ГОСТ 27193-86

Группа Б19

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

ГАЗЫ ГОРЮЧИЕ ПРИРОДНЫЕ

Метод определения теплоты сгорания водяным калориметром

Natural combustible gases.

Method Гог determination of calorific value with water calorimeter

МКС 75.060 ОКСТУ 0271

С. 2 ГОСТ 27193-86

/ — гаюподвоя; 2 — водопровод: 3 * issoBuii счетчик: 4 — мембранный регулятор давления высокой чуистинтельное hi: 5— увлажнитель воздуха: 6— вентиль для pci улироваиин волы: 7 - не рели иной бак для иолы: S, 9 — термометр дли измерения температуры воды на вы холе; 10 — треххоловый кран для нагретой воды, И — теплообменник: 12 — термометр для измерения температуры отходящих гам»: 13 — выпускной патрубок конденсата:    14    —    шланг    тазовой горелки: IS — газовая торелка

Барометр анероид или ртутный.

Пробки резиновые со сквозным отверстием для термометров. Трубки соединительные (шланги) лая газа и воды.

4. ПОДГОТОВКА К ИСПЫТАНИЮ

4.1. Калориметр устанавливают в светлом, свободном от сквозняка отапливаемом помещении, вдали от источника тепла. Все термометры и газовый счетчик должны быть хорошо видны и прямые солнечные лучи и другие виды тепла не должны попадать на приборы и калориметр. Температура в помещении должна быть 15 ‘С — 30 'С. Во время измерения допускается колебание температуры ±1 *С.

Установку и эксплуатацию калориметра осуществляют в соответствии с инструкцией по эксплуатации.

82

ГОСТ 27193-86 С. 3

4.2.    Для теплообмена берут воду из водопроводной сети или из водяного бака, расположенного выше калориметра. Разность температур воды и воздуха в помещении должна быть не более 3 *С — 5 *С. При колебаниях давления воды в водопроводе воду следует бра гь из водяного бака.

4.3.    С помощью предварительного регулятора давления перед калориметром устанавливают избыточное давление испытуемого газа от 0.20 до 0,80 кПа.

4.4.    В зависимости от ожидаемой высшей теплоты сгорания испытуемого газа параметры горелки должны соответствовать указанным в табл. 1.

Окончательный выбор сопла горелки зависит от тепловой нагрузки калориметра.

При испытании газа с теплотой сгорания 55 МДж/м³ и выше применяют горелки специальной конструкции.

4.5.    Термометры на теплообменнике устанавливают с помощью резиновых пробок на S0 мм ниже верхней поверхности встроенных патрубков теплообменника, причем они не должны касаться дна встроенной гильзы. Для измерения температуры воды на входе и выходе из теплообменника берут термометры, ртутный столбик которых вне темлообменника имеет одинаковую высоту.

Дчя измерения температуры отходящего газа термометр помещают в середину патрубка с отходящим газом.

4.6.    Газовый счетчик регулировкой ножного винтика с помощью у ровня устанавливают вертикально и наполняют водой комнатной температуры до маркировки водослива.

4.7.    Дчя проверки герметичности газовую систему калориметра заполняют испытуемым газом в количестве, соответствующем двум оборотам стрелки газового счетчика. Систему считают герметичной, если при закрытых на входе и выходе кранах падение давления газа на газовом счетчике по истечении 5 мин не превышает 30 Па.

5. ПРОВЕДЕНИЕ ИСПЫТАНИЯ

5.1. Подключают воду к теплообменнику. Приток воды должен быть таким, чтобы увлажнитель воздуха постоянно находился под водой. Воду из теплообменника и увлажнителя воздуха отводят в систему сточных вод.

Не допускается сливать воду из патрубка для конденсационной воды.

Зажигают газ на газовой горелке, находящейся вне теплообменника. Расход газа устанавливают с помошыо установочного винта на регуляторе давления высокой чувствительности с погрешностью не более 10 % (табл. 2).

Таблица 2

Регулируя подачу воздуха, необходимо получить пламя с четким сине-зеленым ядром. После освобождения камеры сгорания теплообменника от остатков газа горелку устанавливают в нижнюю часть теплообменника.

Расход газового и водного потоков на калориметр следует устанавливать по габл. 3.

С. 4 ГОСТ 27193-86

Разность температур воды регулируют вентилем.

5.2. Для определения низшей теплоты сгорания (QJ при пересечении стрелкой газового счетчика нулевой отметки сухой и взвешенный измерительный цилиндр ставят под патрубок для сбора конденсационной воды и записывают показания счетчика.

Одновременно определяют и записывают приведенные в табл. 4 параметры.

5.3. Для определения высшей теплоты сгорания ((>„) при пересечении стрелкой газового счетчика нулевой отметки воду из теплообменника трехходовым краном направляют в сосуд для сбора воды. Во время сбора воды через равные промежутки времени проводят 10 измерений температуры воды на входе и выходе из теплообменника с погрешностью не более 0,01 *С. После прохождения через теплообменник объема газа, приведенного в табл. 2, трехходовой кран переключают в исходное положение.

Для определения высшей теплоты сгорания проводят три серии измерений. После окончания каждой серии измерений объем собранной воды взвешивают с погрешностью не более I г.

Для измерения низшей теплоты сгорания сбор конденсата прекращают посте прохождения через газовый счетчик от 30 до 60 дм³ газа и взвешивают измерительный цилиндр с конденсатом с погрешностью не более 0,5 г.

После прекращения испытания необходимо вынуть из теплообменника газовую горелку, после чего отключить газ и воду.

Значения величин, полученных по температурам воды на входе и выходе из калориметра в каждой серии измерений, используют для вычисления среднеарифметического значения температуре учетом поправки термометра.

Разность исправленных средних значений принимают за разность температур воды (Д/).

6. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

6.1. Высшую теплоту сгорания испытуемого газа ((> ^ _с), МДж/м\ при температуре 20 "С и давлении 101,325 кПа вычисляют по формуле

4.1X7 ._т и «■JO'C V, ■ /, К ■ 10UU ' J»'

где 4,187 — удельная теплоемкость воды, Дж/г ’С;

т_и — масса собранной воды, г;

At — средняя разность температур воды на выходе и входе калориметра, *С;

V_x — объем газа, сгорающий во время сбора воды, измеренный газовым счетчиком, дм’;

f„ — коэффициент поправки калориметра для высшей теплоты сгорания; определяют при калибровке калориметра, как указано в приложении I;

/ — коэффшшент поправки к показаниям газового счетчика; определяют при испытании газового счетчика с учетом погрешности его показаний в процентах по формулам: при отрицательной погрешности показаний F

/ = I + 0,01 F;    (2)

при положительной погрешности показаний F

ГОСТ 27193-86 С. 5

/ = 1 -0,01 • F\

К — коэффициент приведения объема газа к условиям температуры 20 *С и давлению 101,325 кПа; вычисляют по формуле

293(/>_д + Р, - />.) (273 + /,)• 101325 ’

где I, — температура газа в газовом счетчике, 'С;

Р_г — давление газа в газовом счетчике, кПа;

Р_й — парциальное давление водяного пара в состоянии насыщения при температуре газа в газовом счетчике. кПа (приложение 2);

Р_а — барометрическое даштение, кПа; находят по показаниям барометра с учетом поправок на температуру и высоту по формуле

Р,= Р_Ьа-5,±6,.

где Р₆ 0 — барометрическое давление, отсчитываемое по барометру, кПа;

5, — поправка к показаниям барометра в зависимости от температуры, кПа (приложение 3):

6_А — поправка к показаниям барометра в зависимости от разности высот местонахождения барометра и калориметра. кПа (приложение 4); поправку на высоту вводят, когда разность высот между калориметром и барометром больше 10 м. Значение поправки прибавляют, если барометр находится выше калориметра, и вычитают, если — ниже.

Допускается коэффициент приведения объема газа (К) находить из таблиц, если значения коэффициента были вычислены по формуле (4).

6.2. Низшую теплоту сгорания испытуемого газа Q_u I, МДж/м’. при температуре 20 “С и

I » ^с )

давлении 101,325 кПа вычисляют по формуле

где 2.454 — теплота конденсации воды при температуре 20 *С и давлении 101,325 кПа, кДж/г • *С; т_к — масса конденсата, г;

К i — объем газа, сгорающий за время сбора конденсата, измеренный газовым счетчиком, дм’; /_н — коэффициент поправки калориметра для низшей теплоты сгорания (приложение 4).

6.3. Результаты отдельных значений высшей и низшей теплоты сгорания газа округляют до 0,005 МДж/м³ (I ккал/м³).

Конечный результат (среднее значение) округляют до 0,05 МДж/м⁵ (10 ккал/м¹).

За результат испытания высшей теплоты сгорания газа принимают среднеарифметическое результатов трех параллельных определений, допускаемые отклонения которых от среднего не должны быть больше значений, приведенных в табл. 5.

Пример вычисления теплоты сгорания газа приведен в приложении 5.

6.4. Для перевода значений теплоты сгорания в килокалориях на кубический метр (ккал/м³) следует полученный результат в мегаджоулях на кубический мегр (МДж/м³) умножить на 1000 и разделить на 4.187.

85

С. 6 ГОСТ 27193-86

6.5. Теплоту сгорания газа при температуре 20 'С и давлении 101,325 кПа на теплоту сгорания при температу ре О ’С и давлении 101.325 кПа пересчитывают по формулам:

Q,

^Q\ с

ПРИЛОЖЕНИЕ I

Обязательное

КАЛИБРОВКА КАЛОРИМЕТРА

Калориметр калибруют с помощью контрольного газа.

В качестве контрольного газа используют чистый метан или природный газ с содержанием метана не менее 80 %. Состав газа определяют хроматографическим методом по ГОСТ 23781-87.

Расчетное значение высшей теплоты сгорания (Q_u р) определяют по ГОСТ 22667-82.

С тем же контрольным газом проводят определение высшей теплоты сгорания ((?„.*) с помощью калориметра и рассчитывают по формуле (1), причем /, = 1. Поправочный коэффициент калориметра для высшей теплоты сгорания вычисляют по формуле

Козффнинсн г используют во всех последующих измерениях теплоты сгорания природного газа.

Аналогично вычисляют и определяют низшую теплоту сгорания контрольного гам. Поправочный коэффициент калориметра для низшей теплоты сгорания вычисляют по формуле

Ри.р

Коэффициент f_u используют во всех последующих измерениях.

Коэффициенты /_и и /_и проверяют один раз в год или при замене измерительных средств.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 Обязательное

86

ГОСТ 27193-86 С. 7

ПРИЛОЖЕНИЕ J Обязательное

ПРИЛОЖЕНИЕ 4 Обязательное

87

С. 8 ГОСТ 27193-86

ПРИЛОЖЕНИЕ 5 Справочное

Высшая теплота сгорания (@_ц) является химической энтальпией определенного количества природного газа; получается при полном сгорании, если продукты сгорания н юбарно охлаждаются до исходной температуры и обра:юнаишаяся при сгорании вода находится в жидком состоянии.

Низшая теплота сгорания (@_и) является химической энтальпией определенного количества природного газа; получается при полном сгорании, если продукты сгорания изобарно охлаждаются до исходной температуры и образовавшаяся вода находится в парообразном состоянии.

Протокол испытания и пример вычисления высшей и низшей теплоты сгорания Q_t (20 'С) и Q_u (20 ⁴С)

Число _ время _ место испытания

обозначение испытуемого газа,_

место взятия пробы _

88

ГОСТ 27193-86 С. 9

Продолжение

Температура иолы ид виоле и выходе калориметра. "С

12 -2S2J