Опубликовано в рубрике 1.1. Отбор проб брикетов и приготовление их для лабораторных и механических испытаний производится по ГОСТ 5396-77 и ГОСТ 11130-75.
1.2. Определение плотности.
1.2.1. Аппаратура:
— линейка длиной 1 м по ГОСТ 427-75;
— штангенциркуль ШП-1 по ГОСТ 166-73;
— весы с погрешностью взвешивания не более 5 г по ГОСТ 29329-92;
— гири общего назначения по ГОСТ 7328-2001.
1.2.2. Проведение испытаний.
Для испытаний с выходного лотка пресса отбирают ленту брикета длиной 500 Мм с допуском ±100 Мм. Длину ленты брикета (X) измеряют с погрешностью не более 10 мм. Диаметр внутреннего отверстия измеряют с погрешностью 1-2 Мм. Массу отобранной пробы (М) определяют путем взвешивания с погрешностью не более 0,01 Кг.
1.2.3. Обработка результатов.
Объем пробы (0 вычисляют в кубических метрах по формуле:
(1)
Где, Ь — длина пробы, М;
^ — площадь поперечного сечения брикета, равная площади Пуансона пресса, М2
У7; — площадь внутреннего отверстия (^ = я с!2/4), М2 С! — диаметр внутреннего отверстия, М.
Плотность брикета (р) определяют в килограммах на Кубический Метр по формуле:
М
Р"~’ <2>
Где, М — масса пробы, Кг;
V — объем пробы, М.
Проводят замеры нескольких образцов (не менее двух).
Результаты вычисляют и округляют до 0,01 Кг/м . За окончательный расчет принимают среднеарифметическое, округленное до 0,01 Кг/м3. Допустимое расхождение результатов вычислений ±10 %.
1.3. Определение влажности.
Сущность метода заключается в высушивании навески брикетов в сушильном шкафу при температуре 103±2°С и вычислении потери массы взятой навески.
1.3.1. Аппаратура:
— сушильный шкаф с электрическим обогревом и терморегулятором, с отверстиями для естественной вентиляции, с устойчивой температурой нагрева 103 ± 2 °С;
^ стаканчики стеклянные (бюксы) по ГОСТ 9147-80 или алюминиевые (диаметр 30-65 лш, высота 30-60 Мм, толщина стенок
0, 5-1,0 Мм) с крышками соответствующих размеров. Стаканчики с крышками взвешивают с точностью до 0,001 г и хранят в специальных лабораторных шкафах;
^ термометр технический стеклянный ртутный по ГОСТ 2888-68 с ценой деления шкалы не более 20°С, для замера температуры в сушильном шкафу;
^ весы лабораторные 1-го — 3-го классов точности по ГОСТ 8.520-84, с гирями по ГОСТ 7328-2001;
^ эксикатор по ГОСТ 6371-73 с гранулированным хлористым кальцием по ГОСТ 450-77;
^ ложка или челнок для отбора пробы.
1.3.2. Проведение испытаний.
Лабораторную пробу измельченного брикета (размер частиц не более 3 лш), массой 5-10 г, перемешивают ложкой и размещают в предварительно взвешенную бюксу.
Бюксу без крышки с навеской брикета помещают в предварительно нагретый до температуры 103±2 °С сушильный шкаф и сушат при этой температуре в течение 4-х часов. Затем бюксу вынимают из шкафа, закрывают крышкой, охлаждают на воздухе до комнатной температуры и взвешивают. После взвешивания навески производят контрольное подсушивание в течение 30 Мин и определяют потери массы, при этом, если потери не превышают 0,01 г, сушку заканчивают и для расчета принимают последнюю массу. При потере массы более 0,01 г производят последующие контрольные просушивания, каждое в течение 30 Мин, до тех пор, пока разность в массе при двух последовательных взвешиваниях не будет превышать 0,01 г.
Все взвешивания производятся с погрешностью до 0,01 Г.
Содержание влаги определяют по формуле:
V/ = Т’ ~ т—2— ■ 100% (3)
Т2- т ’
Где, Т — масса бюксы, г;
П% и Т2 — масса бюксы с пробой, соответственно, до и после высушивания, г.
Обработку данных производят методами математической статистики.
/3,4, Определение зольности.
Сущность метода заключается в озолении навески брикетов в муфельной печи и прокаливании зольного остатка при температуре 800±25 °С.
3.4.1, Оборудование и аппаратура:
• печь муфельная с электрическим обогревом и терморегулятором;
• термопара хром-никель типа ТХА по ГОСТ 6616-94 с вторичным измерительным прибором ТРМ-1А по ТУ 4211-002-46526536-00;
• тигли фарфоровые низкой формы по ГОСТ 9147-80, № 5 или № 6;
• весы лабораторные 1-го или 2-го классов по ГОСТ 8.520-84 с гирями по ГОСТ 7328-2001;
• эксикатор по ГОСТ 6371-73 с гранулированным хлористым кальцием по ГОСТ 450-77;
• шпатель, щипцы тигельные, ложка или челнок для отбора навесок.
3.4.2, Проведение испытаний.
Лабораторную пробу измельченного брикета (размер частиц не более 3 Мм), массой 6-8 г, помещают в предварительно взвешенную тиглю, раз — мешивают штапелем или ложкой. Затем открытую тиглю ставят в муфель — щую печь, которую нагревают до температуры 800±25 °С. При этой температуре образовавшийся зольный остаток прокаливают в течение двух часов в закрытой муфельной печи.
После этого тигли с зольным остатком вынимают, охлаждают, сначала на воздухе в течение 5 Мин., а затем в эксикаторе до комнатной температуры и взвешивают.
Тигли с зольным остатком контрольно прокаливают в течение 40 Мин. при температуре 800±25 °С, и после охлаждения и взвешивания, определяют изменение массы.
Если изменения массы в сторону уменьшения или увеличения будет менее 0,005 г, то испытания заканчивают и для расчета принимают последнюю массу.
При изменении массы на 0,005 г и более тигли с зольным остатком дополнительно контрольно прокаливают (каждый раз в течение 40 минут) до тех пор, пока разность в массе при двух последовательных взвешиваниях будет менее 0,005 г.
Все взвешивания производят с погрешностью не более 0,0002 Г. Зольность брикета определяют по формуле:
3 = ^- 100,% (4)
Т»
Где, /Я/ — масса зольного остатка, Г; тн — масса навески, г.
Обработку результатов производят Методами математической статиСтики.
“ 5.5. Определение содержания коры.
5.5.7. Аппаратура:
• весы с погрешностью взвешивания не более 1 г.
5.5.2. Проведение испытаний.
Точечные пробы (не менее 3-х), массой не менее 500 г, отбирают из емкости накопления измельченной брикетировочной массы на глубине не менее 20 См от верхнего уровня, или через равные промежутки времени в процессе подачи измельченной древесины в емкость. Точечные пробы соединяют вместе, тщательно перемешивают и методом двукратного квартования сокращают до навески массой 1 ООО Г. Из навески выбирают частицы, полностью состоящие из коры. От частиц древесины с корой, кору отделяют, и присоединяют к отобранной массе.
Затем всю массу коры взвешивают с погрешностью не более 1 Г.
5.5.5. Обработка результатов.
Массовую долю коры в процентах вычисляют по формуле:
*
|
(5) |
= ■^•100 %,
Т
Где, #И] — масса коры, г;
Т — масса навески с корой, г.
Результаты вычислений округляют до первого десятичного знака.
5.6. Определение теплоты сгорания брикетов.
При горении древесины образуется зола — неорганическая часть древесины. Зольность древесины составляет в среднем 0,1-1,0 %, у древесной коры зольность несколько выше (для отдельных пород достигает 7 %). Например, зольность древесины дуба — 0,35 %, а дубовой коры — 7,2 %. На зольность влияет влажность, так сухая кора ели имеет зольность 2,1 %, влажная — 5,6 %. Древесина сучьев и ветвей образует больше золы, чем древесина ствола. Например, ветви березы при сгорании дают 0,64 % золы, а стволовая древесина — 0,16 %.
Состоит зола из кальция, натрия, калия, магния, в меньшей мере фосфора и серы и других химических элементов. Зола используется как удобрение.
Теплота сгорания — это количество теплоты, выделяющейся при
Полном сгорании единицы массы топлива. Низшую удельную теплоту сгорания (без учета теплоты, образующейся при конденсации водяных паров) можно определить по формуле Д. И.Менделеева:
|
(6) |
Он = 339 С + 1031 Н — 109 0-25 КДж/кг
Где, С, Н,0 — содержание в древесине углерода, водорода и кислорода, %;
IV — относительная влажность древесины, %
Где, Т — начальная масса образца;
То — масса абсолютно сухой древесины.
Теплота сгорания с учетом потерь на испарение воды, содержащейся в древесине, называется высшей теплотой сгорания.
Теплота сгорания единицы массы древесины почти не зависит от породы, т. к. элементный химический состав различных пород примерно одинаковый.
Теплота сгорания абсолютно сухой древесины — 19,6-23,0 МДж/кг. Теплота сгорания хвойных пород несколько выше, чем лиственных.
Теплота сгорания снижается с повышением влажности древесины и у свежесрубленной древесины она примерно в 2 раза ниже, чем у сухой. Такой характер изменения теплоты наблюдается и при сжигании древесной коры.
Так, по данным Веретенника Д. Г., теплота сгорания для коры из ели меняется следующим образом:
|
Влажность, % |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
70 |
|
Низшая теплота горения, Ккал/кг |
3723 |
3278 |
2753 |
2310 |
1824 |
1340 |
853 |
Теплота сгорания коры немного выше, чем у древесины. Например, древесина ели имеет теплоту сгорания 4798 Ккал/кг, а коры — 4853 Ккая/кг (данные Д. Г.Веретенника)’, древесина березы -4688 Ккал/кг, а кора березы — 5483 Ккал/кг (данные А. Н. Померанцева),
В основном теплота сгорания древесной коры и древесины разных пород (кроме березы) примерно одинаковые.
Низшую теплоту сгорания коры можно определить по эмпирической формуле:
TOC o "1-5" h z 6« = 19000 — 230^, КДж/кг (8)
При определении теплоты сгорания прессованного древесного топлива более рационально пользоваться формулой, учитывающей плотность прессуемого материала:
0’н = (>нхр, кДж/м3, (9)
Где, е» — теплота сгорания материала, из которой изготовлен брикет, КДж/кг р — плотность материала, Кг/м
3 —
Выражение теплоты сгорания в КДж/м позволяет уяснить физический смысл величины теплоты для древесины и прессованных изделий из древесины. Как видно из формулы (9) при постоянной удельной теплоте сгорания древесины (£?«) величина теплоты зависит от плотности сгорае-
Мого материала (р = Т/У, кг/м ).
Так, например, плотность некоторых древесных пород и коры древесины при влажности 12% составляет (кг/м3):
► Лиственница — 660;
► Ель- 445;
► Кора из ели — 730;
► Сосна — 500;
► Кора из сосны — 680;
► Береза — 630;
► Дуб-690;
► Бук — 670;
► осина-495;
► Ольха ~ 520.
Плотность влажной древесины значительно больше, например, сосна влажностью 80 % имеет плотность 740 Кг/м3.
Плотность брикетов из шнековых прессующих установок, как показывает практика, достигает значений 1100^1400 Кг/м3.
Определим низшую теплоту сгорания для древесины влажностью 10% по формуле (6):
Qh = 339×50 +1031×6 — 109×43 — 25×10 = 18199 (кДж/кг) или 4346,7 Ккал/кг.
Выразим эту величину теплоты через объем :
Q’h = 4346,7 Ккал/кг х 500 Кг/м3 = 21733,5 * 102 Ккал/м3
Где, 500 — плотность сосны влажностью 12%, Кг/м3.
Брусковые брикеты из сосны имеет теплоту сгорания:
QfH ~ 4346,7 Ккал/кг х 1200 Кг/м3 = 52160,4 х Ю2 Ккал/м3
Где, 1200 — средняя плотность брикета влажностью 10-12 %, Кг/м3.
Сравнивая эти данные видно, что в объемном выражении у брикетов из сосны теплота сгорания в 2,4 раза выше, чем у древесины сосны.
Зная удельную теплоту сгорания материала можно определить количество тепла, выделяемого при полном сгорании топлива любой массы (Т):
Q = Qn^rn, ккал (10)
Где, Qh — удельная теплота сгорания, Ккал/кг т — масса материала, Кг Наивысшая температура горения древесины может достигнуть значения 1550°С, однако из-за потерь в топке реальная температура горения древесины составляет 1000-1100 °С.
Свежесрубленная древесина влажностью 80 % имеет теплоту сгорания 6449 КДж/кг (3928,7 Ккал/кг) влажностью 100 % — 15949 КДж/кг (3809 Ккал/кг), при влажности 150 % — 14699 КДж/кг (3510 Ккал/кг). Данные рассчитаны по формуле (6).
Для сравнения приведем данные по величине теплоты сгорания других видов топлива (данные из справочника по физике), табл. 5:
|
Таблица 5
|
