Kütused ja põlemisteooria praktikum 5 - KÜTUSE KARBONAATSE SÜSIHAPPEGAASI SISALDUSE MÄÄRAMINE (0)

TALLINNA TEHNIKAÜLIKOOL
Mehaanikateaduskond
Soojustehnika instituut
Praktiline töö aines KÜTUSED JA PÕLEMISTEOORIA
Töö nr. 5
KÜTUSE KARBONAATSE SÜSIHAPPEGAASI SISALDUSE MÄÄRAMINE
Üliõpilased:
Matrikli nr.-d:
Rühm: MASB-41
Õppejõud: Heli Lootus
Töö tehtud:
Esitatud:
Arvestatud:
SKEEM
Töö eesmärk
Määrata tahkekütuse analüütilise proovi karbonaatse süsihappegaasi sisaldus mahumeetodil. Saadud tulemusi võrrelda käsiraamatus toodud andmetega .
Tööks vajalikud vahendid

Reaktsioonianum uuritava kütusega

Jaotuslehter katselahusega

CaCl2 – ga täidetud U – toru

Metallstatiiv

Gaasimõõtebürett klaassilindri ja nivoopudeliga

Elavhõbedatermomeeter mõõtepiirkonnaga 0...50 ○C

Kolmekäiguline kraan
Katseseadme skeem ja tööpõhimõtte kirjeldus
Kütuse mineraalosa suur karbonaatsisaldus mõjutab oluliselt kütuse põletamist ning tingib vajaduse seda arvestada näiteks kolde soojus - ja materjalibilansi koostamisel.
Karbonaatse süsihappegaasi hulk võib kütuse liigist olenevalt olla suurtes piirides, näiteks põlevkivil 20...25 %, kivisütel aga mitte üle 3...5 %.
Töö põhineb kütuseproovi töötlemisel soolhappega ning seejuures eralduva CO2 hulga määramisel.
Katseseadme osad:
1 - reaktsioonianum, 2 - kraaniga jaotuslehter, 3 - U – torufilter,4 - metallstatiiv, 5 - kolmekäiguline kraan,6 - elavhõbetermomeeter mõõtepiirkonnaga 0...50 ○C, 7 - gaasimõõtebürett, 8 - klaassilinder (veesärk mõõtebüreti jahutamiseks), 9 - nivoopudel.
Jaotuslehter (nr 2) täidetakse 100 cm3 katselahusega. Selle valmistamiseks võetakse destilleeritud veega lahjendatud soolhapet (vahekorras 1:4), millele lisatakse vesiniksulfiidi absorbeerimiseks 5 g vasksulfaati.
Eralduva veeauru imamiseks täidetakse U – toru CaCl2 – ga. Veesärk täidetakse destilleeritud veega.
Nivoopudel täidetakse küllastunud NaCl lahusega, millele on lisatud tilk väävelhappe lahust (sulgevedelik) ning 3...4 tilka 0,5 % - st metüüloranži lahust.
Töö käik
Katsetatava kütuse kaalutis asetatakse reaktsioonianumasse 1 (kaalutise täpne kogus määratakse kütusetiigli kaaluvahena enne ja pärast kütuse asetamist reaktsioonianumasse). Kütuse kogus olgu 1 ± 0,1 g, kui (CO2)m ≤ 15 % või 0,5 ± 0,1 g, kui (CO2)m ≥ 15 %. Kaalumise täpsus 0,0002g.
Reaktsioonianum suletakse korgiga, mida läbib klaastoru. Kolmekäiguline kraan 5 ühendab mõõtebüreti atmosfääriga. Mõõtebürett täidetakse sulgevedelikuga kuni 0 – jaotuseni, kusjuures nivoopudeli nivoo hoitakse samal kõrgusel vedeliku nivooga mõõtebüretis.
Kolmekäigulise kraani 5 kaudu ühendatakse mõõtebürett reaktsionianumaga ja kontrollitakse seadme hermeetilisust. Selleks asetatakse nivoopudel lauale ja jälgitakse nivood mõõtebüretis. Kui see 1 min jooksul ei muutu, siis on süsteem vajalikult hermeetiline.
Olles veendunud seadme hermeetilisuses, fikseeritakse vedeliku algnivoo mõõtebüretis, kusjuures nivoopudeli tõstmisega võrdsustatakse nivood mõõtebüretis ja nivoopudelis. Märgitakse üles vee temperatuur jahutussärgis ja baromeetri näit.
Kraani 10 avamisega lastakse katselahusel 3...5 min jooksul tilkuda kütuseproovile. Reaktsioonianumat loksutatakse mitu korda energiliselt – sellega niisutatakse paremini kütust ja kiireneb karbonaatide lagunemine koos süsihappegaasi eraldumisega. Tekkiva süsihappegaasiga mahult võrdne õhu hulk surutakse büretti. Karbonaatide lagunemine loetakse lõppenuks, kui gaasimullide eraldumine lakkab.
Enne katse lõpetamist loksutatakse anumat veelkord . Reaktsioon kestab ligikaudu 5 min.
Nivoopudeli nihutamisega üles – alla võrdsustatakse sulgevedelike nivood mõõtebüretis ja nivoopudelis ning loetakse gaasimaht mõõtebüretis.
Nivoode vahe katse alguses ja lõpus vastab tekkinud karbonaatse süsihappegaasi kogusele.
Mõõtmisandmete ja nende läbitöötamise tulemuste tabelid
Karbonaatse süsihappegaasi sisaldus protsentides kütuse analüütilises proovis
arvutatakse valemiga:
kus m1 – süsihappegaasi tihedus mg/cm3
m – katsetava kütuse kaalutis g
V0 – süsihappegaasi maht cm3 (taandatud normaalõhule)
kus V – süsihappegaasi maht büretis cm3
p – baromeetriline rõhk Pa.
Karbonaatse süsihappeegaasi katseandmete ümberarvutus uuritava kütuse kuivainele toimub valemiga:
kus
- süsihappegaasi sisaldus kütuse analüütilises proovis %
- niiskusesisaldus kütuse analüütilises proovis.
Mõõdetud katsetulemused :
Tühi katseklaas: 97,00 g
Prooviga katseklaas: 97,6 g
Kütust: 0,6 g
Gaasimõõtebüreti skaala näit katse algul: 63 ml
Gaasimõõtebüreti skaala näit peale katset: 24,5 ml
Õhurõhk: 742,5mmHg
Temperatuur: 23,3 ○C
Karbonaatse süsihappegaasi sisaldus kütuse analüütilises proovis:
kus m1= 1,817 mg/cm3 temperatuuril 24 ○C
Süsihappegaasi maht:
Kus õhurõhk paskalites
Karbonaatse süsihappegaasi ümberarvutus kütuse kuivainele:
Järeldus
Tahkekütuse karbonaatse süsihappegaasi sisaldus analüütilises proovis on ligikaudu 11,34 %, mis ei ole lähedale põlevkivi analüütilisele süsihappegaasi sisaldusele, mis on umbes 20...25 %. Võrreldes saadud tulemust kirjanduses antud tulemusega, võib lugeda katse ebaõnnestunuks, sest tulemus ei ole ligilähedane kirjanduses antud tulemusega. See võib olla suuresti tingitud sellest, et katse ei kestnud piisavalt kaua ja seetõttu kõik CO2 ei lahustunud.