ГОСТ 147-2013
Приложение Б
(обязательное)
Расчет высшей теплоты сгорания при постоянном давлении, низшей теплоты
сгорания при постоянном объеме и постоянном давлении
При сжигании топлива в калориметрической бомбе объем газообразных продуктов горения
является величиной постоянной. При сжигании топлива в топке объем газов изменяется, а давление
оказывается постоянным.
Б.1 Расчет высшей теплоты сгорания при постоянном давлении
Высшая теплота сгорания при постоянном давлении (3.2) является величиной условной, так
как подразумевает такое сочетание продуктов сгорания, которого в действительности быть не может,
и потому ее нельзя определить экспериментально.
Представляют, что конечными продуктами горения являются вода в виде жидкости, а также
газообразные диоксид углерода, азот и диоксид серы.
При этом происходит изменение объема газовой фазы. Водород топлива взаимодействует с
газообразным кислородом и образует жидкую воду, уменьшая при этом объем системы. Углерод
топлива реагирует с газообразным кислородом, образуя равный объем газообразного диоксида
углерода. То же самое происходит с серой топлива, т. е за счет углерода и серы объем системы не
изменяется. За счет кислорода и азота топлива объем газообразной фазы увеличивается.
Изменение объема газообразной фазы, дп?, выраженное в моль/r пробы, можно рассчитать по
формуле:
Лп9= 0,01 (- (0.5Н/2.016 + 0/31,999 + N/28.013)](Б.1)
гдеН, О, N — массовые доли общего водорода, кислорода и азота в угле, находящемся в
состоянии, для которого производят пересчет высшей теплоты сгорания при постоянном объеме на
высшую теплоту сгорания при постоянном давлении. %.
Разницу между высшей теплотой сгорания при постоянном объеме и при постоянном
давлении можно оценить работой (энергией), которую производит среда для сохранения постоянства
давления. Для того, чтобы определить эту работу, величину Апд следует умножить на RT. заменяя
изменение объема (моль/г пробы) на изменение энергии (Дж/г пробы). Здесь R — универсальная
газовая постоянная, равная работе расширения 1 моля газа с сохранением постоянного давления при
нагревании на 1 К (R = 8.315 Дж/моль К);Т — стандартная температура при определении теплоты
сгорания углей, равная 298.15 К или 25 °С.
Величина, получаемая при умножении Апд на RT, представляет собой поправку на
постоянство давления, которая относится к высшей теплоте сгорания. Процессы парообразования в
топке этой поправкой не учитываются, поэтому пересчет с одной высшей теплоты сгорания на другую
целесообразно проводить, используя величины, рассчитанные на сухое состояние топлива.
Соотношение между высшей теплотой сгорания при постоянном объеме (Q*v , Дж/г) и
высшей теплотой сгорания при постоянном давлении (Q*p . Дж/г) выражается уравнением:
Q*p = Q iv + 6.15 Hd- 0.8 (Orf+Ntf) ,(Б.2)
где H3, Оа, N3— массовые доли водорода, кислорода и азота в сухом топливе, %.
Hrfопределяют экспериментально по ГОСТ 2408.1. (Od♦ N“) рассчитывают по формуле:
(</+ N4)= 100-Ad-C <,-H ‘, -S (rf(Б.З)
Как видно из уравнения (Б.2). величина Q*p отличается от Q°{, незначительно.
29