laboratorijske vjezbe

МАШИНСКИ ФАКУЛТЕТ

БАЊА ЛУКА

ПОГОНСКИ МАТЕРИЈАЛИЛабораторијске вјежбе

ШКОЛСКА СТУДЕНТ

2008/2009

ВЈЕЖБА БР. 1

Анализа воде(Одређивање ph вриједности воде,проводљивости, алкалитета

воде и садржаја кисеоника у води)

УВОДСа горивима и мазивима, индустријска вода чини основну групу погонских материјала, на којима се заснива не само техничка дјелатност већ и цјелокупна човјекова активност.Вода,као што је познато,представља драгоцијену супстанцу која у природи служи за одржавање цјелокупног живота, а у индустријској примјени се користи на више начина:

Као непосредан носилац енергије Као радна материја Као средство за хлађење и загријавање Као сировина( у прехрамбеној индустрији) Као извршилац одређеног технолошког поступка

Подјела воде, уопште може се извршити на више начина:

атмосферсka

површинска

подземна

поријекло намјена поступак

хигијенско санитарна

котловска

расхладна

за прање

погонска

природна

чиста

мека

дестилована

кондензована

деминерализована

отпадна

вода

САСТАВ ВОДЕ

Хемијски чиста вода представља, једињење водоникa и кисеоника, који се у води могу наћи како у облику молекула( првенствено), тако и у облику дисоцираних водоникових и хидроксилних јона. Мада се налази у огромним количинама, потпуно чисте воде у природи нема. Природна вода садржи извјесну количину примјеса, које се , у зависности од намјене, морају у већој или мањој мјери одстрањивати.

Примјесе у води се могу разврстати у три групе и то:

1.механичке

Механичким примјесама сматрају се честице чија је величина већа од 110-7 m. Првенствено се налазе у води у лебдећем стању. Током времена, уколико им је густина већа од густине воде, грубе механичке примјесе се таложе. Ове примјесе чине воду мутном, а састоје се у основи из пијеска, глине и других честица минералног или органског поријекла. У воду доспијевају спирањем тла од стране атмосферских падавина, отапањем снијега и леда или ерозијом ријечних корита. Уколико је концентарција лебдећих честица мања од 5 mg/dm3, природна вода се сматра прозирном.

2.колоидне

Колоидне примјесе су реда величине (1 до 100)10-9 m.Не таложе се ни у току веома дугачког временског интервала.У природним водама у колоидном стању налазе се неорганске (једињења силицијума, алуминијума, гвожђа, и др.) а такође и органске материје, настале распадањем животињских и биљних организама.

3.растворене

Растворене примјесе у води чине молекули и јони растворених соли, гасова, киселина и база.Растворене примјесе су величие мање од 110-9 m.

1.ОДРЕЂИВАЊЕ ph ВРИЈЕДНОСТИ

У хемијски чистој води налазе се молекули воде и дисосовани јони. Познато је да киселине у води дисосују на јоне H+ i OH-. Код хемијски чисте воде однос дисосованих јона је исти, на t=250C концентрација је CH=COH=10-7 .

Концентарација H+ јона у знатној мјери одређује агресивност воде да изазове корозију.Ради једноставнијег изражавања уведена је као мјерило киселости раствора pH вриједност. Ова вриједност представља водоников експонент, односно негативан декадни логаритам концентарације водоникових јона

pH= - log cH

Концентарције водоникових јона могу расти од 10-7 до 100,односно опадати од 10-7

до 10-14, а то се види из јонског производа воде. То значи да се pH вриједност воде и

водених раствора може кретати у границама од 0 до 14. Оптимална pH вриједност за воду која се користи у котливским постројењима је од 8.5 – 9.5.

pH вриједност 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Реакција раствора

Јако кисела Слабо кисела неутрална

Слабо базна Јако базна

Ph вриједност показује да ли је нека вода кисела,базна или неутрална. Вода ће имати киселу реакцију уколико је ph<7, а базну уколико је ph>7. Вриједност ph-а броја биће утолико мања, уколико је вода киселија, утолико већа, уколико је вода више базна. Вода ће бити неутралан за ph=7. За одређивање ph вриједности воде користе се тракице за анализу ph, за различита подручја ph вриједности. На основу промјене боје на материјалу тракице очитава се ph вриједност воде.Ова анализа не даје тачне резултате, већ служи оријентационо када је потребно брзо добити резултате. За прецизну анализу користе се ph-метри.

За анлизу се користи узорак градске воде за пиће.Вода за пиће мора реаговати неутрално до слабо алкално(ph = 7,0 -7,4) јер киселе воде нагризају водоводне цијеви, док алкалне воде стварају талог. Ph вриједност се може брзо мијењати као резултат хемијских, физикалних или биолошких реакција у узорку воде, те одређивање треба обавити у што краћем року,а најкасније 24h након узимања узорка. Метода је примјењива у свим врстама вода: подземној,површинској и отпадној води. Подручје мјерења је од ph 3 до ph 10, уз стандардну девијацију мјерења од 0,05 или нижу.

Апаратура:

1.Стаклена чаша волумена 500 ml

2.Термометар с подјелом скале од 0,5˚C

3.ph –метар с могућношћу одређивања од 0,01 ph јединице

4.Стаклена и референтна електрода;умјесто њих може се користити комбинована ph електрода

Реагенси:

1.Декарбонизована вода, прокухана дестилована или дејонизована вода за разређивање пуферских отопина

2.Стандардна пуферска отопина. Користити примарну пуферску отопину или отопине калиј-хидрогентартарата,KHC4H4O3;калиј-хидрогенфталата,C6H4(COOH)(COOK) ; фосфата (Na2HPO3 + KH2PO4) ; боракса(Na2B407 X 10H2O) ;натриј-карбоната(Na2CO3) и натриј-хидрогенкарбоната (NaHCO3)

3.Референтни електролити, електролитне отопине које одговарају референтној електроди.

Поступак:

Мјерењу ph вриједности предходи калибрација уређаја пуфером познате ph вриједности. Изабрати стандардну пуферску отопину с ph вриједношћу приблжној вриједдности ph узорка воде, те измјерити температуру пуфера.Извршити корекцију температуре на ph метру, те помоћу пуфера регулисати ph-метар на ph пуфера на тој температури. Узорак се узима из посуде у часу помоћу гумене цијеви или уз предходно испирање чаше узорком воде. При узимању узорка потребно је избјегавати вртложење узорка , а мјехуриће ваздуха уклонити лаганим протресањем чаше. Прије мјерења ph вриједности испитиваног узорка, електроду треба пажљиво испрати дестилованом водом, а затим узорком. Измјерити температуру узорка и подесити ph –метар према измјереној температури. Уронити електроду у узорак и лагано вртити чашу око електроде.Систем се треба стабилизовати прије почетка очитавања, а мјерење траба обавити најмање два пута. Између мјерења електроде треба држати у дестилованој води. ph вриједност се изражава на двије децимале, уз обавезно назначавање температуре при којој је извршено одређивање.

Резултат мјерења:

Ph= 7,45 при температури од 24OC

2.ОДРЕЂИВАЊЕ ЕЛЕКТРИЧНЕ ПРОВОДЉИВОСТИ

Чиста вода сама по себи је лош проводник електричне струје.Ова особина се мијења оног тренутка када се у води нађу растворене соли, киселине (и) или базе.Повећање електричне проводљивости овакве воде посљедица је дисоцијације, односно појаве јона. Проводљивост воде зависи од присутних K⁺ јона.

Ова метода обухваћа мјерење електропроводљивости воде и њезине реципрочне вриједности –електричног отпора.Температура утиче на електропроводљивост која варира око 2% на 1˚С. Стандардна температура одређивања елктропроводљивости је 25˚С. Одређивање треба да буде на наведеној или што ближој температури.Узорци са ниском ph вриједношћу показују велику електропроводљивост због високе еквивалентне проводљивости водоникових јона.

Апаратура:

1.Инструмент за мјерење електропроводљивости

2.Електроде,платинске електроде;друге врсте електрода допуштене су за рутинске лабораторијске вјежбе

3.Термометар, прецизности ±0,1 ˚С, за рутинска мјерења прецизности ±0,5˚С

4.Водено купатило, с могућношћу одржавања температуре 25,0 ˚С ± 0,1˚С , за рутинске анализе 25,0 ˚С ± 0,5˚С

Реагенси:

1.Вода за припрему отопина и разрјеђења, двоструко дестилована или дејонизована вода;електропроводљивости γ₂₅≤0,1mS/m

2.Калиј-хлорид, стандардна отопина (А),с (KCI)=0,1 mol/l; електропроводљивости отопине на 25˚С γ₂₅=1290mS/m

3.Калиј – хлорид, стандардна отопина(B), с (KCI)=0,01 mol/l; електропроводљивости отопине на 25˚С γ₂₅=141mS/m

4.Калиј- хлорид, стандардна отопина (C), с (KCI)=0,001 mol/l; отопину приредити разрјеђивањем отопине B прије самог мјерења.Електропроводљивост отопине на 25˚С γ₂₅=14,7mS/m

5.Платина,отопина. Отопити 1,5 g хидроген- хексахлороплатине (IV) хексахидрата (H2PtCl6 X 6H2O) у 50 ml водене отопине коja садржи 0,0125g оловног ацетата [Pb(C2H3O2)₂]

Поступак:

Апаратуру припремити према упуству произвођача.Потребно је знати константу електроде коју обично даје произвођач.Уколико константа електроде није позната, потребно ју је одредити помоћу стандардних отопина калиј-хлорида. Одређивање електропроводљивости проводи се урањањем електроде у узорак воде и очитавањем добивене вриједности са скале инструмента.За прецизно одређивање, мјерење се проводи када узорак и електрода при мјерењу имају температуруод 25,0˚С ± 0,1˚С.

Резултат мјерења:

= 385 mS/cm

3.ОДРЕЂИВАЊЕ ТВРДОЋЕ ВОДЕ

Тврдоћа воде је основна карактеристика воде, која одређује могућност њене примјене и дефинисана је садржајем растворених соли калцијума (Ca) и магнезијума (Mg) у води. Разликујемо:

1.Укупну тврдоћу (UT)која представља садржај свих соли калцијума и магнезијума растворених у води

2.Карбонатну или привремену тврдоћу (КТ) која представља садржај калцијумових и магнезијумових бикарбоната (Ca(HCO3)2 и Mg(HCO3)2) растворених у води, који се термичким путем могу одстранити из ње.

3.Некарбонатну или сталну тврдоћу (NT) која представља садржај соли калцијума и магнезијума које се не могу термичким путем одстранити из воде.

Да би се могла мјерити тврдоћа воде и упоређивати воде различитих тврдоћа, установљена је јединица за тврдоћу воде, која је дата најчешће преко тзв. "степена" тврдоће. У употреби су њемачки степен тврдоће (°d, °n, °dH),француски (°f) и енглески степен тврдоће (°e).

Један њемачки степен тврдоће (°d) има вода, која у једном dm3 садржи 10 mg CaO или 17.85 mg CaCO3 или еквивалентну количину MgO тј. 7.19 mg.

Међусобан однос наведених јединица дат је у табели:

Јединица тврдоће °d °f °e

1 њемачки степен(°d) 1 1.79 1.25

1 француски степен(°f) 0.56 1 0.70

1 енглески степен(°e) 0.80 1.43 1

3.1 Одређивање карбонатне тврдоће воде

Карбонатна тврдоћа се одређује титрацијом узорка воде стандардним раствором минералне киселине( најчешће 0,1 mol/L HCL) уз индикатор метилоранж.

Реагенси:

1.стандардни раствор HCL (0,1 mol/L )

2.метилоранж

Поступак:

Отпипетира се 100ml воде у Ерленмајер тиквицу од 300 mL, дода се 1-2 капи индикатора и титрира раствором HCL (0,1 mol/L ) до прелаза боје из жуте у наранџасту. Утрошени милиметри хлороводоничне киселине при титрацији, помножени са фактором 2,8 дају нам вриједност карбонатне тврдоће у њемачким степенима тврдоће. У посматраном експерименту утрошено је 3,6 ml хлороводоничне киселине.

Прорачун:

Tk=3.61.02412.8=10.32[°n]

10241- фактор раствора

Kk=10.3217.85=184.212[mgCaCO3/L]

3.2 Одређивање укупне тврдоће воде

Укупна тврдоћа се одређује титрацијом узорка воде раствором динатријумове соли етилендиамин-тетрасирћетне киселине –EDTA( трговачки назив III) који са јонима калцијума и магнезијума у алкалној средини образују растворна хелатна комплексна једињења. Титрација са комплексоном III уз индикатор ериохромерно Т представља најбржи и најтачнији поступак.

Реагенси:

1.раствор K III (6,65 g/L)

2.ериохромерно Т-чврсти

3.пуфер- амонијачна смјеса

Поступак:

У ерленмајер тиквицу од 300ml отпипетира се 100ml воде и дода из бирете одређена количина раствора HCL(0,1 mol/L), односно количина која је потрошена за одређивање KT уз 5ml више. Проба се стави гријати и од момента када прокуха, куха још 5 минута. Садржај у тиквици се охлади на 50oC, дода 10ml пуфер раствора ( да би се постигла pH–вриједност између 10,0 и 10,1), а потом на врху кашичице индикатора. Одмах се титрира раствором К III до прелаза боје из вино-црвене у плаву. Трајање титрације не

смије бити дуже од 5 минута, рачунајући од момента додавања пуферног раствора. Утрошени ml раствора KIII(6,65 g/L), непосредно дају укупну тврдоћу у њемачким степенима.

Прорачун:

При титрацији испитиваног узорка воде утрошено је 12,2 ml комплексона III, вриједност укупне тврдоће у (°n) је:

Tu=12.2 [°n]

Tu=12.217.85=217.77 [mgCaCO3/L]

3.3 Одређивање некарбонатне тврдоће (NT)

Некарбонатна тврдоћа се израчунава из података за укупну и карбонатну тврдоћу:

Tu=Tk+T

Tn=Tu-Tk=12.2-10.32=1.88[°n]

4.ОДРЕЂИВАЊЕ АЛКАЛИТЕТА ВОДЕ

Алкалитет воде потиче од присуства у води јаких и слабих база,као и соли слабих киселина(сода,бикарбонати, амонијак,хидразин, фосфати,силикати и др.).Алкалитет представља мјеру способности воде да неутралише јаке киселине у води. По дефиницији, алкалитет представља количину соне или сумпорне киселине потребне да при титрацији 1 литра воде неутралише јаке и слабе базе и др., што се утврђује промјеном боје индикатора. Мјери се помићу два индикатора фенол-фталеина - p -алкалитет и метил оранжа – m – алкалитет. p -алкалитет мјери присутност само јона база, док m – алкалитет утврђује укупни алкалитет воде.

4.1 Одређивање p -алкалитета

Р-алкалитет одређује се титрацијом одређене запремине узорка воде стандардним раствором HCl (0.1mol/l) уз индикатор фенолфталеина(прелазна тачка око pH=8.3).

Реагенси:1.стандардни раствор

2.фенолфталеин

Поступак:

Отпипетира се 100ml узорка у ерленмајер тиквицу од 300ml, дода неколико капи фенолфталеина и уколико се раствор обоји у ружичасто, титрира стандардним раствором HCl до нестанка боје.

Прорачун:

c=0.00 x F(HCl)c=0.00

pA (mgCaCO3/l) = ml x c x 50 x 10

pA=0,00

4.2 Одређивање m-алкалитета(МА)

m -алкалитет се одређује титрацијом одређене запремине узорка воде стандардним раствором HCl (0,1 mol/L) уз индикатор метилоранж (прелазна тачка pH= 4,6).

Реагенси:

1.стандардни раствор HCl (0,1 mol/L)

2.Метилоранж

Поступак:

Истом узорку, након одређивања р-алкалитета,дода се 1-2 капи метилоранжа и настави титрација раствором HCl (0,1 mol/L) до прелаза боје из жуте у наранџасту. Укупан утрошак раствора киселине за 100 ml воде представља М-алкалитет.

Прорачун:

mA (mgCaCO3/l) = ml x c x 50 x 10

VHCl = 3.45 ml

mA (mgCaCO3/l) = 3.45 ml x c x 50 x 10

c = 0.1 x F(HCl)c = 0.1 x 1.00235

c = 0.100235

5.ОДРЕЂИВАЊЕ РАСТВОРЕНОГ КИСЕОНИКА У ВОДИ

Приликом одређивања кисеоника у води користи се електрода која је осјетљива према молекулском кисеонику из ваздуха. Прије мјерења, мора се баждарити у односу на кисеоник из ваздуха. Анализом се добијају велике осцилације резултата, с ′ тога је доста непоуздано.

Због корозивног дејства на лим О2 и СО 2 се дегазацијом уклањају из воде. Класична метода анализе воде је ВИНКЛЕР метода која дуже траје у односу на анализу са електродом.

Према растворљивости у води гасови се могу разврстати у три групе:

1.лако растворљиви (CO2, NH3, H2S, HCl, Cl2, SO2, SO3)

2.средње растворљиви(кисеоник и азот)

3.тешко растворљиви(водоник,угљен-моноксид, метан и други угљоводоници)

Количина растворених гасова у води зависи од температуре, притиска, афинитета гаса према води и евентуално од присуства других гасова у води. Што је температура виша, количина растворених гасова у води биће мања. Што је парцијални притисак гаса већи , количина растворених гасова у води биће већа.

mA = 172.905 mgCaCO3/l

ВЈЕЖБА БР.2

Гранулометријска анализа(Одређивање гранулометријског састава заданог узорка

Конструкција кумулативног гранулометријског дијаграма)

УВОД

У процесној индустрији проводи се класирање чврстих сипких материјала прије или послије процеса ситњења на више класа крупноће.Класе крупноће одређују се горњом односно доњом границом величине зрна. Класирање се може провести сијањем или класирањем у струји медија. Класирање сијањем заснива се на класирању по величини зрна а проводи се помоћу перфорираних површина(сита). Класа која заостаје на ситу означава се са (+), а она која пролази са (-).

Грануломеријска анализа се проводи сијањем на низу или серији сита од којих је свако сљедеће са мањим отворима. Добијене фракције са сваког сита се важу а њихов удио у односу на укупну количину анализираног материјала изражава се у процентима (%). Резултати анализе приказују се табеларно или графички у виду гранулометријских дијаграма.

За ситовну анализу се примјењују различите серије стандардних нормираних сита, које се састоје од низа сита која се међу собом разликују по величини отвора (очица) за тзв. модул сита. Серије стандардних нормираних сита служе за провођење гранулометријске анализе, којом се тачно утврђује састав сипког колектива честица по величини, тј.гранулометријски састав. Добијени резултати се приказују гранулометријским кривама.

Интегрална (кумулативна) гранулометријска крива за дати колектив сипких цестица показује колики би проценат од дате количине могао проћи кроз сито назначено на апсциси.

Апарат за гранулометријску анализу:

Лабораторијски апарат за гранулометријску анализу је аутоматско сито колекције сита ДИН- серије са тресилицом. Овај механички уређај за просијавање састоји се од електромотора(1) и сита причврћених за округле рамове (2) која се постављају и причвршћују једно изнад другог. Прво сито одозго, покрива се поклопем (3), док посљедње налијеже на цијели рам који је са доње стране затворен (4). Цио систем од пет сита је причвршћен за еластичне спиралне опруге (5). Спиралне опруге омогућавају осцлаторно кретање сита које изазива мотор преко ексцентра са доње стране. Прије укључивања апарата, врши се вагање 150 g узорка угља. Узорак који се анализира сипа се у тањем слоју на прво сито са највећим окцима. При просијавању просјев пролази кроз све финија сита, да би најзад оно што је прошло и кроз најфиније сито у датој комбинацији сита доспјело у суд са затвореним дном. Овај материјал се скупља како би се у новој комбинацији још гушћих сита поново изложило просијавању.

Резултати гранулометријске анализе сипких материја приказују се као у табели.

Табела 1.Резултати гранулометријске анализе 150g угља послије уситњавања

ОТВОР СИТА(mm)

КЛАСА КРУПНОЋЕ (mm)

МАСА (g) УДИО КЛAСЕ (%)

КУМУЛАТИВНО(%)

0,50 +0,50 39,5 26,33 26,330,315 -0,50 + 0,315 41,20 27,46 53,790,25 -0,315 + 0,25 21,5 13,33 68,120,20 -0,25 + 0,20 20,20 13,46 81,58

0,125 -0,20 +0,125 19,20 12,8 94,38-0,125 + 0,0 9 6 100,00

Σ150,00 Σ100,00

Након гранулометријске анализе, на основу добијених резултата, конструише се кумултивни гранулометријски дијаграм. Кумулативни дијаграм за предходно мјерење приказанје на следећој слици:

kumulativno [%]

do [mm]

ВЈЕЖБА БР.3

Техничка анализа горива(Одређивање садржаја хигроскопне влаге,пепела,горљивих

испарљивих материја, коксног остатка и сумпора)

УВОД

Поред елементарне анализе, која је неопходна за низ топлотних прорачуна , за оцјену могућности адекватне примјене једног горива, а нарочито чврстих користи се тзв. техничка анализа. Техничка анализа се заснива на термичком разлагању масе горива(процесу који прати све видове коришћења угља) при чему се добијају испарљиве и неиспарљиве материје. С обзиром на сложеност материје чврстих горива, и у испарљивом и у неиспарљивом дијелу горива налазимо гориве и негориве компоненте.

Основни подаци техничке анализе горива су:

- Садржај грубе и хигроскопне влаге- Садржај горљивих испарљивих материја - Садржај негорљивих неиспарљивих материја ( пепела)- Садржај коксног остатка

1.ВЛАГА

Влага се у гориву јавља у три вида: као груба, хигроскопска и конституциона. У гориву се налази још од праматерије или доспијева касније квашењем.Влага заједно са минералним материјама чини спољни баласт, и као таква је непожељна. Она умањује топлотну моћ горива,јер се на њено испаравање троши дио топлоте настао сагоријевањем горивих компоненти горива.Снижава температуру продуката сагоријевања, а повећава трошкове транспорта.

1.1 Одређивање садржаја хигроскопне влаге

Хигроскопна влага представља влагу коју садржи узорак сув на ваздуху(аналитички узорак), а губи се при даљем сушењу на 105-110оС. Ова влага се налази у порама горива па чак и у међумолекуларним просторима, па се због тога често назива „унутрашња“ или „ капиларно-кондезована“ влага. Утицај ове влаге на особине горива је исти као и грубе влаге, мада је збод обично мање количине у гориву он нешто мањи.

Поступак:

Одређивање хигроскопске влаге врши се из узорка који се припреми након одређивања грубе влаге. У посудици за вагање изваже се 1 g припремљеног узорка( са тачношћу од 0,1 mg) и суши се у сушионику на 105°C. Сушење траје најмање 90 минута, након чега се затворена посудица пренесе у ексикатор, хлади и важе.

Подаци:

Маса посудице + узорак = 34,8739 g

Маса празне посудице = 33,8719 g

Маса узорка угља = 1,0020 g

Резултат:

Маса осушеног угља + посудица= 34,7980 g

Маса празне посудице = 33,8719 g

Маса угља након сушења = 0,9261 g

Прорачун:

VH(%) =[(M-M1)/M] * 100

M – маса угља прије сушења у g

M1 – маса угља након сушења у g

VH(%) =[(1,0020 – 0,9261)/1,0020] * 100

VH(%) = 7,58 %

2.ПЕПЕО

Пепео представља смјешу оксида минералних материја , који остају послије потпуног процеса сагоријевања свих горивих материја из горива и послије завршетка свих трансформација минералних материја, које се дешавају на повишеним температурама. Минералне материје као баластни дио горива смањују топлоту сагоријевања и топлотну вриједност,отежавају сагоријевање, изазивају губитке горива и топлоте, повећавају трошкове транспорта и др. На повишеним температурама пепео омекшава, а у извјесним случајевима се, зависно од састава, и топи.У оваквом стању пепео се лијепи на грејне површине ометајући размјену топлоте.

Поступак:

Пепео се одређује од угља сухог на зраку. Од припремљеног узорка изваже се око 1g ( са тачношћу од 0,1 mg) у предходно ижарен и изваган лончић и жари у пећи. Жарење се врши постепено до 200°C ( ради испаравања влаге), а потом се температура повећа до 750°C. Жарење траје око 1h. Након жарења лончић се хлади у ексикатору и важе.

Подаци:

Маса лончић + узорак = 33,2166 g

Маса празног лончића = 31,6659 g


Резултат:

Маса ижареног угља + лончић = 32,1458 g


Маса угља након жарења = 0,4799 g

Прорачун:

P(%)=M1*100/M

М – маса остатка у лончићу након жарења у g

M1 – маса угља прије жарења у g

P(%)=0,4799*100/1,5507

P(%)= 30,95 %

На основу одређеног садржаја пепела и хигроскопске влаге, могуће је израчунати садржај продуката сагоријевања формулом:

Sm(%) = 100-(P+VH)

Sm(%) = 100 – ( 30,95 – 7,58)

Sm(%) = 61, 47 %

3.ОДРЕЂИВАЊЕ ГОРИВИХ ИСПАРЉИВИХ МАТЕРИЈА И КОКСНОГ ОСТАТКА

Гориве испарљиве материје обухватају испарљиви угљеник, водоник, кисеоник и азот. Количина зависи од старости угља тј. што је угаљ старији количина је мања. Са већом количином горивих испарљивих материја побљашава се упаљивост горива, убрзава сагоријевање, издужује се пламен и тд. Количина и састав горивих испарљивих материја од највећег су значаја за коришћење горива и једна од основних величина техничке подјеле угља.

Коксни остатак представља неиспарљиви дио горива, састављен од неиспарљивог угљеника (Cfix ) и минералних примјеса са својима карактеристикама указује на могућност и област примјене једног угља, као и понашање угља при сагоријевању.

Поступак:

Од предходно припремљеног узорка одваже се 1 g (са тачношћу од 0,1 mg) и пренесе у платински лончић са поклопцем који добро затвара. Затворени лончић са угљем жари се на удаљености од 60 mm изнад Бунзеновог пламеника, чији пламен мора бити дугачак 180mm ( или у пећи на 900°C ). Жарење траје 7 минута. При сагоријевању гасови излазе испод руба поклопца. Након 7 минута лончић се скине са пламена, хлади у ексикатору и мјери.

Подаци:

Маса лончића + узорак = 31,9991 g



Резултат:



Маса остатка након жарења = 0, 5564 g

Прорачун:

K(%) = M1*100/M гдје је

M1-маса остатка након жарења у g

M- маса почетног узорка у g

K(%) = M1*100/M

K(%) = 0,5564*100 / 1,0000

K(%) = 55, 64

На основу одређеног садржаја коксног остатка могуће је израчунати садржај неиспарљивог угљеника према обрасцу:

Cfix = K-P = 55,64 – 30,95

Cfix = 24,69 %

Садржај испарљивих материја одређује се из формуле:

Im = Sm-Cfix

Im = 61,47 – 24,69

Im = 36,78 %

4.СУМПОР

Сумпор се у горивима јавља у виду горивог и негоривог. Негориви сумпор током сагоријевања прелази у пепео и не утиче на својства горива. Гориви сумпор се јавља као органски и пиритни. И поред тога што сагоријевањем сумпора настаје одређена количина топлоте, присуство сумпора у горивима је крајње непожељно. И у елементарном стању сумпор и у облику једињења, сумпор дјелује кородивно а продукти његовог сагоријеваеа ду шкодљиви за живи свијет. У угљу се одређују три врсте сумпора:

- Укупни сумпор- Сагорљиви сумпор- Везани сумпор(сумпор у пепелу)

Органски везани сумпор, а дијелом и сулфидни при сагоријевању прелазе у SO2

ослобађајући топлоту, док сулфатни сумпор заостаје у пепелу. Укупни сумпор представља збир неорганског и органског сумпора. Сагорљиви сумпор се добије као разлика укупног сумпора и сумпора у пепелу.

4.1 Укупни сумпор

Реагенси:

1.Eschka смјеса ( 2 дијела MgO и 1 дијела безводног Na2CO3 )

2.Раствор H2O2, 3 % - ни или бромна вода

3.HCl,концентрована

4.Раствор BaCl2, 10 % - ни

Поступак:

Укупан сумпор се одређује по методи Eschka. У порцулански лончић одмјери се 1g угља (са тачношћу од 0,1 mg) који је предходно самљевен тако да потпуно пролази кроз сито од 900 отвора на 1 cm². Потом се измјеша са 3 g Eschka смјесе и мјешавина покрије се још 1g Eschka смјеше. Овако припремељен узорак се жари док се не изврши потпуно сагоријевање угља.Жарење почиње у хладној пећи и температура се постепено повећава све док не постигне 800°C. Вријеме жарења износи 3 часа. При крају жарења маса се може промјешати ижареном платинском иглом да би органска супстанца боље сагоријевала.Црни дјелићи несагоријелог угљеника нестају мијешањем , што показује крај разлагања. При том сав угаљ сагори, а сумпор прелази у сулфит и сулфид:

3S + 3Na2CO3 + 3MgO = Na2SO3 + 2Na2S + 3MgCO3

Охлађен садржај лончића квантитативно се испере са 150 ml вруће воде у чаши од 400 ml. Потом се дода 20 ml 3 %-ног раствора H2O2 (или 10-20 ml бромне воде) и куха неколико минута. При томе се сулфит и сулфид оксидишу до сулфата:

Na2S + 4Br2 +4H2O = Na2SO4 + 8HBr

Na2SO3 + Br2 + H2O = Na2SO4 + 2HBr

Раствор се проциједи у чашу од 400 ml, а остатак испере врућом водом. Потом се пажљиво закисели са 2-3 ml конц. HCl и даље куха све док се вишак H2O2 или бромне воде не одстрани. Формирани сулфат се таложи додавањем 10 ml 10 %-ног раствора

BaCl2 , који треба да буде загријан на 95 - 100°C. Раствор BaCl2 додаје се брзо раствору сулфата уз јако мијешање и остави на топло. Након 1-2 h, раствор се филтрира кроз филтер папир (плава трака) и пере врелом дестилованом водом до негативне реакције на хлоридни јон. Талог се суши и жари у порцеланском лончићу на 800°C до константне масе.

Подаци:




Резултат:




Прорачун:

Su (%) = (M1*0.1317*100)/M

M1-маса BaSO4 у g

M- маса почетног узорка у g

Su (%) = (M1*0.1317*100)/M

Su = (0,5487*0.1373*100)/1.0020

Su = 7,52 %

4.2 Везани сумпор

Реагенси:

1.Смјеса HCl и HNO3 (1:1)

2. NH4Cl, крути

3.NH4OH, конц.

4.Раствор BaCl2, 10%-ни

5.Раствор метил-црвеног

Поступак:

Од припремљеног узорка одваже се око 5 g угља (са тачношћу од 0,1 mg) у порцелански лончић и сагори у пећи. Настали пепео се раствори у 20 ml смјесе HCl и HNO3 (1:1),кува и испари до сува. Суви остатак се раствори у 50ml кључале дестиловане воде, прокува, дода 1g NH4Cl и неколико капи метил-црвеног. Потом се жељезо и алуминијум исталоже на вруће додатком раствора NH4OH (1:1) до појаве жутог обојења. Врућ раствор се филтрира, филтрат закисели помоћу HCl, а сулфатни јон исталожи додатком 10 %-ног раствора BaCl2 као што је описано у пропису за укупни сумпор.

Подаци:




Резултат:




Прорачун:

Sv (%) = M1*0.1373*100/M

M1-маса BaSO4 у g

M-масапочетног узорка у g

Sv (%) = M1*0,1373*100/M

Sv = 0,4122*0,1373*100/5,0109

Sv = 1,13 %

4.3 Сагорљиви сумпор

Израчунава се из укупног и везаног сумпора према обрасцу:

Ss = Su-Sv

Ss = 7,52 – 1,13

Ss = 6,39 %

ВЈЕЖБА БР.4

Одређивање топлотне моћи горива

УВОД

Топлотна моћ је најважнија карактеристика горива јер дефинише количину топлоте коју је могуће искористити у термоенергетским процесима. Горња топлотна моћ се дефинише као количина топлоте која се добија потпуним сагоријевањем јединице количине горива при следећим условима:

1.угљеник и сумпор из горива налазе се у облику својих диоксида у гасовитом стању док до оксидације азота није дошло

2.Продукти сагоријевања горива доведени су на температуру коју је гориво имало на почетку (20°C)

3.вода,која у продуктима сагоријевања потиче од влаге из горива и од сагорјелог водоника, преведена је у течно стање

Доња топлотна моћ представља количину топлоте која се ослободи потпуним сагоријевањем јединице количине горива под идентичним условима 1 и 2 , с том разликом да се вода у продуктима сагоријевања остаје у парном стању

Топлотна моћ се обиљежава симболом "H" при чему индекси "g" i "d" одређују горњу односно доњу топлотну моћ. Димензија топлотне моћи проистиче из односа количине топлоте и количине материје (kJ/kg). Материје које у себи не садрже водоник и влагу немају горњу и доњу топлотну моћ – обе вриједности су међусобно једнаке Hg = Hd . Топлотна моћ се може одредити експериментално – сагоријевањем припремљеног узорка у тзв.калориметрима и рачунски на основу података елементарне или техничке анализе горива. Експерименталне методе одређивања топлотне моћи омогућавају најтачније утврђивање њене вриједности. Најчешће кориштени уређаји за одређивање топлотне моћи су калориметри са бомбом (за чврста и течна горива) и калориметри типа Junkers (за течна и гасовита горива). Одређивање топлотне моћи у калориметру са бомбом врши се при константном притиску а у Јункерсовом апарату при константној запремини.Резултати одређивања топлотне моћи при константном притиску и запремини се мало разликују.Одређивање горње топлотне моћи чврстих и течних горива у калориметру са бомбом заснива се на потпуном сагоријевању одмјерене количине горива у атмосфери кисеоника при повишеном притиску. Количина топлоте настала сагоријевањем предаје се околном медијуму – води. Мјерећи масу воде и њен пораст температуре и знајући специфичну топлоту воде, можемо , уз одговарајуће поправке на топлотне губитке, одредити насталу количину топлоте. Дијељењем ове количине топлоте, количином горива од које је настала, добијамо топлотну моћ. Доња топлотна моћ – топлотна вриједност , одређује се на основу познате , израчунате предходно, горње топлотне моћи садржаја водоника и влаге у испитиваном узорку горива.

Поступак:

У лончић се одмјери количина припремљеног узорка, која омогућује пораст температуре околне воде 2-3 (°C). Послије мјерења, жица за иницијално паљење урони се својим једним дијелом(средином најчешће) у узорак, а њени крајеви повежу са одређеним дијеловима поклопца бомбе. У бомбу се затим ставља 5 ml чисте воде у циљу разблажавања евентуално насталих киселина. Бомба се затим затвара и пуни кисеоником до притиска од 3 (MPa) без одстрањивања ваздуха. Овако припремљена калориметријска бомба ставља се у калориметарску посуду са водом. У калориметаској посуди налази се тачно одмјерена, увијек иста, количина воде чији ниво, послије стављања бомбе у њу,обезбјеђује потпуно потапање бомбе. Приликом ових припрема треба водити рачуна да разлика температура воде у калориметарској посуди и тијелу калориметра не буде већа од 0.5°C и да се обезбиједи добро заптивање калориметарске бомбе, односно да бомба не испушта кисеоник.

Послије постављања прикључка за довод електричне енергије на горњем дијелу поклопца бомбе и затварања тијела калориметра дводијелним поклопцем, пуштају се у рад електрична мјешалица и сигнални уређај. Десет минута послије укључивања мјешлице почиње се са очитавањем температуре свакогг минута, при чему се мора сваких 10 секунди прије очитавања прецизни термометар лагано протрести.Очитавање температуре врши се у три периода:почетном, главном и завршном. Почетни период представља временски интервал у коме се температура очитава од почетка испитивања до паљења узорка горива. Он обично траје 5 минута и има 5 очитаних температура, осим ако средње одступање температурне промјене није веће од 0.01(°C/min). У том случају треба очитавање температуре наставити у току сваког минута све док се не задовољи предходни услов. Задња очитана температура у почетном периоду истовремено представља и прву очитану вриједност темпертауре у главном периоду,јер се истовремено, притискивањем дугмета на командној плочи усијава жица за паљење, која, у атмосфери кисеоника пали припремљени узорак горива.Главни период почиње од тренутка паљења узорка горива и траје до постизања максималне температуре. Током главног периода се и даље сваког минута врши пражњење и биљежење температуре. Уколико је до паљења дошло температура почиње нагло да расте. Читање температуре са предввиђеном тачношћу неће бити могуће у првих неколико мјерења главног периода, с обзиром да се температура стално мијења – расте, што је посљедица интензивне размјене топлоте између продуката сагорјевања и околне воде. Послије одређеног времена температура све слабије расте и ускоро по постизању максималне вриједности долази до њеног пада.Очитавање се настављаи даље, при чему се почетак завршног периода односно крај главног периода дефинише температуром од које за 5 узастопних једноминутних очитавања средње одсупање промјене темратуре за 1 минут није веће од 0.001°C.По завршеним очитавањима у задњем периоду искључују се електрична мјешалица и сигнални уређај, одстрањује дводијелни поклопац и прецизни термометар.Калориметарска бомба се вади из калориметарске посуде, испуштају продукти сагоријевања и послије отварања, провјерава да ли је сагоријевање

оставрено у потпуности. Сагоријевање се сматра потпуни, онда када на зидовима бомбе нема трагова чађи, а у лончићу заосталог, несагорјелог угљеника.

Калориметар са бомбом:

1.калориметарска бомба2.водено купатило 3.постоље бомбе4.уређај за паљење5.термометар6.мјешалица7.водени омотач са двоструким зидовима

ВЈЕЖБА БР.5

Анализа течних горива и мазива(Одређивање криве испаравања, тачке паљења, густине и

вискозности течних горива)

УВОД

Течна горива налазе велику примјену у свим областима захваљујући својим особинама и преимућствима у односу на чврста горива. У поређењу са њима течна горива посједују, у општем случају:

Високу топлотну моћ Мали садржај баласта Мање топлотне губитке при сагоријевању Већу универзалност пру коришћењу Лакоћу регулисања процеса сагоријевања Могућност транспорта цјевоводима на велика растојања

Ипак,посједују и одређене мане, које се огледају у :

Лакој упаљивости и експлозивности Стварању електростатичког напона Тешком одстрањивању емулговане воде Отровности неких течних горива и др.

Према поријеклу,течна горива се дијеле на природна и прерађена горива.

1.ОДРЕЂИВАЊЕ КРИВЕ ИСПАРАВАЊА

Једна од најважнијих карактеристика моторних бензина је испарљивост. То је карактеристика која директно утиче на образовање смјеше горива и ваздуха па тиме и на рад мотора, како у условима његовог покретања- стартовања тако и у условима већ покренутог мотора. Уколико је испарљивост недовољна, отежано је стартовање мотора при ниским спољним температурама, продужава се вријеме потребно за загријавање мотора, неједнака је расподјела горива по цилиндрима, возило слабије убрзава и тд. Са друге стране, сувише испарљив бензин може у условима виших температура околине да доведе до појаве мјехурића пара горива у систему за напајање горивом што опет може да поремети количину горива коју би требало да да карбуратор и у крајњем случају изазива нерегуларан рад или прекид рада мотора.

Течна горива су смјеса великог броја угљоводоника , за које је утврђено да испаравају у одређеном температурном интервалу.При њиховом испаравању неће доћи до преласка цјелокупне масе у парно стање на једној одређеној температури. Постепеним загријавањем доћи ће до издвајања и преласка у парно стање најприје угљиководоника са најнижом температуром кључања, а затим редом све тежих и тежих. Ако настале паре кондезују и ако се при томе забиљежи температура, добија се крива испаравања горива или крива дестилације.

Најважнији продукт који се добија атмосферском дестилацијом нафте је бензинска фракција које се издваја у распону температура од 50оС до 200 оС. Тачније, лаки бензини 50-100 оС, средњи бензини 100-150 оС и тешки бензини 150-200 оС.

Важне температуре за бензин су температуре на којима испари 10 %, 50% и 90 % горива. Бензин треба да има најмање 10 % лаких дестилата до 75 оС које омогућавају лако паљење мотора (нарочито зими ). Међутим, због пара које се образују у водовима ка мотору , та количина се мора ограничити. Бензин не смије имати пуно ни тежих фракција, јер тада настаје слаба мјешавина гасова.

Апаратура:

1.Енглерове дестилационе тиквице 250 ml

2.термометар (0/300 оС)

3.кондезатор( обично Либигово хладило дужине 60 cm)

4.мензура 100 mL за хватање дестилата

Поступак:

100 ml узорка горива сипати у тиквицу за дестилацију, која се затвори чепом са термометром. Термометар се постави тако да горња ивица живиног резервоара буде на висини бочне цијеви тиквице. Бочна цијев тиквице споји се са кондезатором. Испод доњег дијела кондезатора постави се мензура за хватање дестилата. Купатило се напуни средством за хлађење и почне се равномјерно загријавање дестилационог балона и то таквом брзином да права кап дестилата падне између 5 и 10 минута. Ова температура се означава као почетак дестилације. Очитава се вриједност температуре на сваких 10 mL добијеног дестилата. Као крај дестилације биљежи се највиша очитана температура . Након хлађења тиквице, неиспарњиви остатак са дна треба издвојити и измјерити. Разлика између полазне количине узорка и збира дестилата представља дестилациони губитак. Резултати се представљају табеларно и графички.

Апаратуру за испитивање чине:

- термометар- кондензатор (Libig)- балон- ерленмајер- пламеник (Bunzen)- троножац

Табела 1. Ток одређивања криве испаравања

Количина дестилата[% vol] Температура дестилације [°C]Почетак дестилације 35

5 3810 4220 4830 6340 7550 8760 9370 9780 10090 102

Крај дестилације 105принос

дестилациони остатакдестилациони губитак

93.50 %5.80 %0.70 %

Добијени дијаграм криве испаравања на основу извршеног мјерења:

2.ОДРЕЂИВАЊЕ ТАЧКЕ ПАЉЕЊА ТЕЧНИХ ГОРИВА ПО MARCUSSON-у

Постоје три карактеристичне температуре паљења за погонске материјале:

- температуре паљења,

- температуре горења и

- температуре самозапаљења.

Температура паљења је најнижа температура до које треба загријати гориво у стандардној апаратури,да би се паре горива у смјеси са ваздухом запалиле принешеним пламеном,а да при томе не дође до наставка изгарања.

За одређивање тачке паљења постоје двије основне методе:

- по Marcusson- у отворени лончић,за уља са тачком паљења изнад 100OC,

- по Pensky –Martens – у затворени лончић за моторна и ложива уља са тачком паљења испод 100OC.

2.1 Метода по Marcusson - у

Уређај за паљење чини метална цијев (пламеник) на чијем крају је избаждарени горионик,а на други крај је прикључена на боцу са гасом.Пламеник се може покретати око осовине у хоризонталној равни тако да пламен дужине 10 mm пролази тачно изнад површине уља.Посуда са узорком има V=50 ml и пуни се до ознаке.Температура се постепено повећава помоћу електричног гријача,тако регулисаног да расте 3oC u min. Када се уоче прве појаве пара,смањи се загријавање на 1-2 oC у min. За сваки пораст температуре од 1oC пламен се приближи површини уља и опет одмакне.Темепература код које се смјеса уљних пара и ваздуха први пут кратко запали је тачка паљења.

Апаратура за одређивање тачке паљења уља

(По MARCUSSON-у)

1.троножац2.пјешчано купатило3.лончићу који сипамо узорак4.термометар који је од зида удаљен 2 mm5.гијач6.уређај за паљење

Резултат:

вријеме [min] температура [°C]1 282 343 40

4 505 586 657 728 769 79

10 8211 Темп.паљења 84

Дијаграм добијен на основу испитивања:

3.ОДРЕЂИВАЊЕ ГУСТИНЕ ТЕЧНИХ ГОРИВА

Сам податак о густини мазива нема већег значаја при оцјени квалитета горива али се у пракси много користи код различитих прорачуна,као нпр.код прерачунавања масе у запремину,кинематичке у динамичку вискозност,код топлотне моћи и др.Густина

зависи од двије величине стања:температуре и притиска.Код течних горива и мазива,пошто се ради о нестишљивим материјама,може се усвојити да густина не зависи од притиска,него само од температуре.

ЗБОГ ТОГА ЈЕ НЕОПХОДНО УЗ ВЕЛИЧИНУ ГУСТИНЕ НАВЕСТИ И ТЕМПЕРАТУРУ НА КОЈОЈ ЈЕ ГУСТИНА МЈЕРЕНА!

Одређивање густине материје може се извести на неколико начине:

- ареометром,

- пикнометром (Gey-Lussac-им и Jaulmes-им термометром) и

- Mohr-Westphal-овом (Mor-Vastfalovom) вагом.

У пракси се користе прве двије методе,а трећа се користи када је потребно густину одредити на повишеним температурама (на 100 oC).

3.1. Ареометарски

Ареометар је тијело цилиндричног облика,које је на доњем,ширем крају отежано,а на горњем,ужем дијелу има мјерну скалу.Код неких изведби ареометра између горњег и доњег дијела може бити уграђен и термометар.Принцип рада ареометра заснива се на сили потиска,која се јавља када се ареометар стави у течност чија се густина мјери.За одређивање густине користи се комплет од једног грубог и више финих ареометара (подјела на скали 1/100),гдје сваки од њих мјери један опсег густине.

Поступак:

У посуду довољне дубине и ширине да ареометар не додирује зидове суда,пажљиво се сипа узорак,а затим се спушта груби ареометар и сачека да се умири.У пресјеку повришине течности и ареометра треба очитати бројчану вриједност финог ареометра који треба одабрати.Поступак се понови са финим ареометром.Пошто густина зависи од температуре,потребно је термомретром измјерити температуру узорка у тренутку одређивања густине па је према прилиженом обрасцу прерачунати на жељену температуру или одмах узорак термостатирати на жељену температуру и на тој температури вришити мјерење густине.

20 = t + a(t - 20)

T (OC) - температура погонске материје у моменту мјерења густине

t - густина измјерена на температури t

20 - густина на температури 20OC

a – корекциони коефицијент

Ареометар:

Резултат:

Испитивни узорак бензина има густину 660 – 700 [kg/m3] на температури од 24оС

3.2 Одређивање густине помоћу пикнометра

Пикнометар је посуда запремине 25 или 50 mL са два отвора.Један отвор служи за сипање материје којој се мјери густина и затвара са затварачем на којем се налази термометар.Други отвор (цијев) је пиезометријска цијев и она нам показује до које границе сипамо материју и затвара се са затварачем у облику конуса.Рад са пикнометром такође захтијева строго одржавање и контролисање температуре узорка уља или неког другог испитиваног узорка.

Одређивање густине узорка помоћу пикнометра одређене запремине изводи се:

- изваже се сув и празанпикнометар (m1)- затим се напуни раствором непознате густине (ςx) - термостатирати раствор на задату температуру tx

- добро обрисати и посушити папирним убрусом - извагати напуњен пикнометар са вагом тачности ±0.1mg (m2)- из добијених резултата израчуна се густина раствора ςx

ςx = (m2- m1) / V [g/cm3]

m2 – маса пикнометра са узорком (g)m1 – маса празног пикнометра (g)V –позната запремина пикнометра

Уколико се та температура разликује од уобичајених температура на којима се густина даје, што је углавном случај, потребно је извршити прерачунавање густине на температури t на једно од уобичајених температура. За прерачунавање на 20OC користи се следећ релација:

ς20 = ςt + a(t - 20)

T (OC) - температура погонске материје у моменту мјерења густинеςt - густина на радној температури ς20 – густина на 20 оСa –корекциони коефицијент.

4. ОДРЕЂИВАЊЕ ВИСКОЗНОСТИ ТЕЧНИХ ГОРИВА

Вискозност представља величину унутрашњег отпора (трења) које се јавља у флуиду при његовом струјању под дејством вањских сила.У идеалном случају вискозност зависи само од притиска (p) и температуре (Т).Настала вискозност се означава као динамичка вискозност (ŋ) и дефинише као однос смичућег напрезања (τ) и брзине смицања (S). Све течности које се понашају према овом закону,названом Newton-овим, означавају се као њутновске течности.Најчешће је у пракси у употреби јединица 1mPas.Однос динамичке вискозности и густине назива се кинематичка вискозност (v).

ПРИ ДЕФИНИСАЊУ ВЕЛИЧИНЕ ВИСКОЗНОСТИ НЕКОГ ТЕЧНОГ ГОРИВА ИЛИ МАЗИВА МОРА СЕ НАВЕСТИ ТЕМПЕРАТУРА ПРИ КОЈОЈ ЈЕ ВРШЕНО ИСПИТИВАЊЕ!

ЗАШТО?

Вискозност мазивних уља опада са порастом температуре брзо и по одређеној законитости.Са порастом температуре температуре слабе међумолекулске силе у течности.Према томе,вискозно-температурном понашању,прије свега код мазивних

уља која своје функције треба да испуњавају у веома широкој температурној области.На вискозно-температурно понашање се може утицати додавањем адитива,тј.побољшивача IV или синтетских компоненти.То је допринијело да је вискозно-температурно понашање неког мазивог уља постало важан показатељ квалитете.Када се говори о горивима,вискозност као физичка величина најзначајнија је код дизел горива и мазута.Од величине вискозитета зависи ефикасност распршивања горива,што утиче на процес сагоријевања,вијек трајања мотора и сл.

4.1 Најпознатије методе

Развијене су различите и многобројне методе за одређивање вискозитета,а најширу примјену у пракси имају методе,а тим и апаратуре,које су засноване на следећим принципима:

- мјерање времена протицања одређене количине течности кроз отвор кратке цијеви или капилару;(мјере кинематичку вискозност)

- мјерење времена продирања тијела одређеног облика и масе кроз испитивану течност;(падајућа кугла,даје динамичку вискозност)

- мјерење обртног момента потребног за обртање цилиндра или диска у испитиваној течности при сталној брзини (v=const.) или обрнуто;

- мјерење времена пригушења осцилација неког тијела у флуид

4.2 Најпознатије апаратуре

4.2.1.Вискозиметар по Енглеру

Овим вискозиметром се не одређује апсолутни вискозитет,већ се пореди брзина истицања одређене количине флуида на одређеној температури и исте количине воде на температури 20 oC и изражава се у Енгелеровим степенима (ОЕ).Услијед низа конструктивних недостатака ова метода није прецизна као друге па се степени Е не дају прерачунавати,јер би се добила природно већа течност него што је у ствари.Из наведених разлога то је ознака вискозности која се данас,по закону,не смије користити,а и непогодна је као подлога за прорачуне.

Поступак:

У унутрашњи суд успе се 200 cm3 испитиваног уља, које је загријано на температури испитивања. Када се на излазној цијеви појави капљица мјерене течности вади се дрвени затварач и мјери вријеме истицања кроз отвор. Поступак се понови са водом. Вискозитет се рачуна у степенима Енглера а рачуна се по образцу:

Vt = Tуља / Tводе 20°C

Вискозиметар по Енглеру:

Апаратура:

1.унутрашњи суда за уље

2.спољашњи суд за воду

3.термометри

4.ручна мјешалица

5.суд у који истиче вода

4.2.2.Вискозиметар по Hőppler-у

Вискозиметар по Hőppler-у мјери динамичку вискозност (ŋ) помоћу времена продирања тијела сферног облика кроз испитивану течност по Стоксовом обрасцу. За стационарно кретање сферног тијела кроз вискозну течност добија се слиједећи израз за динамичку вискозност:

=k (1 - 2) [cP]

k –констанат која зависи од карактеристика тијела и дужине пређеног пута [cm2/s2]

1 – густина материјала сферног тијела [g/cm3]

2 – густина испитиване течности на температури одређивања вискозности [g/cm3]

-вријеме падања тијела (куглице) на путу од 100 mm [s].

Инструмент се сасоји од мјерне гранулисане цијеви нагнуте под углом 10 о у односу на вертикалу.Око те мјерне цијеви налази се плашт,кроз који струји вода (или нека друга течност)сталне температуре,а која долази из термостата.Купатило је везано за обртно постоље.Мјерно подручје вискозиметра је доста широко од 0,01 до 1000 000 сР.

Поступак:

Течност којој мјеримо вискозност сипамо у мјерну цијев и ставимо одговарајућу куглицу. Затим се затвори апаратура да не улази ваздух. Вискозиметар се постави у

хоризонтални полозај и прикњучи термостат. Када се температура плашта устали окрене се вискозиметар за 180°. Штоперицом се мјери вријеме падања куглице. Мјерење се понавља минимално 4 пута.

Вискозиметар по Hőppler-у:

4.2.3.Капиларни вискозиметри

Капиларни вискозиметри - поуздано мјере кинематску вискозност помоћу стаклених капилара.Поступак се састоји у мјерењу времена (у секундама) потребног за протицање одређене запремине узрока под утицајем гравитационе силе између маркираних тачака на стакленој капилари.Тачно измјерено вријеме истицања помножити са константом вискозиметра.У зависности од очекиваног подручја вискозности испитиваног флуида примјењују се разни типови ових вискозиметра.Па тако за област:

- од 0,5 до 20000mm2/s користи се вискозиметар по Kannon-Fenske-у,

- до 100 000mm2/s препоручује се вискозиметар по Ubbelohde-у

- постоје још вискозиметри по Ostwald-у,по Dőring-у

ВЈЕЖБА БР.6

Анализа састава гасова

УВОД

Познавање састава продуката сагоријевања или димних гасова неопходно је за процјене ефикасности кориштења енергије код пећи и котлова и за рационално управљање процесом сагоријевања. Сувише велике количине кисеоника у продуктима сагоријевања посљедица су лоше регулисаног односа гориво/ваздух,а то доводи до повећања губитака енергије са димним гасовима. Сувише мале количине кисеоника праћене су појавом угљен-мониксида и водоника, продуката непотпуног сагоријевања.

У оба случаја непотребно се повећава потрошња горива. Анализе димних гасова могу се радити периодично , ради контроле и подешавања односа гориво/ваздух,или континуално. У случају да постоје уређаји за континуалну анализу димних гасова, могуће је, поред праћења квалитета процеса сагоријевања, остварити и допунско континуално подешавање односа гориво/ваздух. Допунски регулациони круг у систему довода ваздуха, повезан са континуалном анализом продуката сагоријевања,омогућава стално прилагођавање количине ваздуха промјенама квалитета горива и режима рада пећи или котла.Искуства индустријски развијених земаља показала су да се примјеном контиуланих анализатора могу остварити уштеде горива у висини од 3 до 5 % на постројењима малих и средњих снага.

Други важан разлог за анализу димних гасова, поред уштеде енергије, је одређивање емисије загађујућих компоненти. Одређују се:

- компоненте битне за процјене ефикасности сагорјевања : O2, CO2, CO, и CmHm

- компоненте битне за контролу емисије: SO2, NO, NO2, NOX, CO

1.1.Принципи мјерења

Због великог броја гасова који су интересантни за праксу, али и због веома различитих услова мјерења, користе се различите физичке или физичке-хемијске методе за мјерење концентрације појединих гасова у гасним смјесама. Најстарији, али и веома поуздан начин мјерења је апсорпција гасовите компоненте чија се концентарација одређује. За апсорпцију сваке од компоненти користе се хемикалије чији је састав прецизно дефинисан. Овај принцип се користи код периодичних мјерења и захтијева узимање узорка гаса из димног или радног простора уређаја. Најпознатији апарат за одређивање удјела CO2, O2, и CO у димним гасовима по овом принципу је „ORSAT“. Хемијским методама се такође одређују , примјеном стандардних поступака, и концентарције Cl, SO2 и других гасова.

За континуалне анализе које данас доминирају у контроли индустријских процеса, користи се више метода. Најраспростарњеније су недисперзивна инфрацрвена зрачења (NDIR) и недисперзивна ултравиолетна апсорпција (NDUV) . Апарати који користе NDIR заснивају се на појави да само гасни молекули са различитим атомима апсорбују инфрацрвена зрачења таласних дужина у опсегу 2,5 до 14,0 µm. Зависно од таласних дужина на којима је апсорпција инфрацрвеног зрачења посматраног гаса посебно изражена, филтрима се из овог опсега издваја само веома узани дио спектра и користи за одређивње концентарције. На овај начин се могу одређивати концентрације следећих гасова: CO, CO2, SO2, CH4, гасовитих угљоводоника, NO, N2O, H2O, паре различитих органских једињења и растварача, и др.

Мање селективна, али довољно прецизна метода, заснива се на појави да поједни гасови имају различите релативне топлотне проводљивости. Ова метода се користи за

континуално мјерење концентрације, али прије свега водоника, чија је топлотна проводљивост на 100°C у односу на ваздух 572 (за ваздух је нула), али се користи и за друге гасове као што су CO2, SO2, NH3, Cl2, HCl, и др.

Једна од метода која се користи за континуално мјерење концентрације кисеоника у димним гасовима заснива се на парамагнетским својствима молекула кисеоника. Гас који садржи кисеоник прпушта се кроз јако магнетско поље. Неуниформно магнетско поље утичена скретање молекула кисеоника( или молекули мијењају магнетско поље), што се на различите начине региструје у инструменту, а пропорционално је концентрацији кисеоника у гасу. Поред кисеоника, и неки други гасови могу се одредити на сличан начин.

Електрохемијске ћелије се користе у инструментима предвиђеним обично за периодична мјерења. Ћелије се састоје од електрода између којих је електролит. Молекули гаса који долазе до катоде, кроз електролит отпуштају јоне до аноде. Генерисана ЕМС је пропорционална концентрацији гаса. Након одређеног времена ћелија се замјењује новом. Овако се мјери концентрација гасова O2, CO, SO2 и тд.

Инструменти за анализе гасова који раде према описаним принципим могу се основи подијелити у двије групе:

1.инструменти који захтијевају узимање узорка гаса(континуално, или периодично)

2.инструменти који се постављају директно на димни канал или димњак и раде без узроковања гасова.

Гасови који се узимају из димног канала не уводе се директно у анализатор, него се пречишћавају складу са захтијевима инструмента. Анализатори које се најчешће срећу у пракси су:

- анализатор „ORSAT“

- анализатор са електрохемијским ћелијама

- анализатор MAGNOS

- анализатор са недисперзивном инфрацрвеном апсорпцијом (NDIR)

Анализа димних гасова насталих сагоријевањем мазута у пламеноцијевном котлу (са циљем добијања водене паре) у фабрици „Витаминка“ показала је следеће резултате:

- температура просторије 36 °C- температура гасова 219 °C- CO2 11.4%

- O2 7.7 % - SO2 1774 mg- CO 0 .00 mg- NO2 0.00 mg- NO 345 mg- NOX 315 mg- HC 0.12%- qA 10.4%- ламбда (λ) 1.6%

laboratorijske vjezbe

Documents