实验:天然气热值水流法测定

实验:天然气热值水流法测定

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1、实验二燃气热值测定一、实验目的1.测量燃气高、低热值,了解水流式热量计的构造及工作原理。2.掌握水流式热量计的正确操作方法,学会分析影响测量精度的因素。二、基本原理燃气热值是指每标准立方米(0℃,101.3Kpa)干燃气完全燃烧时放出的热量。此热量不包括烟气中水蒸气冷凝放出的热量时,称为低热值,反之为高热值。水流式热量计是利用稳定的水流吸收燃气燃烧放出的热量来测定燃气热值的。燃气在一衡定压力下进入本生灯完全燃烧,释放出热量。该热量在热量计内与稳定恒温水流进行充分的热交换,从而使热量计出水温度升高,热平衡方程式可近似写成:式中:

2、——燃气高热值(千卡/标米3)或(千焦/标米3);——在热量计内燃烧所用燃气体积(标米3);G——相应流过热量计的水量(kg)——热量计进,出水温度差(℃)。燃气高热值减去烟气中水蒸汽凝结时放出的热量,就可得出燃气的低热值,即因此,只要测得耗气量,水量及其温度差和冷凝水量就可以算出燃气的高、低热值。(耗气量换算成标准状态下的体积还需测得燃气温度,压力和大气压力)。三、仪器及测量系统测量系统由以下几部分组成(见测量系统图):燃气压力调节器A,湿式燃气表B,稳压器C,热量计D,水箱E及称量天平F。压力调节器及稳压器用来稳定热量计前

3、的燃气压力以达到稳定燃气流量的目的。压力调节器后的燃气压力一般根据本生灯喷嘴及热负荷确定(热负荷要求控制在800~1000千卡/时)(折合3.3-4.2兆焦/时),热量计是测定燃气热值的主要仪器。燃气通过本生灯9,在热量计中完全燃烧。水箱里的水经过恒位水槽1(水箱中水温应比室温低20.5℃)进入热量计里,流经热量计后由溢流水漏斗3流出。由于水位差一定,因此水流为稳定流。流过热量计的水吸收了燃气燃烧产生的热量,温度升高,进出水温度分别由温度计5、6测得。在测量时通过转向阀4将水注入水桶内,用台秤称出水重量G。用调节阀2可控制进入

4、热量计的水量。若水量偏小则温差加大,那样会增大热量计向周围散热。为了略去这部分散热量,温差应该保持在8~12℃之间。排蝶阀8可用来调节烟气温度,一般应使烟气温度低于室温0.5℃。这样就可以近似地认为:进人热量计的燃气和空气的物理热与排出热量计的物理热相抵消。四、实验步骤(一)准备工作1.把热量计固定,调整定位螺丝使其保持垂直。2.按2—1图接通气路,根据所测燃气的大至热值范围选定合适的喷嘴。3.点燃燃气本生灯。调节本生灯前燃气压力(一般为20-60毫米水柱),热负荷控制800~1000(千卡/时)之间。即3.3-4.2兆焦/时

5、。4.关闭本生灯,关闭气源阀做气密性实验,此时燃气表指针应静止不动或10分钟内移动不超过全周长的1%为合格。5.接通水路,慢慢打开水源阀,使恒位水槽中的水保证溢流。把水量调节阀调到中间位置,出水槽有水流入漏斗。6.点燃本生灯,调节一次空气量,使其出现双层火焰,一般内焰高度为4~5cm,以不发亮光为合适,然后把本生灯从热量计下面装入热量计。7.细心调节水量调节阀2,使进、出水的温度差在8~12℃之间,并使其稳定为止。8.调节排烟蝶阀,使烟气温度略低于室温。9.当出水温度变化幅度在0.05℃以内,并有冷凝水稳定流出后,即可开始测量

6、热值。(二〕测量操作每次测量用气量为:液化石油气2升,天然气5升,焦炉气10升。测量前应分别记下室温、大气压力及气压计温度,烟气温度,燃气压力和温度。1.当燃气表指针指到某一整数时,把量筒放在冷凝水排出短管下边接冷凝水并记下此时燃气表累计读数。2.当指针指到另外某一整数时,应立即转动转向阀4,使水流入水桶。并读出进出水温度(读至1/100℃)记人表格。3.以后指针每走0.2升(天然气为0.5升)时记一次进、出水温度。4.在指针走至2升气时(天然气为5升),立即将转向阀4转至排水方向。用台秤称量水桶中水重量,记下水量和燃气耗量。

7、5.上述操作重复进行三次。每次测量均应记下进、出水温,水量及燃气压力和温度变化。6.当燃气表指针走到某一整数时(冷凝水耗气量:液化石油气20升左右,天然气30升左右),拿出冷凝水量筒,记下冷凝水量及燃气表累计读数。7.测量完毕,取出本生灯,关掉气源阀,最后关水源阀。注意:在测量过程中应随时注意观察燃气压力是否波动。五、数据整理及计算1.折算系数将实验室状态的湿燃气体积折算成标准状态下干燃气体积的折算系数为:式中:B——当地气压计读数(毫米汞柱)或(帕斯卡)a——气压计温度修正系数;P1——燃气表压力(毫米汞柱)或(帕斯卡)——

8、燃气相对湿度(用湿式燃气表时取≈1);PS——燃气饱和水蒸汽分压力(毫米汞柱)或(帕斯卡)查表t1——燃气温度(℃)K——燃气表误差修正系数。测量系统图A:压力调节器;B:湿式煤气表;C:稳压器;D:水流式热量计;E:水箱;F:台称1.恒位水槽;2.水量调节阀;3.溢水漏斗;

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