ГОСТ 21261-91 Нефтепродукты. Метод определения высшей теплоты сгорания и вычисление низшей теплоты сгорания

НЕФТЕПРОДУКТЫ

МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЫСШЕЙ ТЕПЛОТЫ СГОРАНИЯ
И ВЫЧИСЛЕНИЕ НИЗШЕЙ ТЕПЛОТЫ СГОРАНИЯ

ГОСТ 21261-91

КОМИТЕТ СТАНДАРТИЗАЦИИ ИМЕТРОЛОГИИ СССР

Москва

ГОСУДАРСТВЕННЫЙСТАНДАРТ СОЮЗА ССР

НЕФТЕПРОДУКТЫ Метод определения высшей теплоты сгорания и вычисление низшей теплоты сгорания Oil products. Method for the determination of gross calorific value and calculation of net calorific value

ГОСТ 21261-91

Дата введения 01.07.92

Настоящий стандарт распространяетсяна жидкие топлива (мазут, бензин, бытовое, газотурбинное и дизельное),углеводородные и кислородсодержащие компоненты жидких топлив и устанавливаетметод определения высшей теплоты сгорания калориметрическим методом визотермическом и адиабатическом режимах при постоянном объеме и вычислениенизшей теплоты сгорания.

Сущность метода заключаетсяв полном сжигании массы испытуемого жидкого топлива в калориметрической бомбе всреде сжатого кислорода и измерении количества теплоты, выделившейся присгорании топлива и вспомогательных веществ, а также при образовании водныхрастворов азотной и серной кислот в условиях испытания.

1.ОТБОР И ПОДГОТОВКА ПРОБ

1.1.Отбор и подготовка проб - по ГОСТ 2517.

1.2. При испытаниинефтепродуктов с температурой вспышки ниже 38 °С перед заполнением ампулы пробыохлаждают в течение 15 - 20 мин до 4 °С для предотвращения потерь легких фракций.

При испытании дизельных,котельных и топлив промышленно-бытового назначения с температурой вспышки выше38 °С допускается проводить испытания без герметизации пробы полимернойпленкой.

2.АППАРАТУРА, РЕАКТИВЫ И МАТЕРИАЛЫ

Калориметры сжигания с бомбойжидкостные типов В-08, В-09, В-08МА, В-08МБ с изотермической водяной оболочкойпо ТУ 25-11.1426 и другие калориметры, обеспечивающие получение результатовопределений в пределах допускаемых расхождений, указанных в разд. 6.

Примечание. При изотермическом режиме водяная оболочкадолжна быть снабжена средством поддержания постоянной температуры спогрешностью до ± 0,1 °С. Подъем температуры сосуда требует введенияпоправки на теплообмен калориметра с окружающей средой. При адиабатическомрежиме водяная оболочка должна быть снабжена нагревателем, способнымподдерживать температуру в оболочке, отличающейся от температуры сосуда послесжигания пробы топлива не более чем на 0,1 °С. Когда устанавливается равновесиепри 25 °С, изменение температуры сосуда калориметра не должно превышать 0,0005 °С/мин. Подъем температуры сосуда не требуетвведения поправки на теплообмен калориметра с окружающей средой.

Весы лабораторные общегоназначения с наибольшим пределом взвешивания до 200 г не ниже 2-го класса и снаибольшим пределом взвешивания до 10 кг не ниже 4-го класса по ГОСТ24104.

Термометры:

стеклянный ртутный сравноделенной шкалой, рассчитанной на измерения температур в диапазоне 4 °С и сценой деления шкалы 0,01 °С по ГОСТ13646;

метастатический переменногонаполнения с пределом измерения основной шкалы от 0 до 5 °С и с ценой деления0,01 °С;

термометры сопротивленияплатиновые (ТСП) с диапазоном измеряемых температур от минус 50 до плюс 150 °С.

Для считывания показанийтермометра применяют:

оптическое устройство сувеличением в 5-9 раз с погрешностью отсчета не более 0,002 °С;

регистратор, состоящий изизмерительного блока и цифрового вольтметра с пределом допускаемой погрешностив диапазоне от 1,000 до 3,000 В не более ± 0,15 % и любой прибор для измерениятемпературы, который после корректировки имеет погрешность измерения не более0,002 °С.

Термометр с диапазономизмерения температуры от 0 до 100 °С и ценой деления 0,1 °С по ГОСТ28498.

Прибор переноснойкомбинированный электроизмерительный по ГОСТ10374 или миллиомметр Е-6-12 по ГОСТ23706.

Тигель для сжигания изжаропрочной нержавеющей стали, хромоникелевого сплава, кварца или платиныдиаметром основания 15 - 25 мм, высотой 14- 20 мм, толщиной стенок кварцевого 1,5 мм, а металлического - 0,5 мм.

Тигель с бортиком 5-6 мм длягерметизации испытуемого нефтепродукта коллодиевой пленкой.

Редуктор кислородный сманометром высокого давления на 24,5 - 29,4 МПа для контроля давления в баллонеи манометром низкого давления на 0-5 МПа для измерения давления в бомбе илиманометр с игольчатым вентилем и предохранительным клапаном, срабатывающим придавлении 3,3 - 3,5 МПа, установленный на подводящей линии для предохраненияпереполнения бомбы.

Трубки металлическиецельнотянутые кислородподводящие с ниппелями.

Секундомер или устройстводля измерения времени с погрешностью не более 1 с. Оно может быть снабженозвуковым сигналом с интервалом в 30 с.

Пинцет для закрепленияпроволоки для запала на внутренней арматуре бомбы.

Посуда и оборудованиелабораторные стеклянные по ГОСТ25336:

стакан вместимостью 400 или600 см³;

колба типа Кн вместимостью250 или 500 см³, исполнений 1 и 2;

стаканчик для взвешиваниятипа СВ или колба типа Кн с притертой пробкой вместимостью 10 и 25 см³;

воронка стекляннаялабораторная;

эксикатор диаметром 190 мм.

Бюретка вместимостью 25 или50 см³ по ГОСТ20292.

Пипетка вместимостью 1 и 2см³ по ГОСТ20292.

Промывалка вместимостью500-1000 см³ с резиновой или пластмассовой грушей.

Шприц медицинскийвместимостью 1-10 см³.

Вставка для эксикаторадиаметром 175 мм по ГОСТ9147.

Проволока для запала:

константановаянеизолированная мягкая диаметром 0,1 - 0,15 мм с удельной теплотой сгорания3140 кДж/кг по ГОСТ 5307;

медная круглаяэлектротехническая марки ММ диаметром 0,1 - 0,15 мм с удельной теплотойсгорания 2510 кДж/кг по ТУ 16.К71-87;

никелевая диаметром 0,1-0,2мм с удельной теплотой сгорания 3240 кДж/кг по ГОСТ 2179;

железная или стальнаядиаметром 0,1-0,2 мм с удельной теплотой сгорания соответственно 7500 и 6690кДж/кг.

Бумага фильтровальнаялабораторная по ГОСТ 12026.

Пленкаполиэтилентерефталатная по ГОСТ 24234 илилюбая другая, хорошо сгорающая в атмосфере кислорода.

Нить хлопчатобумажная степлотой сгорания 16240 кДж/кг по ГОСТ6309.

Асбест волокнистый,прокаленный при температуре 850 °С. Хранить в эксикаторе над осушающимвеществом.

Кислота бензойная ос. ч. -образцовая мера по ТУ 6-09-4985, аттестованная по теплоте сгорания при 25 °С;для бензойной кислоты чистотой не менее 99,9 % стандартная удельная теплотасгорания составляет 26454 кДж/кг при взвешивании в воздухе и 26434 кДж/кг длямассы навески, приведенной к вакууму.

Коллодий медицинский илиполиграфический, раствор в этиловом эфире.

Вода дистиллированная по ГОСТ 6709.

Кислород в баллонегазообразный технический и медицинский по ГОСТ5583. Не допускается применять кислород, полученный методом электролизаводы.

Калия гидроокись по ГОСТ9285 или натрия гидроокись по ГОСТ 4328, раствор 0,1моль/дм³, приготовленный по ГОСТ4919.1.

Индикатор метиловый красный,1 %-ный спиртовой раствор.

Углерода двуокись (сухойлед) по ГОСТ 12162.

Ангидрид фосфорный по ТУ6-09-4173, кальций хлористый по ТУ 6-09-4711 или магний хлорнокислый, безводный(ангидрон) по ТУ 6-09-3880.

Ацетон по ГОСТ 2768.

Спирт этиловый по ГОСТ18300.

3.ПОДГОТОВКА К ИСПЫТАНИЮ

3.1. Требования безопасности

3.1.1. Калориметрическиеизмерения теплоты сгорания необходимо проводить в отдельной комнате. Помещениедолжно быть защищено от прямого действия солнечных лучей. В помещении не должнобыть установок, интенсивно излучающих тепло и создающих сильный поток воздуха.Изменение температуры окружающего воздуха за время работы калориметра не должнобыть более 1 °С в течение 30 мин.

3.1.2. Правила безопасностиработы с калориметрической установкой - по МИ 2096.

3.2. Определение эффективной теплоемкости

3.2.1. Метод определенияэффективной теплоемкости заключается в проведении градуировки калориметра эмпирическимопределением его эффективной теплоемкости при сжигании навески аттестованногообразца вещества (бензойной кислоты) на той же аппаратуре и с теми жереактивами и материалами, что и при определении теплоты сгорания жидкоготоплива. Эффективная теплоемкость калориметра - это количество теплоты,необходимое для подъема температуры калориметра на 1 °С при температуре 25 °С.

3.2.2.Эффективную теплоемкость калориметра необходимо определять ежеквартально.Внеочередную поверку проводят при изменении температуры помещения более чем на5 °С, при замене частей бомбы, сосуда, термометров и т.д.

3.2.3. Эффективнуютеплоемкость в изотермическом режиме определяют по МИ 2096.

3.2.4.При определении эффективной теплоемкости в адиабатическом режиме после перемешиванияводы в течение 10 мин снимают показание температуры (температура зажигания t₀) с погрешностью не более 0,002 °С. Зажигают пробу бензойной кислоты ичерез 5 мин считывают показания температуры с интервалом в 1 мин в течение 10мин. Период между зажиганием пробы (t₀) и снятием показания конечной температуры (t_п) определяют как средний результат не менее шести измерений спогрешностью не более 1 мин. Устанавливают самый короткий период в минутах отзажигания пробы до второго из трех последовательных показаний, которыеотличаются не более чем на 0,001 °С. Перемешивание воды выполняют с постояннойскоростью, обеспечивающей продолжительность этого интервала не более 10 мин.Заранее установленный интервал используют при всех определениях теплотысгорания до тех пор, пока не будет установлено новое значение согласно п. 3.2.2.

3.3. Подготовка дизельных и котельныхтоплив без герметизации тигля

3.3.1. Навеску топлива массойот 0,6 до 0,8 г с погрешностью не более 0,0002 г, взятую из тщательноперемешанной пробы, помещают в предварительно прокаленный до постоянной массы ивзвешенный тигель.

3.3.2. Запальную проволокуприкрепляют к внутренней арматуре бомбы, плотно присоединяя один конец ккислородоподводящей трубке, другой к токоведущему штифту, и вытягивают среднюючасть отрезка проволоки, не свертывая ее в петлю. Тигель с навескойнефтепродукта помещают в кольцо токоведущего штифта. Вытянутая средняя частьукрепленного отрезка проволоки погружается в нефтепродукт, находящийся в тигле.Проволока не должна касаться тигля.

3.3.3. Определяют массузапальной проволоки, применяемой для зажигания вещества. Для этого взвешивают спогрешностью не более 0,0002 г 10 - 15 отрезков длиной от 65 до 70 мм ивычисляют среднюю массу одного отрезка.

3.4. Подготовка полимерной пленки

Пленку массой 0,5 - 1,0 г,определенной с погрешностью не более 0,0002 г, плотно свертывают, обвязываютхлопчатобумажной нитью известной массы и присоединяют к запальной проволоке.Для обеспечения нормального теплообмена при сжигании пленки температура воды всосуде должна быть на 0,5 - 0,8 °С ниже температуры воды в оболочке длякалориметров типов В-08 и В-09.

3.5. Подготовка жидких топлив с использованием тигля, герметизированногопленкой

3.5.1.Из пленки вырезают запальную полоску длиной 30 - 35 мм, шириной 6 - 8 мм икружок несколько большего диаметра, чем диаметр тигля с бортиком. Для покрытиятигля применяют только цельную пленку без отверстий, наносят стекляннойпалочкой каплю раствора пленки в ацетоне или раствора коллодия в этиловом эфирена внутреннюю стенку чашечки и прикрепляют к стенке чашечки запальную полоску,опуская конец до дна тигля. Затем смазывают раствором бортик тигля инакладывают на него приготовленный кружок пленки, следя за тем, чтобы онполностью соприкасался с бортиком. Обрезают выступающий край кружка пленки иосторожно смазывают тонким слоем раствора край бортика, достигая полнойгерметичности в месте соприкосновения пленки с бортиком тигля. После нанесенияпленки тигель оставляют на воздухе для просушки пленки. После этого делаютнадрез в выступающем конце запальной полоски, взвешивают тигель и определяютмассу нанесенной пленки.

3.5.2. В тигель,приготовленный по п. 3.5.1, шприцем или пипеткой, осторожнопрокалывая пленку, вводят 0,5 - 0,6 г испытуемого нефтепродукта, затемвзвешивают его и определяют массу нефтепродукта с погрешностью не более 0,0002г.

3.5.3. Тигель с навескойнефтепродукта укрепляют на кольце токоведущего штифта. Изгибают серединузапальной проволоки в виде петли, которую продевают в надрез запальной полоскитак, чтобы конец запальной полоски и запальная проволока находились надсерединой тигля. Проволоку прикрепляют к внутренней арматуре бомбы, плотноприсоединяя один конец к кислородпроводящей трубке, второй - к токоведущемуштифту.

3.6. Подготовка жидких топлив с использованием полимерных ампул

3.6.1. Для изготовленияампул в соответствии с чертежом используют шаблон, состоящий из двухметаллических деталей грушевидной или другой формы, скрепляемых в верхней частивинтом, позволяющим свободное вращение и закрепление обеих половин. Два кусочка чистойпленки, предварительно протертых спиртом и высушенных, помещают между деталямишаблона, зажимают и аккуратно обрезают ножницами так, чтобы края пленкивыступали снаружи примерно на 1 мм.

3.6.2. Шаблон зажимают междудвумя вращающимися вокруг своих осей стержнями, чтобы было удобнее свариватькрая пленки. Несваренным оставляют только горлышко ампулы для последующеговведения образца.

3.6.3. Плоскую ампулугорлышком плотно надевают и укрепляют на коническом наконечнике (без иглы)медицинского шприца с выдвинутым поршнем.Опускают ампулу в горячую воду (80 °С) так, чтобы вода не попалавнутрь ампулы, и осторожно раздувают ее воздухом при помощи шприца.

3.6.4.Изготовленную таким образом ампулу сушат воздухом, взвешивают с погрешностью неболее 0,0002 г.

3.6.5. Медицинский шприцвместимостью от 1 до 2 см³ наполняют испытуемым продуктом и вводятиглу через горлышко до дна ампулы. Заполняют ампулу осторожно, не допускаяперелива жидкости через горлышко.

3.6.6. После заполнениягорлышко ампулы на расстоянии примерно 4 - 5 мм от края перехватывают тонкимзажимом с губками из вакуумной резины, которые достаточно надежно предотвращаютвытекание жидкости из заполненной ампулы. Если в верхней части горлышкаостается жидкость, ее удаляют воздухом. Убедившись, что через зажатое горлышконе просачивается жидкость, заваривают верх ампулы при помощи нагретойэлектроспирали или других приспособлений, не допуская обугливания.

3.6.7.Если на поверхности заполненной ампулы имеются подтеки жидкого образца, ееопускают пинцетом в спирт, смывают остатки жидкости, обдувают сухим воздухом ивзвешивают с погрешностью не более 0,0002 г. Определяют массу испытуемогообразца по разности результатов. В течение 5 мин наблюдают за массой ампулы.Если масса не изменяется, то ампула герметична и допускается к дальнейшемуиспытанию. В случае негерметичности ампулы повторяют процедуру по пп. 3.6.4 - 3.6.7 с другой ампулой.

3.7. Подготовка калориметрической бомбы, сосуда и оболочки

3.7.1. При использовании дляиспытаний бомбы с клапанами в верхней части (тип I) в корпус бомбы наливают 1см³ дистиллированной воды, вкладыш опускают в корпус бомбы инавинчивают на него гайку.

При использовании дляиспытаний бомбы с клапанами в нижней части (тип II) наливают 1 см³дистиллированной воды в канавку крышки. На крышку с гайкой и контргайкойнадевают корпус бомбы и ввинчивают в накидную гайку, затем затягиваютконтргайку.

Последовательностьизготовления ампул из полимерной пленки

3.7.2. Проверяютсопротивление цепи зажигания в бомбе. Для этого подключают проводники цепизажигания на бомбе к выводам «Контроль зажигания» на панели калориметра. Привключении переключателя «Контроль зажигания» загорится сигнальная лампочка. Приотсутствии на панели выводов «Контроль зажигания» электроизмерительным приборомЦ4313 или миллиомметром Е6-12 проверяют сопротивление цепи зажигания в бомбе,которое не должно превышать 1 Ом.

3.7.3. Устанавливают бомбу вподставку и присоединяют к приспособлению для наполнения бомбы кислородом, несодержащим горючих веществ. Подачу кислорода в бомбу регулируют игольчатымклапаном. Бомбу медленно наполняют кислородом до давления 2,94 МПа, не вытесняяиз нее воздух. При достижении требуемого давления закрывают впускной клапанбомбы и вентиль баллона и отсоединяют кислородподводящую трубку от бомбы. Наклапаны бомбы навинчивают резьбовые колпачки с прокладками. Опускают бомбу всосуд с дистиллированной водой и выдерживают 2 мин для проверки отсутствияутечки кислорода из бомбы. При отсутствии выделяющихся пузырьков кислородапротирают клапаны, к токовводам бомбы присоединяют проводники, вторые концыкоторых присоединяют к соответствующим контактам крышки сосуда.

3.7.4. Устанавливают бомбу всосуд и проверяют, чтобы не было препятствий вращению мешалки сосуда. Заполняютсосуд дистиллированной водой так, чтобы верхние части бомбы были полностьюпогружены в воду. Масса воды в сосуде калориметра типа В-08 с бомбой типа I должнабыть (3050 ± 2) г, а с бомбой типа II (3150 ± 2) г. У калориметратипа В-09 с бомбой типа I масса воды в сосуде должнабыть (2950 ± 2) г с бомбой типа II - (3050 ± 2) г. Длякалориметров типов В-08МА и В-08МБ масса воды, заливаемой в сосуд с бомбойтипов I и II, должна быть от 3000 до 3100 г. Взвешивают сосуд сводой и бомбой (без дужки) с погрешностью не более 1,0 г. Допускаетсявзвешивать сосуд с водой без бомбы. Масса воды в калориметрических сосудахдолжна быть такой же, как при определении эффективной теплоемкости калориметра.

Масса сосуда с водой должнабыть постоянной при всех определениях с данной бомбой и значение ее должно бытьзаписано в исходные данные для расчета (приложение).

3.7.5. Сосуд устанавливают вгнездо калориметра. Подсоединяют контакты цепи зажигания, соединителинагревателя, двигателя и закрывают гнездо крышкой. Операции этого пунктаотносятся к калориметрам типов В-08, В-09 и В-08МА при работе с метастатическимтермометром.

Метастатический термометрустанавливают в сосуде таким образом, чтобы ртутный резервуар находился науровне середины бомбы. Выбранное положение термометра должно быть постояннымпри всех определениях теплоты сгорания топлива и определении эффективнойтеплоемкости калориметра. Необходимо проверить положение ударника вибратора,который должен быть расположен с зазором 1 - 2 мм от термометра. Включаютпоследовательно переключатели: «Сеть 220 В», «Осветитель», «Двигатель мешалкиоболочки», «Двигатель мешалки сосуда», «Вибратор» и «Зуммер». Мешалки должныработать с постоянной скоростью в течение всего испытания.

3.7.6. Перед началомизмерений на калориметре типа В-08 нагревают воду при помощи нагревателей всосуде до 24,9 °С (до отметки 1,1 по шкале термометра), а в оболочке до 27,5°С. У калориметра типа В-09 без обогрева оболочки начальную температуру воды всосуде устанавливают ниже температуры воды в оболочке на 3 - 3,5 °С, а температура воды в оболочке должна бытьравна температуре помещения, где проводится испытание (от 18 до 32 °С).

Температуру оболочки вкалориметрах типов В-08МА и В-08МБ устанавливают равной 27,5 °С. В калориметретипа В-08МА устанавливают по шкале электроконтактного термометра температуру27,5 °С и включают нагреватели нажатием кнопки «Нагреватели оболочки». При этомдолжна загореться сигнальная лампочка. Далее температура поддерживаетсяавтоматически с погрешностью не более ± 0,1 °С.

В калориметре типа В-08МБавтоматически регулируется температура сосуда и оболочки. При нажатой кнопке«МРО» о поддержании температуры оболочки в пределах (27,5 ± 0,05) °Ссвидетельствует световая индикация «CO-I» либо «СО-II».

При отсутствии сигналов «CO-I» или«СО-II» измеряют температуру оболочки с помощью термометра с ценой деления0,1 °С, и если температура оболочки окажется выше предела регулирования,необходимо подать в оболочку охлаждающую воду с расходом, обеспечивающимнормальную работу регуляторов. Точность поддержания температуры оболочки можетбыть увеличена выбором термоконтактора для всех рассматриваемых типовкалориметров и подбором охлаждающей воды для калориметров типов В-08МА иВ-08МБ.

Для калориметров типовВ-08МА и В-08МБ начальная температура воды в сосуде должна быть не более 23,5°С. Для выхода на режим калориметра В-08МА нужно включить нагреватель сосуда.При достижении температуры воды в калориметрическом сосуде значения (24 ± 0,2)°С (отметка 0,4 по шкале метастатического термометра) нужно выключитьнагреватель. После 30 мин выдержки следует вновь включить нагреватель сосуда.При температуре 24,9 °С нагреватель сосуда отключают на 30 мин для того, чтобыкомпенсировать различия в собственной температуре бомбы при разных измерениях.При работе с регистратором (калориметр типа В-08МА) нагреватель сосуда первыйраз отключается при температуре сосуда (24,2 ± 0,2) °С при значении 0,000 В повольтметру Щ1516. Окончательно выключают нагреватель при напряжении повольтметру 0,650 В.

4.ПРОВЕДЕНИЕ ИСПЫТАНИЯ

4.1. Изотермический режим

4.1.1. Измерения температурыразбивают на три периода:

начальный - для учетатеплообмена калориметрической системы с окружающей средой в условиях начальнойтемпературы опыта;

главный - сгорание навески,передача выделившегося тепла всей калориметрической системе и выравниваниетемпературы всех ее частей;

конечный - для учетатеплообмена калориметра с окружающей средой в условиях конечной температурыопыта.

4.1.2. Начальный период

Необходимо измерить температурупомещения вблизи калориметра. После перемешивания воды не менее 10 мин длявыравнивания температуры всех частей калориметра и наступления ее равномерногоизменения за 5 мин до ожидаемого момента достижения температуры воды в сосуде(25 ± 0,2) °С для калориметра типа В-08 и (0,8 ± 0,2), выраженная в вольтах,для калориметра типа В-08МА или принятой на 3 - 5 °С ниже, чем температурапомещения для В-09, начинают считывать показания температуры в течение 5 мин синтервалом 30 с. Последнее значение температуры начального периода являетсяисходной температурой главного периода.

4.1.3. Главный период

При достижении температуры всосуде калориметра типа В-08 (25 ± 0,2) °С, (0,8 ± 0,2) В типа В-08МА ипринятой температуры для калориметра типа В-09 в момент соответствующегополуминутного отсчета нажимают кнопку в цепи зажигания для запала навески.Первый отсчет температуры в главном периоде производят непосредственно через 30с после последнего отсчета в начальном периоде и далее с таким же интервалом. Вглавном периоде у калориметров типов В-08 и В-09 с бомбой типа Iотсчитывают 20 показаний и с бомбой типа 2 - 15 показаний, а для калориметратипа В-08МА для бомбы типа I - 30 отсчетов, а для бомбытипа 2 - 25 отсчетов. Главный период считают законченным с наступлениемравномерного изменения температуры. При затруднениях с определением концаглавного периода полуминутные промежутки, которые вызывают сомнение вравномерности изменения температуры, относят к главному периоду, увеличив такимобразом его продолжительность на один - два интервала по 30 с.

4.1.4. Конечный период

Последний отсчет главногопериода считают начальным отсчетом конечного периода, в котором снимают 10показаний с интервалом 30 с и с погрешностью 0,002 °С.

4.1.5. Показание термометраснимают по третьему звуковому сигналу через 30 с. Перед каждым отсчетомтемпературы в течение 3 - 5 с слегка постукивают по термометру вибратором илипалочкой, на которую надета резиновая трубка или корковая пробка. Данныезаписывают в протокол испытания. Примеры записи результатов испытаний приведеныв приложении.

4.1.6. При считывании пошкале метастатического термометра в начальном, главном (с четвертого отсчета) и конечном периодах погрешность непревышать 0,2 наименьшего деления шкалы термометра. В главном периоде дочетвертого отсчета погрешность считывания не должна превышать двух наименьшихделений шкалы.

4.1.7. В калориметре типаВ-08МБ автоматически запоминаются и обрабатываются измеренные температуры.Результат представляют в виде подъема температуры с учетом поправки натеплообмен. Одновременно обеспечивается возможность считывания температур,полученных в процессе калориметрического эксперимента. Для запуска программывыбирают требуемый вид работы, нажимая одну из кнопок на блоке управлениякнопку «ЦПУ-1», «ЦПУ-2» при наличии цифропечатающего устройства. Для проведенияопыта нажимают кнопку «Пуск». За ходом протекания опыта наблюдают по индикациина калориметрическом блоке и блоке управления. Для просмотра результатовизмерений температуры нажимают кнопку «Просмотр», при этом в первой позициииндикаторного табло должен высветиться символ «П». При втором нажатии -поправка на теплообмен, при третьем - значение подъема температуры с учетомпоправки на теплообмен, а при каждом последующем - измеряемая температура,начиная с начального периода. Номер измерения высвечивается в двух первыхпозициях индикаторного табло. Прерывают опыт или просмотр результатов нажатиемкнопки «СТОП». После заполнения протокола нажимают на блоке управлениясоответствующие кнопки «СТОП».

4.2. Адиабатический режим

4.2.1. После перемешиванияводы в сосуде и оболочке в течение 10 мин снимают показание температурызажигания t₀ с погрешностью не более 0,002 °С. Зажигают пробутоплива.

4.2.2. Через заранееопределенный интервал горения, который был установлен при определенииэффективной теплоемкости (п. 3.2.4), считывают показание конечной температурыt_n с погрешностью не более 0,002 °С.

4.3. По окончании испытаниявыключают переключатели и сетевой выключатель, приподнимают (или вынимают)термометр, снимают крышку калориметра, отключают провода от зажимов бомбы,вынимают бомбу из сосуда. Снимают колпачки с клапанов бомбы, открывают выходнойклапан и выпускают газ, разбирают бомбу. Собирают остатки запальной проволоки ивзвешивают их с погрешностью не более 0,0002 г.

4.4. При отсутствиивкраплений сажи внутри бомбы или несгоревшего образца топлива смываютсодержимое корпуса, крышки и тигля в стакан горячей дистиллированной водой. Всепромывные воды (150 - 200 см³) собирают в один стакан и подвергаютанализу для определения массы серы, перешедшей при сжигании топлива в бомбе всерную кислоту. Внутреннюю поверхность бомбы и ее детали вытирают и, незакрывая клапанов, оставляют до последующего опыта открытой. Клапаны послеокончания испытания продувают воздухом.

4.5.При сжигании серосодержащих топлив промывные воды могут быть использованы дляопределения содержания серы по ГОСТ 3877 с целью последующего введения поправки на теплоту образования растворасерной кислоты. В этом случае количество образовавшейся в бомбе азотной кислотыне определяют, а теплоту образования ее раствора принимают равной установленнойпри определении эффективной теплоемкости калориметра по бензойной кислоте.Содержание серы в продукте может быть установлено отдельно в специальныхопытах.

При определении теплотысгорания нефтепродуктов с температурой вспышки ниже 38 °С определяют серу по ГОСТ19121.

Для других жидкихнефтепродуктов содержание серы определяют по ГОСТ 1437-75.

4.6. При сжигании бензойнойкислоты, пленки и образцов топлива, не содержащих серу, в стакан с промывнымиводами, содержащими азотную кислоту, образовавшуюся в условиях опыта, добавляют2 капли метилового красного и титруют 0,1 моль/дм³ растворомгидроокиси калия. Измеряют объем раствора гидроокиси калия, израсходованного натитрование, с целью вычисления поправки на теплоту образования раствора азотнойкислоты.

5.ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

5.1. Определение эффективной теплоемкости калориметра

5.1.1. Эффективнуютеплоемкость (С_i) в килоджоулях на градус визотермическом режиме вычисляют по МИ 2096.

5.1.2. Эффективнуютеплоемкость (C_i) в килоджоулях на градус в адиабатическомрежиме вычисляют по МИ 2096 без введения поправки на теплообмен калориметра сокружающей средой по формуле

                                                   (1)

где Q₁ = q₁ · m₁ - количество теплоты, выделившейся при сгораниибензойной кислоты, кДж;

q₁ -удельная теплота сгорания бензойной кислоты, кДж/кг;

m₁ -масса бензойной кислоты, кг;

Q₂ = q₂ · m₂     - количество теплоты, выделившейся при сгораниизапальной проволоки, кДж;

q₂ -удельная теплота сгорания проволоки, кДж/кг;

т₂- масса сгоревшей проволоки,равняя разности масс проволоки до и после сжигания, кг;

Q₃ = q₃ · V - количество теплоты,выделившейся при образовании и растворении в воде азотной кислоты, кДж;

q₃ -теплота образования 1 см³ 0,1 моль/дм³ раствора азотнойкислоты, равная 6 · 10^-3 кДж/см³, рассчитанная иззначения удельной теплоты образования азотной кислоты, равной 59,87 кДж/моль;

V -объем точно 0,1 моль/дм³ раствора щелочи, израсходованной натитрование, см³;

t_n - показание термометра,соответствующее конечной температуре в делениях шкалы термометра или выраженнаяв вольтах;

t₀ - показание термометра, соответствующее температурезажигания в делениях шкалы термометра или выраженная в вольтах.

В конечную и начальнуютемпературу главного периода (t_n, t₀) вводятпоправку на калибровку термометра, если теплоту сгорания испытуемых образцовтоплив определяют в интервале температур, отличных от интервала при определенииэффективной теплоемкости;

z -средняя цена деления шкалы термометра, указанная в свидетельстве к термометру.

5.2. Измерение теплоты сгорания топлива на калориметрах, эффективнаятеплоемкость которых определена с погрешностью менее 0,1 %

5.2.1.Массу образца топлива (т₀) в килограммах вычисляют ввакууме по формуле

m₀ = m + m ,                                                      (2)

где т - кажущаяся масса образца топлива ввоздухе, кг;

 - плотность атмосферноговоздуха, при заданной погрешности результата можно принять  = 1,20 кг/м³;

 - плотность испытуемоготоплива, определяемая по ГОСТ 3900, кг/м³;

 - плотность материала гирь,кг/м³.

5.2.2. Поправку натеплообмен калориметра с окружающей средой вычисляют по формуле

Dh = K (,                                      (3)

где К= - константа охлаждения калориметра;

 и  - средние скорости изменения температуры (температурный ход) вначальном и конечном периодах соответственно за 30 с, °С или выраженные ввольтах;

n₀, п, п_п- число измерений в начальном, главном и конечном периодахсоответственно;

 и  - средние температурыначального и конечного периодов соответственно, °С или выраженные в вольтах;

t_i- температура калориметра при некотором промежуточном отсчете в главномпериоде, °С или выраженная в вольтах;

t',t" - начальная температура начального периода иконечная температура конечного периода соответственно, °С или выраженная ввольтах.

5.2.3. Исправленный подъемтемпературы в опыте (Dt) в градусах Цельсиявычисляют по формуле

Dt=(t_n - t₀+ Dh) z + c,                                                          (4)

где c - температурная поправка навыступающий столбик ртути, °С, рассчитывают по формуле

с = a [t_n(t_n - t_a") - t₀ (t₀- t_a')],                                                  (5)

где a. - коэффициент видимогорасширения ртути в стекле, равный 0,00016;

t_a', t_a" - температура окружающего воздухав конце начального и в начале конечного периодов соответственно (при этомпринимается, что t_a совпадает со средней температуройвыступающего столбика ртути).

5.2.4. Продолжительностьначального и конечного периодов опыта увеличивают до 20 измерений.

5.3. Определение удельной теплоты сгорания пленки

Удельную теплоту сгоранияпленки (q₄) в килоджоулях на килограмм вычисляют по формуле

q₄ = ,                                                       (6)

где Dt - исправленный подъем температуры в сосуде, °С или выраженный ввольтах;

Dt=(t_n - t₀ + Dh) z,                                                             (7)

где Dh - поправка на теплообмен калориметра с окружающей средой в деленияхшкалы термометра или выраженная в вольтах; вычисляют по формуле (3) или (8)

Dh = ,                                                      (8)

где п₁- число отсчетов главногопериода с быстрым повышением температуры (0,3 °С и более);

п₂- то же, с медленнымповышением температуры (п₂ = п - n₁).

Значение n₁ устанавливают также по табл. 1 взависимости от критерия а

a = ,                                                                 (9)

где t_а - температура по истечении 2мин главного периода;

Таблица 1

Q₅ = q₅ · m₃ - количество теплоты,выделившейся при сгорании хлопчатобумажной нити, кДж;

q₅ - удельная теплота сгорания хлопчатобумажной нити, кДж/кг;

m₃ - массахлопчатобумажной нити, кг;

m₄ -масса пленки, кг.

Теплоту сгорания пленкивычисляют как среднее арифметическое не менее трех измерений.

5.4. Вычисление теплоты сгорания испытуемых топлив

5.4.1. Теплоту сгоранияиспытуемой пробы топлива в бомбе () в килоджоулях на килограмм вычисляют по формуле

.                                             (10)

За результат испытанийпринимают среднее арифметическое результатов двух последовательных измерений,допускаемые расхождения между которыми не должны превышать 130 кДж/кг.

5.4.2. Высшую теплотусгорания () испытуемой пробы топлива в килоджоулях на килограмм вычисляют поформуле

,                                           (11)

где 94 -теплота образования серной кислоты из двуокиси серы и растворения серной кислотыв воде на 1 % серы, перешедшей при сжигании продукта в серную кислоту, кДж/кг;

S^а -массовая доля серы в продукте, определенная по п. 4.5, %;

 -средний объем точно 0,1 моль/дм³ раствора щелочи израсходованного натитрование смыва бомбы при определении эффективной теплоемкости калориметра, см³.

Поправки DQ_s, необходимые для полученияиз результатов калориметрического опыта высшей теплоты сгорания топлив встандартных условиях, приведены в табл. 2.

Таблица2

5.4.3. Низшую теплоту сгорания() в килоджоулях на килограмм вычисляют по формуле

),                                         (12)

где 24,42 -теплота парообразования при температуре измерения 25 °С из расчета на 1 %выделившейся воды, кДж/кг;

8,94 - коэффициент пересчетамассовой доли водорода на воду;

Н^а- массовая доля водорода виспытуемом продукте по ГОСТ 2408.1или п. 5.4.4(допускается определять методом элементного анализа);

W^a - массоваядоля воды в испытуемом продукте по ГОСТ 2477,%.

Результаты округляют доближайшего значения, кратного 20 кДж/кг.

5.4.4.Массовую долю водорода в испытуемом продукте (Н) в процентах вычисляют поэмпирическим формулам:

H^d = (0,001195  -41,4) - для бензинов, реактивных, газотурбинных и дизельных топлив;  (13)

H^d = (0,001121  -37,6) - для котельных топлив.                                                           (14)

5.4.5. При вычисленииобъемной (высшей или низшей) теплоты сгорания топлива следует соответствующиезначения  или  умножить на плотность топливапри 25 °С, определенную по ГОСТ 3900.

Пример расчета теплотысгорания нефтепродуктов приведен в приложении.

5.4.6. Пересчет результатовопределения теплоты сгорания на другие состояния топлива - по ГОСТ27313.

6. ТОЧНОСТЬМЕТОДА

6.1.Сходимость

Два результата измерения,полученные последовательно одним исполнителем, признаются достоверными (с 95%-ной доверительной вероятностью) если расхождение между ними не превышает 130кДж/кг.

6.2. Воспроизводимость

Два результата измерения,полученные в двух разных лабораториях, признаются достоверными (с 95 %-нойдоверительной вероятностью), если расхождение между ними не превышает 445кДж/кг.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Рекомендуемое

ПРИМЕРЫЗАПИСИ ПРОТОКОЛОВ КАЛОРИМЕТРИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ И ВЫЧИСЛЕНИЙ

Пример 1. Испытание образца дизельного топлива на калориметре типа В-08МА сизотермической оболочкой, эффективная теплоемкость которого определена спогрешностью 0,1 %.

1. Регистрация температурыкалориметра регистратором по цифровому вольтметру в вольтах (табл. 3).

Таблица3

2. Исходные данные

Температура комнаты 21,0 °С.

Температура оболочки (27,45 ±0,05) °С.

Масса сосуда с водой (4,800 ±0,002) кг.

С_i - 14,917 кДж/°С;           t₀ - 0,8100 В;

т - 0,5167- 10^-3 кг;            t_n - 2,4664 В;

m₂ - 0,0203 ·10^-3 кг;           - 5 см³;

m₄ - 0,0246 ·10^-3 кг;           - 0,05 %;

q₂ - 3140 кДж/кг;               W^a - 0,2 %;

q₄ - 22930 кДж/кг;             z - 1,000.

3. Расчеттеплоты сгорания топлива

Средние скорости изменения температуры(температурный ход) в начальном и конечном периодах

;

.

Поправка на теплообмен

; n₁ = 3, n₂ = 25 - 3= 22

.

Исправленный подъем температуры

Dt =[2,4664 - 0,8100 + (-0,02235)] · 1,000=1,6341.

Теплота сгорания по бомбе, кДж/кг

.

Результат второго измерения  = 46008 кДж/кг.

Среднееарифметическое двух измерений, кДж/кг

.

Теплота сгорания высшая, кДж/кг

45988 - (94 ·0,05+6· 10^-3 ·5) +67 = 46050;

.

Содержание водорода в топливе, %

H^d = (0,001195· 46142) - 41,4 = 13,74;

H^a = 13,74·  = 13,71.

Теплота сгорания низшая, кДж/кг

= 46050- 24,42 (8,94 · 13,71 + 0,2) = 43052;

.

Пример 2. Испытание образца дизельного топлива на калориметре типа В-08МА сизотермической оболочкой, эффективная теплоемкость которого определена спогрешностью менее 0,1 % (до сотых долей процента).

1. Регистрация температурыкалориметра регистратором по цифровому вольтметру в вольтах (табл. 4).

Таблица4

2. Исходные данные

Температура комнаты 21,0 °С.

Температура оболочки (27,45 ±0,05) °С.

Масса сосуда с водой (4,800 ±0,002) кг.

С_i = 14,917 кДж/°С;          t₀ = 0,8117 В;

т = 0,5160- 10^-3 кг;           t_n = 2,4681 В;

m₂ = 0,0200 ·10^-3 кг;          = 5 см³;

m₄ = 0,0246 ·10^-3 кг;          = 0,05 %;

q₂ = 3140 кДж/кг;              W^a = 0,2 %;

q₄ = 22930 кДж/кг;            = 0,790 · 10^-3 кг/м³

                                                    z = 1,000;

                                                    =8,8 · 10³ кг/м³;

                                                    = 1,2 кг/м³.

3. Расчет теплоты сгораниятоплива

Масса в вакуумеиспытуемого образца топлива, кг:

m₀ = 0,5160 · 10^-3 + 0,5160 ·10^-3 = 0,5167 · 10^-3.

Средние скорости изменения температуры вначальном и конечном периодах:

;

.

Средние температуры в начальном и конечномпериодах:

;

.

Константа охлаждения калориметра:

.

Поправка на теплообмен:

;

.

Исправленный подъем температуры в опыте:

Dt = [2,4681 - 0,8117 +(-0,01177)] · 1,000 = 1,6446.

Теплота сгорания по бомбе, кДж/кг:

.

Результат второго измерения  = 46204 кДж/кг.

Среднее арифметическоедвух измерений, кДж/кг

.

Теплота сгорания высшая, кДж/кг:

 = 46235 - (94 · 0,05 + 6 · 10^-3· 5) + 67 = 46297;

 = 46297 · .

Содержание водорода в топливе, %:

H^d = (0,001195· 46390) - 41,4 = 14,04;

H^a = 14,04·.

Теплота сгорания низшая, кДж/кг:

= 46297 - 24,42 (8,94 · 14,01 + 0,2) = 43234;

.

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ

1. РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕНМинистерством энергетики и электрификации СССР

РАЗРАБОТЧИК

В.Н. Сухова

2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН ВДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по управлению качествомпродукции и стандартам СССР от 27.06.91 № 1090

3. Срок первой проверки -1997 г.

Периодичность проверки - 5 лет

4. ВЗАМЕН ГОСТ 21261-75

5. ССЫЛОЧНЫЕНОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ

СОДЕРЖАНИЕ