ГЭТ 16-2018 (НИЛ 2414)

Название эталона:

ГЭТ 16-2018 Государственный первичный эталон единиц энергии сгорания, удельной энергии сгорания и объемной энергии сгорания

Вид измерения:

Теплофизические и температурные измерения

Структурное подразделение: названием НИО\НИЛ:

Лаборатория эталонов и научных исследований в области калориметрии сжигания и высокочистых веществ метрологического назначения

Ученый-хранитель:

Корчагина Елена Николаевна, к.т.н.

Год создания:

1978

Год переудтверждения:

2018

Принцип действия:

- Общий принцип калориметрических измерений состоит в том, что процесс выделения или поглощения теплоты, который подлежит измерению, проводят в специальном приборе – калориметре и наблюдают вызванное этим процессом изменение его температуры. Воспроизведение единиц энергии сгорания и удельной энергии сгорания реализуется в бомбовом калориметре «ВИМ» с изотермической оболочкой, предназначенном для сжигания твердых и жидких веществ. Основу воспроизведения единиц составляет использование высокочистой бензойной кислоты марки «К-1» с установленным в ГСССД значением высшей энергии сгорания, которое подтверждается контролем ее степени чистоты на аппаратуре для установления суммарной молярной доли примесей, входящей в состав эталона и реализующей криометрический метод анализа.
- Воспроизведение и передача единицы объемной энергии сгорания – джоуля на кубический метр – осуществляется в газовом калориметре «КАТЕТ», который реализует абсолютный изотермический метод измерений объемной теплоты сгорания, когда прямые измерения тепловых эффектов производятся методом компенсации.
- Калориметр – компаратор «В-06 АК», который градуируют путем сжигания в газовой горелке высокочистого метана в дискретно-проточном режиме, обеспечивает передачу объемной энергии сгорания калориметрическим методом.

Состав эталона:

Первичный эталон состоит из комплекса следующих основных технических средств:

Калориметр газовый «КАТЕТ»;
Калориметр жидкостный со статической бомбой «ВИМ»;
Калориметр - компаратор жидкостный с газовой горелкой «В-06АК»;
Калориметр - компаратор газовый «УСНГ»;
Калориметр - компаратор газовый «УСВГ»;
Мера объемной энергии сгорания – высокочистый водород (≥99,95 мол. %);
Мера объемной энергии сгорания – высокочистый метан (≥99,95 мол. %);
Мера объемной энергии сгорания – высокочистый этан (≥99,95 мол. %);
Мера объемной энергии сгорания – высокочистый пропан (≥99,95 мол. %);
Мера удельной энергии сгорания – высокочистая бензойная кислота марки «К-1»;
Аппаратура для определения суммарной молярной доли примесей в бензойной кислоте марки «К-1»;
Весы электронные

Основные метрологические характеристики

Первичный эталон обеспечивает воспроизведение единиц энергии сгорания и объемной энергии сгорания со значениями метрологических характеристик, приведенными в таблице 1. Таблица 1 − Метрологические характеристики первичного эталона

Метрологические характеристики первичного эталона
Энергия сгорания	Объемная энергия сгорания
Диапазон измерений или номинальное значение	5 − 50 кДж	10 – 66 МДж/м³
Среднее квадратическое отклонение результата измерений S_о, при N = 6 независимых измерениях, не более	4 × 10^-5	2,3 × 10^-4
Неисключенная систематическая погрешность Q_о, не более	5 × 10^-5	12,4 × 10^-4
Относительная стандартная неопределенность, оцененная по типу А u_оА	4 × 10^-5	2,3 × 10^-4
Относительная стандартная неопределенность, оцененная по типу В u_оВ	2,1 × 10^-5	6,5 × 10^-4
Относительная суммарная неопределенность u_оc	4,5 × 10^-5	6,9 × 10^-4
Относительная расширенная неопределенность U_о при коэффициенте охвата k = 2	9 × 10^-5	14 × 10^-4

Значение высшей (удельной) энергии сгорания воспроизводится с номинальным значением (26434,4 ± 0,6) кДж/кг для бензойной кислоты марки «К-1» с молярной долей основного компонента (99,995 ± 0,001) %, которое установлено в стандартных термодинамических условиях в калориметрической бомбе при приведении массы бензойной кислоты к условиям взвешивания в вакууме.

Значения объемной энергии сгорания (ОТС) высокочистых газов, установленные при давлении 101325 Па, температуре 298,15 К и объеме газов, приведенном к давлению 101325 Па и температуре 293,15 К, составляют:

для водорода: высшая ОТС (11,88 ± 0,02) МДж/м3, низшая ОТС (10,05_±_0,02) МДж/м3;
для метана: высшая ОТС (37,10 ± 0,05) МДж/м3, низшая ОТС (33,43_±_0,05)_МДж/м3;
для этана: высшая ОТС (65,40 ± 0,09) МДж/м3, низшая ОТС (59,87_±_0,08)_МДж/м3;
для пропана: высшая ОТС (93,81 ± 0,19) МДж/м3, низшая ОТС (86,37_±_0,17) МДж/м3.

Поверочная схема:

ГЭТ 16 возглавляет государственную поверочную схему для средств измерений энергии сгорания, удельной энергии сгорания и объемной энергии сгорания.

Область применения:

Метрологическое обеспечение топливно-энергетического комплекса, нефтехимической, угольной, металлургической отрасли промышленности. Поверка и калибровка всех калориметров сжигания, применяемых на предприятиях этих отраслей, с использованием эталонных мер удельной и объемной энергии сгорания, аттестованных на эталоне в качестве ГСО.

Результаты применения эталона:

Актуальность в достоверных и точных измерениях удельной и объемной энергии сгорания различных видов топлив существует во многих областях науки и производственной деятельности, в том числе, в отраслях, связанных с добычей, переработкой и потреблением энергоресурсов. Эталон единиц энергии сгорания обслуживает наиважнейшие отрасли промышленности страны:

Топливно-энергетический комплекс,
Нефтехимическую,
Угольную,
Газовую,
Металлургическую.

Совокупное количество средств измерений, прослеживаемых к ГЭТ 16-2018:

Поверка и калибровка калориметров сжигания, применяемых более чем на 350 предприятиях этих отраслей, осуществляется с применением эталонных мер удельной и объемной энергии сгорания, аттестованных на эталоне в качестве ГСО. По ориентировочным данным, в стране в настоящее время парк отечественных калориметров типа АБК-1, АБК-1В и ТАНТАЛ ТА-5 достигает 500 ед., В-08МА «НМ», «К» – около 100 ед., количество калориметров фирмы IKA составляет порядка 230 ед., LECO – 100 ед., PARR – 50 ед.

Обеспечение единства измерений, участие в программе CIPM MRA:

Лаборатория в качестве пилота организовала и успешно провела международные сличения в рамках КООМЕТ на образцах газовых смесей, на нескольких типах углей, с 2023 года ведет новые сличения (с одновременной регистрацией темы в KCDB) с применением чистых веществ (додекана и антрацена) – тема COOMET 873/Ru-a/2023 (COOMET.T-S6) (успешно завершена) и тему с применением трех образцов высокочистой бензойной кислоты различных производителей COOMET 897/Ru-a/2024 (COOMET.T-S7) (подготовлен отчет типа А). В сличениях постоянно принимает участие как БелГим (Беларусь), так и NMI Китая.

ФОТО:

Рис. 1 Общий вид калориметра с бомбой «ВИМ»
Рис. 2 Общий вид газового калориметра «КАТЕТ»
Рис. 3 Общий вид калориметра с газовой горелкой «В-06 АК»

Сведения во ФГИС «АРШИН»