Назначение
Калориметры бомбовые автоматические с лазерным поджигом 5E-C5808j (далее - калориметры) предназначены для измерений энергии сгорания твердых и жидких топлив, в том числе угля, кокса, нефти, нефтепродуктов.
Описание
Принцип действия калориметра заключается в определении энергии сгорания пробы топлива путем сжигания ее в среде сжатого кислорода. Количество тепла, выделившегося при горении, пропорционально величине удельной энергии сгорания сжигаемого вещества и его массе.
Проба исследуемого вещества помещается в калориметрическую бомбу, которая размещается в калориметрическом сосуде, автоматически заполняющемся водой перед началом опыта. Калориметрический сосуд находится в изотермической жидкостной оболочке калориметра, выполняющей функции активной изоляции калориметрической системы (калориметрического сосуда с бомбой) от внешних тепловых воздействий. Температура калориметрической оболочки в процессе проведения опыта поддерживается постоянной.
В результате выделения энергии при протекании процесса горения вещества температура воды в калориметрическом сосуде повышается. Регистрация изменений температуры сосуда осуществляется встроенным датчиком температуры, мгновенные показания которого формируют массив измеренных данных. Подъем температуры сосуда рассчитывается программным обеспечением калориметра путём обработки массива единичных значений температуры с учетом поправки на теплообмен сосуда и оболочки.
Расчет итогового результата - удельной энергии сгорания исследуемого вещества -проводится программным обеспечением калориметра с учетом данных о подъеме температуры калориметрического сосуда, массы навески исследуемого вещества и заранее известным энергетическим эквивалентом калориметрической системы.
Энергетический эквивалент - теплоемкость калориметрической системы -определяется в процессе градуировки калориметра путём сжигания навески стандартного образца (меры удельной энергии сгорания для бомбовой калориметрии).
Работа калориметров бомбовых автоматических с лазерным поджигом 5E-C5808j может проводиться в изопериболическом и динамическом режимах. Динамический режим предполагается для проведения оценочных измерений с формированием краткого массива измеренных данных при ускоренном проведении калориметрического опыта.
Взвешивание пробы, помещение ее в тигель и бомбу, проверка и анализ продуктов сгорания после окончания калориметрического опыта осуществляется вручную, заполнение и выпуск кислорода из бомбы, помещение бомбы в корпус калориметра, также подача и циркуляция воды в калориметрическом сосуде проводится автоматически.
Калориметры бомбовые автоматические с лазерным поджигом 5E-C5808j выполнены моноблочными и представляют собой пластмассовый калориметрический блок со встроенным микропроцессором, позволяющим осуществлять управление измерениями энергии сгорания топлива и осуществлять обработку данных. Блок термостатирования также встроен в корпус калориметрического блока: автоматическая система перекачки воды из калориметрической системы в изотермическую оболочку и резервуар термостата обеспечивает ее непрерывное охлаждение в сериях долговременных измерений.
Калориметрический блок является основой калориметра, содержащей конструкционные элементы калориметрической системы, предназначенные для проведения калориметрического анализа: дисплей для настройки конфигураций и отображения данных, калориметрическая бомба, калориметрический сосуд, блок термостатирования,
измерительные электронные схемы, датчики аварийных сигналов, управляющий микроконтроллер и интерфейс связи с ПК. Общий вид калориметров бомбовых с лазерным поджигом 5E-C5808j представлен на рисунке 1. Заводской номер калориметра наносится в цифровом виде на оцинкованную табличку, расположенную на боковой стенке калориметра, для обеспечения идентификации каждого экземпляра средства измерений и сохранности номера в процессе эксплуатации (рисунок 2). Доступ к внутренним частям калориметра опломбирован. Нанесение знаков утверждения типа СИ и поверки на СИ не предусмотрено.
Рисунок 1 - Общий вид калориметра бомбового автоматического с лазерным поджигом 5E-C5808j
Место нанесения заводского номера
Рисунок 2 - Место нанесения заводского номера
Программное обеспечение
Калориметры бомбовые автоматические с лазерным поджигом 5E-C5808j оснащены автономным и встроенным программным обеспечением (ПО).
Автономное ПО калориметров бомбовых автоматических с лазерным поджигом 5E-C5808j «5Е-С5808» устанавливается на персональном компьютере, входящем в комплект поставки калориметров, и работает под управлением операционной системы Microsoft Windows. Разделение ПО на отдельные модули и/или исполняемые файлы с выделением метрологически значимой части не предусмотрено (все ПО «5E Calorimeter Analysis System» считается метрологически значимым).
Автономное ПО является неотъемлемой частью калориметров, обеспечивает их работоспособность, и выполняет следующие операции:
- управление работой калориметров путём взаимодействия со встроенным микроконтроллером калориметрического блока посредством двунаправленного интерфейса RS-232;
- автоматическое считывание заводских номеров используемых калориметрических бомб в процессе опыта;
- обработка измеренных данных калориметрических экспериментов, расчет конечных результатов;
- представление результатов (архивирование, печать протоколов измерений, импорт массивов данных в файлы форматов «база данных», «электронная таблица»);
- обмен информацией с микроаналитическими лабораторными весами по интерфейсу RS-232, получение значений массы навески исследуемого вещества для последующих расчетов;
- вывод информационных и аварийных сигналов;
- предоставление возможности управления двумя калориметрическими блоками одной модификации при помощи одного ПК.
Встроенное ПО осуществляет функции сбора, отображения и передачи измерительной информации.
Метрологические характеристики калориметров бомбовых автоматических с лазерным поджигом 5E-C5808j нормированы с учетом влияния программного обеспечения.
Дистрибутив ПО «5Е-С5808» предоставляется на электронном носителе в комплекте поставки калориметра, установочный пакет является единым для всех модификаций калориметров. При установке ПО модуль установки производит обмен информацией с микроконтроллером калориметрического блока для диагностики его состояния и исправности.
Уровень защиты ПО «5Е-С5808» и измерительной информации
от непреднамеренных и преднамеренных изменений в соответствии с п. 4.5 документа Р 50.2.077-2014 соответствует уровню защиты «средний».
Микропрограмма (прошивка) внутреннего микроконтроллера калориметрического блока имеет полную защиту от преднамеренных или непреднамеренных изменений, реализованную изготовителем на этапе производства (система защиты микроконтроллера от чтения и записи).
Идентификационные данные программного обеспечения приведены в таблице 1.
Таблица 1 - Идентификационные данные ПО
| Идентификационные данные (признаки) | Значения |
| Автономное ПО | Встроенное ПО |
| Идентификационное наименование ПО | 5Е-С5808 | Прошивка |
| Номер версии ПО | V l.x.xx* | — |
| * - «х» и «хх» - номер подверсии, где «х» в диапазоне от 0 до 9, а «хх» в диапазоне от 10 до 99, отвечающий за метрологически незначимую часть ПО |
Технические характеристики
Таблица 2 - Метрологические характеристики калориметров бомбовых автоматических с лазерным поджигом 5E-C5808j____________________________________________________
| Наименование характеристики | Значение |
| Диапазон измерений энергии сгорания, кДж | от 8 до 40 |
| Среднее квадратическое отклонение случайной составляющей погрешности калориметра*, % | 0,1 |
| Пределы допускаемой относительной погрешности калориметра, % | ±0,2 |
| * - при 6 измерениях ГСО 5504-90 - бензойной кислоты с массой навески 1 г |
Таблица 3 - Технические характеристики калориметров бомбовых автоматических
с лазерным поджигом 5E-C5808j___________________________________________________
| Наименование характеристики | Значение |
| Режимы измерения | изопериболический динамический |
| Время измерения, мин, не более: — изопериболический режим — динамический режим | 20 8 |
| Время выхода на режим мин, не более: — изопериболический режим — динамический режим | 15 10 |
| Вместимость калориметрической бомбы, см3 | 300 |
| Напряжение питания переменным током частотой (50±1) Гц, В | 220±10% |
| Потребляемая мощность, В^А, не более: | 120 |
Продолжение таблицы 3
| Наименование характеристики | Значение |
| Габаритные размеры калориметрического блока, мм, не более: — высота — длина — ширина | 480 500 420 |
| Масса калориметрического блока, кг, не более | 50 |
| Условия эксплуатации: — диапазон температуры, °С — относительная влажность, %, не более | от +18 до +25 80 |
| Рабочее давление кислорода в калориметрической бомбе, МПа, не более | 4 |
| Интерфейс связи с ПК | RS-232 |
| Заполнение калориметрической бомбы кислородом | Автоматическое |
| Подача и циркуляция воды в калориметрическом сосуде | Автоматическая |
| Сброс давления калориметрической бомбы | Автоматическая |
| Подъем калориметрической бомбы | Автоматическая |
Таблица 4 - Показатели надежности калориметров бомбовых автоматических с лазерным поджигом 5E-C5808j
| Наименование характеристики | Значение |
| Средний срок службы, лет | 5 |
| Средняя наработка до отказа, ч | 5000 |
| Гарантийный срок, лет | 1 |
Знак утверждения типа
наносится на титульный лист Руководства по эксплуатации типографским методом.
Комплектность
Таблица 5 - Комплектность калориметров бомбовых автоматических
с лазерным поджигом 5E-C5808j__________________________________________________
| Наименование | Обозначение | Количество |
| Калориметр бомбовый автоматический | 5E-C5808j* | 1 шт. |
| Калориметрическая бомба | - | 1 шт. |
| Персональный компьютер и принтер | - | 1 шт. |
| Проволока зажигания | - | 1 шт. |
| Комплект уплотнительных колец | - | 1 шт. |
| Комплект инструментов | - | 1 шт. |
| Комплект расходных материалов | - | 1 шт. |
| Программное обеспечение |
| Автономное ПО | 5Е-С5808 | 1 комплект |
| Документация: |
| Руководство по эксплуатации | РЭ | 1 экз. |
| * поставляется вместе чиллером | | |
Сведения о методах измерений
приведены в документе «Калориметры бомбовые автоматические с лазерным поджигом 5E-C5808j. Руководство по эксплуатации», раздел 2 «Описание».
Нормативные документы
Постановление Правительства Российской Федерации от 16 ноября 2020 г. № 1847 «Об утверждении перечня измерений, относящихся к сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений» (п. 6.14, 6.15);
ГОСТ 8.026-2024 «Государственная система обеспечения единства измерений. Государственная поверочная схема для средств измерений энергии сгорания, удельной энергии сгорания и объемной энергии сгорания»;
Стандарт предприятия компании «Changsha Kaiyuan Instruments Co., Ltd.» «Калориметры бомбовые автоматические с лазерным поджигом 5E-C5808j».
