцо из теплопроводного материала, имеющее возможность перемещения между корпусом и кр:1зшкой и снабженное за1делкой.
В период, горения образца теплообменники разъединены теплоизолирующей прокладкой, исключающей перетекание тепла от основного теплооб менника к дополнительному, чем обеспечивается низкий уровень температуры дополнительного теплообменника и уменьшаются потери с отходящим . После сгорания образца и прекращения подачи газа теплообменники соединяются с помощью кольца из материала t высокой теплопроводностью, например из меди, чем образуется еди ная калориметрическая система.
На чертеже изображена схема калориметра .
. Калориметр содержит корпус 1 с реакционной Кс1мерой 2 из нержавеющей стали и основной теплообменник 3. В реакционной камере располагаетс
образец испытываемого вещества 4, При испытании сыпучего вещества используется чаилечка 5. в реакционную камеру через съемный фланец б введены электроды, к которым подключается источник 7 зажигания образца - спираль, нагреваемая электрическим током от источника 8. К реакционной камере 2 подключен измеритель 9 давления. Основной теплообменник 3 состоит из набора теплосъемных пластин 10 и корпуса. Корпус 1 со стороны теплообменника закрыт 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 из материала с малой теплопроводностью, например из асбеста. Подвижное кольцо 14 на крышке 11 прижимается пружинами к корпусу 1 либо удерживается с помощью электромагнитной защелки 15 на определенном расстоянии от корпуса 1. Для обеспечения хорошего теплового контакта между крьлшкой 11, кольцом 14 и корпусом 1 их соприкасающиеся поверхности тща тельно притираются. Трубопровод 16 на входе подключен к устройству 17 для создания газовой смеси. Заданная температура газа, подаваемого в теплообменник 12, обеспечивается .термостатом 18, На трубопроводе подачи газа за термостатом имеется вентиль 19 . На выходном трубопроводе 20 установлен 21 . Трубопровод 20 подключен к вакуумному насосу 22. Разность температуры между ВХОДЯ1ДИМ в 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, предотвращакедий теплопотёри- в окружающую среду
Для определения теплоты сгорания вещества образец 4 взвешивается и закрепляется вместе с источником 7 зажигания в 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 в реакционную камеру 2 подается окислительный газ. С помсацью 21, а при работе с давлением ниже атмосферного с помощью вакуумного насоса 22, в реакционной Ксшере устанавливается необходимое давление. При равенстве температур входящего в теплообменник 12 и выходящего из него газовых потоков кольцо 14 отводится от корпуса 1 и производится зажигание образца 4. С помощью устройства 8 фиксируется количество
