Калориметр для определения теплоты сгорания

Союз Советских Социалистических Республик(51)М, Кл.С 01 й 25/20 С 01 К 17/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) КАЛОРИМЕТР ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОТЫ СГОРАНИЯ 10 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 иэ важных параметров дляоценки пожарной опасности конструкционных материалов и веществ является теплота их сгорания,По этому параметру рассчитываетсяспособность материалов и веществ воспламеняться и гореть в данной среде,а именно определяется предел горения,скорость тепловыделения и параметры 15систем пожаротушения .Диапазон параметров атмосферы вгермокамерах различного назначениявесьма широк: концентрация кислородаможет составлять 21-100, давление 200,1-30 кг/смд.Теплота сгорания материалов и веществ существенно зависит от параметров среды, поэтому для точного ееопределения необходимы специальные 25устройства, разработанные с учетомособенностей процесса горения в указанных условиях,Известно устройство для определения теплоты сгорания веществ, содержа 30 щее калориметрическую бомбу, помещенную в термостатированный сосуд, заполненный водой 11Теплота сгорания вещества вычисляется по приращению температуры калориметрической системы с учетом постоянной калориметра, определяемой по специальной методике. Устройство предназначено для определения мак - симально возможного значения теплоты сгорания при значительном избытке окислителя-образец материала сжигается в чистом кислороде при давлении 30 атм. С помощью известного устройства невозможно качественно определить значение теплоты сгорания веществ при низком давлении среды и низком содержании кислорода в ней. В процессе горения образца в закрытом объеме (реакционной камере) концентрация кислорода значительно уменьшается, становится неравномерной по объему камеры, среда разбавляется продуктами горения и вследствие нагревания возрастает давление среды. Величина теплоты сгорания измеряется в период горения образца и попученную величину невозможно отнестик определенным значениям параметровсреды,Наиболее близким по техническойсуцности к предлагаемому являетсякалориметр для определения теплоты сгорания, содержащий корпус среакционной камерой и крышкой,электронагреватель, каналы подвода ивывода газон, теплообменник, систему измерения параметров процесса 21,Теплота сгорания рассчитывается поприращению температуры калориметрической системы с использованием постоянной калориметра.Известный калориметр обеспечиваетпротекание, процесса горения вещестна при определенных постоянных значениях параметрон газовой среды, ккоторым можно отнести измеренную величину теплоты сгорания. Однако точноезначение этой величины с помощью известного калориметра определить не Овозможно. Значительная часть теплауходит иэ калориметра с нагретым воздухом вследствие того, что температура воды, участвующая в теплообменес отводяцим воздухом, превышает тем- дпературу воздуха, подаваемого в калориметр. Кроме того, имеется значительный теплообмен между Фланцем внутренней и основанием наружной рубашек .ДЦель изобретения - повышение точности определения теплоты сгораниявеществ и материалов при различномдавлении газовой среды и содержании в ней кислорода.Укаэанная цель достигается тем,что проточный калориметр снабжендополнительным теплообменником, расположенным в крышке, через которыйпроходит подводяций и отводящий газовые каналы, между корпусом и крышкой размещена теплоизолируюцая прокладка, а на боковой поверхностикрышки размещено кольцо иэ теплопроводного материала, имеюцее возможность перемещения между корпусоми крышкой и снабженное защелкой.В период горения образца теплообменники разъединены теплоизолирукщей прокладкой, исключающей перетекание тепла от основного теплооб5 Оменника к дополнительному, чем обеспечивается низкий уровень температуры дополнительного теплообменникаи уменьшаются потери с отходящимгаом. После сгорания образца и прекращения подачи газа теплообменники 55соединяются с помощью кольца из материала с высокой теплопроводностью,например из меди, чем образуется единая калориметрическая система.На чертеже изображена схема кало- Цриметра.Калориметр содержит корпус 1 среакционной камерой 2 иэ нержавеющей стали и основной теплообменник3, В реакционной камере располагается у образец испытываемого вещества 4. При испытании сыпучего вещества используется чашечка 5, В реакционную камеру через съемный Фланец б введены электроды, к которым подключается ис - точник 7 зажигания образца - спираль, нагреваемая электрическим током от источника 8. К реакционной камере 2 подключен измеритель 9 давления, Ос - нонной теплообменник 3 состоит иэ 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 теплоизолирукцая прокладка 13 иэ материала с малой теплопроводностью, например из асбеста, Подвижное кольцо 14 на крышке 11 прикимается пружинами к корпусу 1 либо удерживается с помощью электромагнитной защелки 15 на определенном расстоянии от корпуса 1. Для обеспечения хорошего теплового контакта между крышкой 11, кольцом 14 и корпусом 1 их соприкасающиеся поверхности тца.- тельно притираются. Трубопровод 16 на входе годключен к устройству 17 для создания газовой смеси. Эаданная температура газа, подаваемого в теплообменник 12, обеспечивается термостатом 18. На трубопроводе подачи газа эа термостатом имеется вентиль 19. На выходном трубопроводе 20 установлен вентиль 21, Трубопропод 20 подключен к вакуумному насосу 22, Разность температуры между входящим н теплообменник и выходящим из него газом Фиксируется с помощью дифференциальной термопары 23 и устройства 24. Температура калориметра измеряется с помоцью устройства 25, Калориметр заключен в теплоизолирующий кожух 26, предотврацающий теплопотери.в окружающую среду,,Для определения теплоты сгорания вещества образец 4 взвешивается и закрепляется вместе с источником 7 закигания н 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 н реакционную камеру 2 подается окислительный газ. С помощью вентиля 21, а при работе с давлением ниже атмосферного с помощью вакуумного насоса 22, н реакционной камере устанавливается необходимое давление. При равенстве температур входяцего в теплообменник 12 и выходящего иэ него газовых потоков кольцо 14 отводится от корпуса 1 и произноцится зажигание образца 4, С помоцью устройства 8 фиксируется количество787966 Формула изобретения ВНИИПИ Заказ 8341/50 Тираж 1019 ПодписноеФилиал ППП"Патент",г.ужгород,ул.Проектная,4 тепла 0 ис , которое выделено источником 7 эа время зажигания образца.Б процессе горения образца производится запись разности температур вхоцящего в теплообменник 12 и выходящего из него газовых потоков. Прн известной разности температур потоковпроизводится тушение образца за счетпрекращения подачи в реакционную камеру. Затем закрывают вентили 19 и21, кольцо 14 снимается с защелки 15и с ее помощью приводится в контактс корпусом 1, С помощью устройства25 производится запись температурыкалориметра для определения максимального ее приращения, взвешивание остатков образца для определения массы вещества в . Теплота сгорания вещества рассчитывается по формуле где Н - постоянная калориметра, определяемая опытным путем по известной методике.Предлагаемая конструкция калориметра уменьшает долю тепла, уносимого отходящими продуктами горения, и обеспечивает повышение точности определения теплоты сгорания материалов.Тем самым представляется возможным более точно оценить пожарную опасность в гермокамерах с различной атмосферой и обосновать параметры систем пожаротушения Калориметр для определения теплотысгорания, содержащий корпус с реакционной камерой и крышкой, электронагреватель, каналы подвода и выводагазов, теплообменник, систему измерения параметров процесса, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения точности определения приразличных давлениях и различном содержании кислорода, он снабжен размещенным в крышке дополнительнымтеплообменником, через который проходит подводящий и отводящий газовыеканалы, между корпусом и крышкой размещена теплоизолирующая прокладка,а на боковой поверхности крышки размещено кольцо иэ теплопроводного материала, имеющее возможность перемещения между корпусом и крышкой и снабженное защелкой .Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 224858, кл, О 01 К 7/16, 1967.2. Монахов В. Т. Методы исследования пожарной опасности веществ. М.,1975, с. 69 (прототип),