BME Eneretikai Géek é Rendzerek Tanzék Földáz ééhıjének é főtıértékének ehatározáa 1. A éré célja A éré célja a tüzelétechnikai célra felhaználható ázok közül a laboratóriuban rendelkezére álló földáz ééhıjének é főtıértékének ehatározáa éréel ill. záítáal. 2. A éré leíráa 2.1. Alafoalak a., Ééhı (vay felı főtıérték) Az a hıennyié, aely norál állaotú áz eyényi ennyiéének leveı (vay oxién) jelenlétében történı tökélete elééekor felzabadul, ha az ééterékek a kiindulái hıérékletre hőlnek le, é a keletkezett H2O cefolyó állaotban van jelen. Jelölé: H (: uerior-felı) b., Főtıérték (vay aló főtıérték) Az a hıennyié, aely norál állaotú áz eyényi ennyiéének leveı (vay oxién) jelenlétében történı tökélete elééekor felzabadul, ha az ééterékek a kiindulái hıérékletre hőlnek le, é a keletkezett H2O ızállaotban van jelen. Jelölé: Hi (i: inferior-aló) Ennek értelében a főtıérték a kézıdött vízız ároláhıjével kiebb az ééhınél. c., Norálköbéter A yakorlatban haználato anyaennyié: 1 norálköbéter az a záraz anyaennyié, aely fizikai norálállaotban 1 térfoatú. Réi, de az SI-ben ár tilo jelölé: N A fizikai norálállaot jellezıi: záraz állaot hıéréklet : O C nyoá : 1 fizikai atozféra (at) = 760 H == 10125 Pa d., Az ééhı é a főtıérték értékeyée A ázok ééhıjét é főtıértékét kj/ vay MJ/ (norálköbéter) eyében fejezzük ki. 2.2. éré elve A földáz ééhıjének é főtıérték ehatározáa folyaato átáraláú, ééterék-víz tíuú hıcerélıben történik. A hıcerélıben az iert nyoáú, hıéréklető é térfoatú ázt folyaatoan éetjük el. Az éé orán felzabaduló hıennyiéet az ééi teret körülvevı, cöve zerkezető vízköenyben folyaatoan átáraló víz vezi fel. Az ééterék hıéréklete eközelíti a környezeti leveı hıérékletét, íy az jóval a haratontja alá hől. Ezért az ééterékbıl a hőtıfelületen víz caódik le, ai a kézülék alján érıedényben felfoható. A ért ennyiéő áz eléetée alatt érjük a kézülékbe befolyó ill. az abból kifolyó víz hıérékletét, a kézüléken átáraló víz töeét é a keletkezett kondenzvíz töeét. A ért adatokból záítjuk ki a áz ééhıjét é főtıértékét: a., Az ééhı ehatározáa a kézülék hıeyenúlya alaján történik: H V f = c ( t t ) vbe ahol: V: az eléetett ázennyié térfoata (ázérıvel ért adat) [ ] v v vki Íy a áz ééhıje: H v cv ( tvki t = v f vbe f: a ázérı kalibráció tényezıje v: a éré ideje alatt a kézüléken átáralott viz töee [k] cv : a viz fajhıje (cv = 4,1868 kj/kk) tvbe, tvki :: a be- ill. ki-folyó víz hıéréklete [ o C] ) fa 05.0.02. 1
BME Eneretikai Géek é Rendzerek Tanzék b., A főtıérték ehatározáához - a efoalazából eredıen - az ééhıbıl le kell vonnunk a kondenzvíz elárolotatáához zükée hıennyiéet: H i = H q r ahol az 1 ázból keletkezı kondenzátunak a távozó ééterék hıérékletével eyezı hıéréklető telitett ızzé való elárolotatáához zükée hıennyié: q v r f kond r = ahol: kond: a éré ideje alatt keletkezett kondenzvíz töee [k] r: a víz ároláhıje (r = 2500 kj/k) c., Ahhoz, hoy a különbözı körülények között ért értékek között özehaonlitát teheünk, az ééhıt é a főtıértéket az általáno áztörvény alkalazáával át kell záolnunk fizikai norálállaotra. Az átzáítái tényezı: F T 0 = ahol: 0 = 10125 Pa T 0 T0 = 27,15 K (=0 C) P : a áz nyoáa a ázérıben [Pa] T : a áz hıéréklete a ázérıben (K] A ázérıben uralkodó öznyoá ( ) két arciáli nyoából tevıdik öze: a áz nyoáa () é a t ázhıéréklethez tartozó telitett vízız nyoáa (): (Füelék F..) = + Ezen öznyoá értékét ey vízzel töltött U-cöve anoéterrel határozzuk e: = 0 + ahol: b0: a 0 C vonatkoztatott baroetriku nyoá [Pa] (Füelék F.1.) b : az U-cöve anoéterrel ért nyoá [Pa] (Füelék F.2.) A fenti két eyenletbıl a P áznyoá kifejezhetı: = b0 + A norál állaotra való átzáítá tényezıje: F = b0 0 + T T 0 Ily ódon az ééhı é a főtıérték norál állaotra vonatkoztatott értéke a ért értékekbıl záítható: H, = H F H, = H F n i n i fa 05.0.02. 2
BME Eneretikai Géek é Rendzerek Tanzék 2.. A kézülék iertetée A földáz ééhıjének é főtıértékének ehatározáa Junker-féle kaloriéterrel történik. 1 KÜLSİKÖPENY 2 NEDVES RENDSZERŐ LABORATÓRIUMI GÁZMÉRİ NYOMÁSSZABÁLYOZÓ 4 LEVEGİNEDVESÍTİ 5 ÉGİ 6 LEVEGİ BEVEZETÉS 7 HŐTİVÍZ 8 HŐTİVÍZ TÉR 9 HÖMÉRİ (BELÉPİ VÍZ HİMÉRSÉKLETE) 10 HÖMÉRİ (KILÉPİ VÍZ HİMÉRSÉKLETE) 11 ÉGÉSTERMÉK ELVEZETÉS 12 KONDENZÁTUM ELVEZETÉS A kézülék kialakítáánál a éré ontoáát befolyáoló tényezık hatáát fiyelebe kell venni. Ezért a kézülék felé itéénél a következıkre kell törekedni: a., A kézüléken átfolyó víz ennyiée az idıeyében indi azono leyen (idıben állandó töeára), elyet állandó víznyoá biztoítáával érhetünk el. A vízvezeték-hálózat nyoá- inadozáait a két túlfolyó-edény eítéével küzöbölhetjük ki. Ezek a h zintkülönbének efelelı állandó víznyoát biztoítják. b., A áz térfoatáraa az idıben állandó leyen. Az eyenlete ázáralá a ázéın Úy biztoítható, hoy a áz nyoáát - aely a ázérı őködéébıl vay eetlee hálózati nyoáinadozából eredıen változhat - a ázérı é az éı közé iktatott áznyoá-zabályozóval tartjuk állandó értéken. c., A áz é az ééhez zükée leveı nedveétartala ne befolyáolja a érét. Az ééterékek indenkor telitettek, íy a változó beléı nedveétartalo változó ennyiéő kondenzvizet zoláltatna. Ez a hibaforrá úy küzöbölhetı ki, hoy a beáraló ázt é leveıt vízızzel telítjük. A áz vízızzel történı telítéét úy biztoíthatjuk, hoy az eléetett áz térfoatának ehatározáára nedve ázérıt haználunk. A kaloriéterbe áraló leveı vízızzel való telítéét a leveınedveítı biztoítja. A nedveítére a kaloriéter beenı oldali eloztó-tölcérébıl túlfolyó távíz zolál, aely az ééhez vezetett leveıvel ellenáraban curo a Rachi töltetre (a Rachi-yőrők orózu anyaú orcelán yőrők, aelyek ien nay elárolotató felületet biztoítanak). d., A kézülék é a környezet közötti hıcerébıl zárazó hiba elhanyaolható leyen. A környezet zavaró hatáának cökkentéére a kézüléken átfolyó vízennyiéet úy zabályozzuk be, hoy a víz hıéréklete a beléénél uyanannyi fokkal leyen a környezeti hıéréklet alatt, int aennyivel a kiléı hıéréklete a környezeti hıéréklet felett van. (A környezeti hıéréklet a beléı ill. kiléı vízhıérékletek zátani közéértéke leyen.) Ekkor a távozó ééterék hıéréklete valaivel alaconyabb, int a környezet hıérékletén beáraló leveı ill. áz hıéréklete. Az íy keletkezett hiba é ki főtıértékő ázok eetén i elhanyaolható. A uárzából eredı hiba cökkentéére a kaloriéter külı köenye nikkelezett é fényere olírozott. fa 05.0.02.
2.4. ázérı kalibráláa BME Eneretikai Géek é Rendzerek Tanzék A ázérıt a kalorietrálá elıtt kalibrálni kell. A kalibrálát iert térfoatú ázzal a ázérın való átáraoltatáával véezzük é eállaítjuk a ázérı lealább ey fordulatára a tényleeen átfolyt térfoat é a ázérı által jelzett térfoat értékeit. A két érték hányadoa a ázérı kalibráció tényezıje: V f = V ténylee jelzett A kalibrálát a 2. ábra alaján leveı átáraoltatáával véezzük. A ázérıt ey jól záró duóval ellátott é zobahıéréklető vízzel feltöltött alack léterével kacoljuk öze. A alack az aljái nyúló cıvezetéken át zivornyahatáal leüríthetı. A alack folyadékzintjének cökkenée iatt zívóhatá keletkezik é a ázérın a kifolyt víz térfoatával azono térfoatú leveı áralik át. A áz (leveı) térfoatának ehatározáa tehát a kifolyt víz térfoatának éréébıl áll (köbözé).. éré vérehajtáa A kíérlet ekezdééhez e kell várni a hıeyenúly beálláát. A érét 0 l áz eléetéének idıtartaára terjeztjük ki. A érét a ázérı 0 helyzetében kezdjük. Uyanebben a illanatban elkezdjük a kifolyó hőtıvíz é a kondenzátu felfoáát i. Ezt követıen inden l áz átfolyáa után leolvauk a befolyó é a kifolyó víz hıérékletét. A éré közéı zakazában feljeyezzük a áznak, az éé teréknek, a környezı leveınek a hıérékletét, a ázérıben uralkodó túlnyoát é a baroéterállát. A 0 l áz átfolyáa után a hőtıvíz é a kondenzátu felfoáát i e kell züntetni. Leérjük az edényben özeyőlt víz é a kondenzvíz töeét. A leolvaott hıérékletértékek zátani közéértéke zolál a záítá alajául. A ért adatok ill. a 2. fejezetben folaltak alaján ehatározzuk a áz ééhıjét é főtıértékét. Ezt a éréi eljárát háro érében iételjük. A éréek befejezée után kizáított háro főtıérték-adat közül a lenayobb é lekiebb érték különbée 0,20 MJ/ -nél ne lehet nayobb. Ha éréi eredényeink a tőréi határon belül vannak, akkor a háro ééhı- ill. főtıérték-adatot átlaoljuk. A véeredény eadáának ódja (MSz 5650) A véeredényt ind az ééhınél, ind a főtıértéknél 0,05 MJ/ -re kerekítve adjuk e. 0,025 MJ/ -tıl felfelé, az alatt edi lefelé kerekítünk. fa 05.0.02. 4
BME Eneretikai Géek é Rendzerek Tanzék 4. Méréi jeyzıkönyv A éréi jeyzıkönyvet a következık alaján kézítjük el: Méré idıontja : Méré helye : a., A ázérı kalibráláa A ázérı által jelzett térfoat ( V jelzett ) =... [ ] A tényleeen átfolyt térfoat ( V ténylee ) = [ ] A ázérı kalibráció tényezıje ( f ) =. b., Ééhı é főtıérték ehatározáa Gáz: földáz Az eléetett ázennyié térfoata ( V ) =.. [ ] Baroéter-állá ( b ) =. [Pa] Baroéter hıéréklete (környezeti hı.) ( t b ) =. [ C] A áz túlnyoáa a ázérıben ( ) = [ v. o. ] =. [Pa] A áz hıéréklete a ázérıben ( t ) =.. [ C] Telitett vízız nyoáa a áz hıérékletén ( ) =.. [Pa] A norál állaotra való átzáítá tényezıje (F) =. Ééterék hıéréklete ( t f ) =. [ C] fa 05.0.02. 5
BME Eneretikai Géek é Rendzerek Tanzék A be- é kiléı hőtıvíz hıéréklete: Sorzá I. II. III. 0. (0 l) 1. ( l) 2. (6 l). (9 l) 4. (12 l) 5. (15 l) 6. (18 l) 7. (21 l) 8. (24 l) 9. (27 l) 10. (0 l) vbe vki vbe vki vbe vki t [ C] Átla [ C] t [ C] v [k] kond [k] H [ MJ / ] r q [ MJ / ] H [ MJ / ] í Ééhı átlaa ( H ) =. [ MJ / ] Főtıérték átlaa ( H í ) =.. [ MJ / ] A fizikai norálállaotra vonatkoztatott értékek: ééhı H ) = [ MJ / ] (,n főtıérték H ) = [ MJ / ] ( í,n fa 05.0.02. 6
BME Eneretikai Géek é Rendzerek Tanzék FÜGGELÉK Szabványok: MSz 10982 62 Éhetı ázok ééeleének é főtıértékének ehatározáa Junker rendzerő kézi kaloriéterrel MSz 5650/ 75 Földáz vizálata. Ééhı é főtıérték ehatározáa kézi kaloriéterrel F.2. Mértékeyéek közötti átzáítáok a., [v.o.] [Pa] 1.v.o. = 9,80665 Pa b., [H] [Pa] 1 H = 1,22 Pa F.. Telitett vízız nyoáa t [ C] [Pa] t [ C] [Pa] t [ C] [Pa] 0 611,0 1 656,7 11 112 21 2486 2 705,6 12 1402 22 264 757,6 1 1497 2 2809 4 81,2 14 1598 24 298 5 872,1 15 1705 25 168 6 97,9 16 1818 26 61 7 1001,6 17 197 27 565 8 1072,7 18 206 28 780 9 1147,7 19 2196 29 4005 10 1227,5 20 28 0 424 Ellenırzı kérdéek: 1. Ééhı? 2. Főtıérték?. Norálköbéter? 4. Ééhı é főtıérték értékeyée? 5. Írja fel a kézülék hıeyenúlyát! 6. Iertee a Junkerz-féle kaloriétert! 7. Iertee a ázérı kalibráláát! 8. Iertee a éré lebonyolítáát! 9. Iertee a véeredény eadáának ódját! 10. A éré vérehajtáakor ilyen jellezıket kell tabilizálni? 11. A éré vérehajtáakor ilyen jellezıket kell eérni? fa 05.0.02. 7
BME Eneretikai Géek é Rendzerek Tanzék Seédábrák: fa 05.0.02. 8