WWW.DIS.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     | 1 |   ...   | 14 | 15 || 17 | 18 |   ...   | 22 |

Разработка и исследование установки приготовления композитного котельного биотоплива из отходов животноводческих ферм и нефтехозяйств

-- [ Страница 16 ] --

8) Смесь котельного композитного биотоплива с влажностью (10%, 20%, 30%, 50%), время УЗ воздействия 2 м.

использована программа OPUS позволяющая строить графики спектров и импортировать их в точечный рисунок. Для оцифровки данные спектра можно преобразовались в таблицу, на рисунках 41, 42 представлены данные спектры:

Рисунок 41 - График 1- спектр воздуха; график 2- спектр воды;

Работа с программой OPUS С помощью программы OPUS можно импортировать спектр в точечный рисунок (рис. 44).

Рисунок 44 - Импортирование спектра в точечный рисунок Есть возможность, для сравнения, загрузить несколько спектров на один экран (рис. 45).

Рисунок 45 - Несколько спектров на одном экране С помощью функции Show Parameters можно посмотреть параметры спектра (рис. 46). Для этого следует кликнуть правой кнопкой мыши по названию данного графика, в меню программы (справа).

После чего, с помощью функции Copy to Clipboard скопировать их, например, в таблицу Excel (рис. 46).

В Excel можно делать обработку данных. Для этого требуется заменить точки на запятые, т. к. Excel не понимает точек в цифрах. Далее уже в Excel можно построить данный график (рис. 46).

Так же можно составить математическую зависимость интенсивности от количества мазута. Далее по этой зависимости можно определить какое содержание мазута содержится в испытуемой пробе.

Увеличивая базу эталонных спектров можно составить такие зависимости для других интересующих нас компонентов. При этом мы получим методику определения количественного состава вещества.

Также была найдена программа - Microcal Origin. Она позволяет проводить более глубокий анализ графиков.

Данные в эту программу можно загрузить из файла Excel. Также с помощью её можно посмотреть разность графиков. Отняв от спектра эталона спектр образца, можно увидеть их отличие. Например, мы можем взять за эталон – спектр жидкости (10% мазут 90 % вода), а за образцы - спектр жидкости (20% мазут 80 % вода) и спектр жидкости (30% мазут 70 % вода) и т.д. Тогда мы сможем получить зависимость процентного содержания мазута от разности спектров. И в следующий раз, сравнивая спектр эталона со спектром исследуемого образца – из полученной разности спектров найти процентное содержание мазута.

Вот пример, как можно составить зависимость интенсивности от количества мазута. Сначала мы замеряем интенсивность у спектров с десяти процентным, двадцати процентным и тридцати процентным содержанием мазута (рис. 47).

Рисунок 48 - Зависимость количества мазута от интенсивности Используя полученные данные можно построить график зависимости количества мазута от интенсивности спектра. Чем больше экспериментальных точек будет заложено в график – тем точнее будет полученная зависимость. По этой зависимости мы можем находить количество мазута испытуемых проб (например, для спектра с интенсивностью 6.8 – количество мазута 18,5% (рис. 48)).

4.4. Количественный спектральный анализ Количественный спектральный анализ основан на том, что интенсивность спектральных линий элементов (I) зависит от концентрации (C) в пробе этих элементов. Связь между этими величинами можно представить эмпирически найденным выражением (уравнение Ломакина-Шайбе):

I = a C b, (46) где a – постоянная величина, зависящая от условий возбуждения и условий испарения вещества электродов; b – коэффициент, учитывающий реабсорбцию спектральных линий и зависящий от концентрации элемента в образце; при малых концентрациях элементов и слабых спектральных линиях, для которых самопоглощение не наблюдается, коэффициент b = 1, при увеличении концентрации эта величина уменьшается и становится менее 1.

Для экспериментов использовался атомно-абсорбционный количественный анализ.

Проводившийся на атомно-эмиссионном спектрометре с индуктивносвязанной плазмой (ИСП) iCAP 6500.

Спектрометр iCAP 6500 производства фирмы Thermo Fisher Scientific, США имеет следующие отличительные черты:

- широкий диапазон длин волн позволяет анализировать любые элементы, принципиально определяемые в спектрометрах с ИСП, в том числе алюминий по наиболее чувствительной линии 167.120 нм с одной стороны и натрий по линии 766.490 и калий по линии 818.326 нм, с другой.

- усовершенствованная оптическая система: имеет высокую оптическую эффективность, высокое разрешение во всем диапазоне длин волн спектрометра, низкие спектральные помехи и низкие пределы обнаружения элементов благодаря использованию сферических зеркал. Система позволяет проводить анализ следовых количеств элементов в сложных матрицах.

- CID-детектор (от charge-injection device – прибор с инжекцией заряда) 4го поколения – дает возможность работать в широком диапазоне, устойчив к пересыщению, имеет низкие пределы обнаружения.

- полностью автоматическая калибровка и подстройка положения линий, коррекция смещения линий, в дополнение к прецизионной термически регулируемой оптической системе, делает возможной длительную стабильность.

- возможность выбора просмотра плазмы (аксиальный или радиальный) – дает возможность анализа различных элементов в разных матрицах. Радиальный просмотр – для получения оптимальных характеристик и минимального спектрального наложения при анализе проб сложного состава, например, металлы или отработанные масла в таких областях как нефтехимия, геохимия и металлургия. Использование горелки с двойным просмотром (Duo) дает возможность более гибко подходить к созданию методов анализа и получать чрезвычайно низкие пределы определения при аксиальном и уменьшение эффектов наложений при радиальном просмотре.



Атомно-эмиссионный спектрометр iCAP 6500 оснащен оптической системой Эшелле с перекрестной дисперсией с возможностью комплектации одновременно призмой и дифракционной решеткой. Оптическая схема состоит из двух отделов. В спектрометре используется оптическая система с ортогональной предоптикой, что уменьшает оптические потери и увеличивает количество излучения, попадающего на детектор. Предоптика служит для передачи излучения от плазмы и предварительной его фокусировки. При использовании горелки с возможностью двойного наблюдения (Duo) для получения изображения в радиальном наблюдении используется дополнительный оптический путь, который собирает излучение из отверстия в торце горелки и фокусирует изображение на входную оптику. Аксиальный или радиальный луч с помощью управляемого зеркала (коллиматора) направляются системой предоптики через одну из щелей на двухходовую призму и далее на решетку Эшелле. После монохроматора излучение через ту же призму попадает с помощью зеркала на детектор. Таким образом, получается двухмерная дисперсионная картинка, где одна ось отображает порядок рассеяния, а вторая – длину волны.

Весь оптический блок является термостатируемым, что предотвращает возникновение ошибок, связанных с градиентом температуры. Выбор типа наблюдения (аксиальный или радиальный) осуществляется в программном обеспечении при создании метода и является полностью автоматизированным.

При этом кроме полностью радиального или аксиального наблюдения, существует возможность установки автоматического выбора или выбора разного типа наблюдения для разных линий в одном методе анализа.

Рисунок 49 - Атомно-эмиссионный спектрометр с индуктивно-связанной плазмой Рисунок 50 Полный спектр элементов пробы Рисунок 51Спектр элемента Рисунок 52.Полный спектр элементов:хром ( Cr),железо (Fe), марганец (Mn), Рисунок 53.Спектр молибдена (Мо) и никеля (Ni) Рисунок 54.Спектр серы (S),кальция (Ca),железа (Fe),ванадия (V),никеля (Ni), Рисунок 55 Спектр серы (S),кальция (Ca),железа (Fe),ванадия (V),никеля (Ni), Рисунок 56 Спектр стронция (Sr), железа (Fe),, цинка (Zn).

4.5. Расчет горения жидкого композитного биотоплива Расчет процессов горения полученного жидкого композитного биотоплива осуществляется с помощью материального баланса.

Материальный баланс горения топливной смеси выражает количественные соотношения между исходными веществами (биотопливо, воздух) и конечными продуктами (дымовые газы, зола, шлак), а тепловой баланс — равенство между приходом и расходом теплоты. Для жидкого композитного биотоплива материальный и тепловой балансы рассчитываем на 1 кг топлива, для газообразной фазы — на 1 м3 сухого газа при нормальных условиях (0,1013 МПа, О °С). Объемы воздуха и газообразных продуктов также выражают в метрах кубических, приведенных к нормальным условиям [132].

При сжигании жидкого композитного биотоплива горючие вещества окисляются с образованием оксидов различной степени окисления.

Стехиометрические уравнения реакций горения углерода, (а, б) водорода (г) и серы (в) можно записать так [124,129,130]:

б) С+(1/2)·О2=СО;

г) H2+(1/2)·О2=H2О;

При теоретическом расчете объемов воздуха и продуктов сгорания примем, что все горючие вещества окисляются полностью с образованием только оксидов с наивысшей степенью окисления (реакции а, в, г).

Из уравнения (а) следует, что для полного окисления 1 кмоль углерода ( кг) расходуется 1 кмоль, т. е. 22,4 м3, кислорода и образуется 1 кмоль (22,4 м3) оксида углерода. Соответственно для 1 кг углерода потребуется 22,4/12 = 1,866 м кислорода и образуется 1,866 м3 СО2. В 1 кг топлива содержится Сp/100 кг углерода. Для его горения необходимо 1,866·Сp/100 м3 кислорода и при сгорании образуется 1,866 Сp/100 м3 CO2.

Аналогично из уравнений (в) и (г) на окисление горючей серы (s = 32), содержащейся в 1 кг топлива, потребуется (22,4/32) Spл/100 м3 кислорода и содержащегося в 1 кг топлива, потребуется 0,5·(22,4/2,02) Нp/100 м3 кислорода и образуется (22,4/2,02) Нp/100 м3 водяного пара.

Суммируя полученные выражения и учитывая кислород, находящийся в топливе ( ), после несложных преобразований получим формулу для определения количества кислорода, теоретически необходимого для полного сжигания 1 кг твердого или жидкого топлива, м3/кг:

В воздухе содержится кислорода примерно 21 % по объему, поэтому количество воздуха, теоретически необходимое для полного сжигания 1 кг топлива м3/кг, составляет:

В процессе полного горения с теоретически необходимым количеством воздуха образуются газообразные продукты, которые состоят из CO2, SO2, N2 и H2O оксиды углерода и серы являются сухими трехатомными газами. Объединим их и обозначим через RO2 = CO2 + SO2.

При горении твердых и жидких топлив теоретические объемы продуктов соответствующих компонентов в топливе и воздухе.

Объем трехатомных газов в соответствии с уравнениями (1, а и б) Теоретический объем азота равен объему азота, поступившему с воздухом, т. е.

Теоретический объем водяного пара, м3/кг, складывается из объема, полученного при горении водорода, равного (22,4/2,02)·(Hp/100), объема, водяного пара, м3/кг; в = 1,293 кг/м3 — плотность воздуха, dв = 0,01 — содержание влаги в воздухе кг/кг.

й получим:

При паровом распылении мазута теоретический объем водяного пара кг/кг.

Суммарный теоретический объем продуктов сгорания, м3/кг:

Действительный объем воздуха V может быть больше или меньше теоретически необходимого, подсчитанного по уравнениям горения. Отношение действительного объема воздуха V к теоретически необходимому V0 называется коэффициентом расхода воздуха = V/V0. При 1 коэффициент расхода воздуха обычно называется коэффициентом избытка воздуха.

Определение оптимального значения коэффициента избытка воздуха в топке будет зависеть от технических его характеристик, способа сжигания, конструкции топки, способа образования горючей смеси и др.

Объем продуктов сгорания будет больше теоретического за счет азота, кислорода и водяного пара, который содержится в избыточном воздухе. Так как воздух не содержит трехатомных газов, то их объем не зависит от коэффициента избытка воздуха и остается постоянным, равным теоретическому, т. е.



Pages:     | 1 |   ...   | 14 | 15 || 17 | 18 |   ...   | 22 |
 




 
© 2013 www.dis.konflib.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.