Pommikalorimetri

Pommikalorimetri on aineiden lämpöarvon määritykseen käytettävä laite, jossa poltettava aine palaa vakiotilavuudessa ja luovuttaa palaessaan tietyn määrän energiaa lämpönä ympärillä olevaan aineeseen, yleensä veteen. Veden lämpötilan muutoksesta laite laskee aineen lämpöarvon.

Työ


Ihan ekaksi sain opettajalta näytetabletin ja punnitsin sen.
0,98grammaa.

Asetin näytteen näytekuppiin ja näytekupin asetin pommin elektrodirenkaaseen.

Leikkasin 10 cm palan sytytys lankaa ja kiinnitin sen molemmista päistä elektrodeihin.

Pommin pohjalle laitoin 1ml ionivaihdettua vettä. 

Tämän jälkeen asetin pommin kansiosan kiinni. 

Ruuvasin kiristysrenkaan ja kaasun ulospäästöruuvin myös kiinni.

Kiinnitin kaasuletkun pommissa olevaan kaasunsyöttöventtiiliin ja säädin 5atm paineen pommiin. 

Suljin kaasuhanan ja päästin paineen pois pommista avaamalla ulospäästöruuvi.

Tämän jälkeen täytin pommin uudestaan 30atm paineeseen ja irrotin kaasuletkun pommista.

Lisäsin kalorimetrin sankoon 2kg vettä.

Sangon nostin kalorimetriin. 


Nostin pommin pihdeillä myös sankoon ja kiinnitin pommin kanteen sytytysjohtimet.


Suljin kalorimetrin kannen ja yhdistin myös sekoitussauvan moottoriin hihnalla. 

Sekoittimen annoin pyöriä rauhassa viiden minuutin ajan, jonka jälkeen luin näytöltä lähtölämpötilan.

Lämpötilaa seurasin vielä seuraavatkin viisi minuuttia, mutta tarkastin lämpötilan minuutin välein.

Kun kymmenen minuuttia sekoituksen aloittamisesti oli kulunut ja lämpötiloja olin ottanut ylös niin painoin pommin räjäytysnappia. 

Aluksi luin ja kirjasin lämpötilat 45, 60, 75, 90 ja 105 sekunnin kuluttua räjähdyksestä. Tämän jälkeen jatkoin tulosten seuraamista ja kirjaamista minuutin välein, kunnes lämpötilan nousu oli tasaantunut ja sain kahdella peräkkäisellä kerralla saman lämpötilan. 


Näyttee massa = 0,98g
Veden massa = 2000g
Alkulämpötila = 22,295 c

1 min = 22,295 
2 min = 22,294
3 min = 22,294 
4 min = 22,293
5 min = 22,292  

45 s = 22,899 
60 s = 23,175 
75 s = 23,423 
90 s = 23,575
105 s = 23,693
2 min = 23,794
3 min = 23,981
4 min = 24,063
5 min = 24,093
6 min = 24,107
7 min = 24,109
8 min = 24,109
9 min = 24,108

Lämpötilan muutos = 1,813

Hg = näytteen kokonaislämpö, cal/g
W = kalorimetrin astiavakio, cal/C
m = näytteen massa, g
t = todellinen lämpötilan nousu, C

1,813 x 2461,6cal/C / 0,98g
4462,8808 / 0,98g
4553,96cal/g 

Vesileima-arkistopaperi

Mittasimme Hannan kanssa vesileima-arkistopaperista karheutta, ilmanläpäisevyyttä, paksuutta, tiheyttä, neliömassaa, vaaleutta, opasiteettia, repäisylujuutta, vetolujuutta, murtotyötä, venymää ja puhkaisulujuutta.

Karheus

Paperin sileyteen vaikuttaa täyteaineet, päällysteiden määrää ja kiillotus eli kalente-rointi.

300
400
320
270

Keskiarvo: 322,5

330
320
280
260

Keskiarvo 297,5

Ilmanläpäsy

Ilmanläpäisevyys mittaa paperin läpi virrannutta ilmamäärää.

55
48
48
45
45

Keskiarvo 48,2

Paksuus

Paperin paksuus riippuu massasta ja sen koostumuksesta, mutta lopullinen paksuus säädetään kalanteroinnissa. 

103
102
106
105
106

Keskiarvo 104,4 

Neliömassa

Neliömassa kertoo paperiin käytetyn kuiva-aineen sekä kosteuden määrän.

Punnitsimme paperin painon 5,1g ja mittasimme mitalla pituudet, jotka kertomalla saimme pinta-alan 618,6cm2. 

w= 10000 m/A,   10000*5,1/618,6  = 82,4g/m2

Tiheys

Paperin tiheys muodostuu käytetyistä raaka-aineista ja paperin huokoisuudesta.

X= 1000 w/t,  1000* 82,4g/m2 /104mikromilliä = 792,3 kg/m3

Vaaleus

Paperin vaaleus on kuitukoostumuksen, päällysteen ja muiden valmistuksessa käytettyjen raaka-aineiden summa. 

90,26

Opasiteetti

Opasiteettiarvo kertoo kuinka läpinäkymätöntä paperi on. Opasiteettiin vaikuttavat eniten paperin kuitukoostumus, paksuus sekä täyteaineiden määrä ja laatu.

91,10

Repäsy

Repäisylujuus tarkoittaa paperin repäisyyn tarvittavaa voimaa.

Leikkasimme paperista 50*62 mm kokoisia palasia. Mittasimme lujuuden sekä kone että poikkisuunnassa, molemmista viisi 631 mN ja poikkisuunnassa 632 mN. Repäisyindeksi oli molemmissa suunnissa 7,7 mNm2/g.

Vetolujuus

Vetolujuus kertoo paperin kuormituksen, jonka se kestää murtumatta molemmista päistä eri suuntiin vedettäessä.

Konesuunnassa keskiarvo 5,861 kN/m ja poikkisuunnassa 4,243 kN/m 
Vetoindeksi konesuunnassa 71,1 Nm/g ja poikkisuunnassa 51,5 Nm/g
Murtotyö konesuunnassa 80,59 J/m2 ja poikkisuunnassa 106,1 J/m2
Murtotyöindeksi oli konesuunnassa 980 J/kg ja poikkisuunnassa 1290 J/kg
Paperin venymä konesuunnassa 2,02 % ja poikkisuunnassa 3,32 %.

Puhkasu

Puhkaisulujuus tarkoittaa suurinta hydraulista painetta, minkä paperi kestää rikkoutumatta.

Keskiarvo 277 kPa
Puhkaisuindeksi 3,4 kPam2/g

Mittauksia

Sellumassasta tehdyt paperiarkit leikkasin kokoon 14cm x 14cm ja punnitsin ne joista sitten valittiin 11 kpl keskenään samanpainoisinta.

Leikkasin neliöarkit leikkurilla repäsylujuutta varten. 
Jäljelle jäävästä materiaalista jää vetolujuutta ja puhkasulujuuden määritystä varten. 

Repäisylujuus

846 mN
835 mN
1413 mN
795 mN
1181 mN
KA: 1,014 mN 

Puhkaisulujus

531 kPa
510 kPa
498 kPa
486 kPa
469 kPa
550 kPa
485 kPa
506 kPa
557 kPa
550 kPa
KA: 514 kPa

Puhkaisuindeksi = puhkaisu kPa / neliömassa g/m2 = 5,365 kPam2 / g

Vetolujuus

Vetoindeksi = 1 000 * vetolujuus Nm/ g  / neliömassa g/m2

1 000 * 9,426 kn/m / 95,801 g/m2 = 98,39

Murtoindeksi = 1 000 * murtotyö J/m2 / neliömassa g/m2
1 000 * 145,9 J/m2 / 95,801 g/m2 = 1 522,94

Tiheyden määritys pyknometrillä

Mittasin eri vahvuuksisien natriumkloridi- (NaCl) eli suolaliosten tiheydet pyknometrillä ja määritin sen jälkeen funktion avulla x-massaprosenttisen liuoksen arvon x.

Työ:

Tein neljä eri massaprosenntista suolaliuosta (1%, 7% ja 12%)  ja opettajalta sama x-massaprosenttisen liuoksen.

Punnitsin tyhjän pyknometrin, jonka jälkeen täytin sen vedellä ja punnitsen pyknometrin uudestaan.

Täytin pyknometrin suolaliuksella ja punnitsin sen. Huuhdoin pyknometrin aina eri vahvuuksisien suolaliuosten välissä, ja punnitus jokaisen liuoksen.

Tulokset:

Vichyveden Ca- pitoisuus, pH ja sähkönjohtokyky ennen ja jälkeen tislauksen

Työssä määritin vichyveden pH ja sähkönjohtokyky ennen ja jälkeen tislauksen. Työssä määritin myös Ca- pitoisuus titraamalla ennen ja jälkeen tislauksen. 

Tulokset:

x=näytteen ca-pitoisuus

a=titrauksen EDTA-kulutus

c=EDTA-liuoksen konsentraatio

v=alkuperäinen näytetilavuus

40.08=kalsiumin atomipaino

X = 40,08 * a * c * (1000/v)

40,08 * 2,2 ml * 0,01m * 20 =  17,63

Ca-pitoisuus (mg/L) 

Ennen tislausta: 25 mg/l

Tislauksen jälkeen: 17,63 mg/l

Virheprosentti: 29,47%

Ph      

Ennen tislausta: 4,23 ph

Tislauksen jälkeen: 4,56 ph

Virheprosentti: 7,24%

Johtokyky (uS/cm) 

Ennen tislausta: 275 uc/cm

Tislauksen jälkeen: 90,07 uc/cm

Virheprosentti: 30,56%

Lämmönsiirto levylämmönvaihtimella

Lämmönsiirrin eli lämmönvaihdin on energiatekniikan komponentti, jolla lämpöenergiaa siirretään eri lämpötilassa olevien fluidien välillä.

Useimmissa lämmönsiirtimissä lämpö siirtyy ilman, että fluidit sekoittuvat keskenään eli johtumalla tai lämpösäteilyllä. Sen sijaan konvektiolla tapahtuvaan lämmönsiirtoon ei tarvita mitään erityistä lämmönsiirrintä vaan lämpö siirtyy aineen mukana.

Lämmönsiirtimessä ei useimmiten ole liikkuvia osia, poikkeuksena ovat pyörivät lämmönsiirtimet kuten rekuperaattori. Lämmönsiirrin rakentuu lämmönsiirrinelementistä sekä fluidit erottavista säiliöistä tai putkista. Lämmönsiirrinelementin läpi lämpö siirtyy fluidista toiseen yleensä johtumalla.

Työn tarkoituksena oli perehtyä levylämmönvaihtimen rakenteeseen ja toimintaan sekä määrittää lämmönvaihtimen lämpöhäviöt.

Työ:

Aluksi tutustuin levylämmönvaihtimeen. 

Selvitin mistä kuuma ja kylmä vesi virtaavat sisään ja ulos. 

Tutustuin myös siihen, että mistä luen kuuman sekä kylmän veden sisäänmeno- ja ulosmenolämpötilan. 

Katsoin mistä seuraamme veden virtausta rotametriltä.

Sitten aloitin työn selvittämällä paljonko on maksimivirtauksesta 80%, 60%, 40% ja 30%.

Muunsin prosentit desimaaleiksi ja kerroin desimaaliluvut maksimivirtauksella; 
80% = 22x 0,8 = 17,6l/min
60% = 22x 0,6 = 13,2l/min
40% = 22x 0,4 = 8,8l/min
30% = 22x 0,3 = 6,6l/min

Ajoin vettä joissa veden virtaus oli 80%, 60% 40% ja 30%

Mittasin kuuman ja kylmän veden sisään- ja ulosmenolämpötilat ja merkitsimme ne ylös.

Lämmin vesi

Kylmä vesi

Lämpötila

Virtaus

Lämpötila

Virtaus

Sisään	Ulos	Tilavuus-virta	Massavirta	Sisään	Ulos	Tilavuusvirta	Massavirta
°C	°C	l/min	kg/s	°C	°C	l/min	kg/s
50	30	20	0,30	13	24	24	0,4
44	33	22	0,36	13	29	14	0,3
48	35	22	0,36	12	28	10	0,2
47	37	22	0,36	13	38	1	0,16
50	38	21	0,36	13	39	7	0,1

Seuraavaksi laskin veden luovuttaman ja vastaanotetun lämpömäärän. 

Laskin myös lämpöhäviöt joista näkee, että lämpöhäviöt olivat suuria.

Kuuman veden virtaus	Kylmän veden virtaus	Vastaan-otettu lämpö-määrä	Luovutettu lämpömäärä	Lämpöhäviöt
l/min	l/min	J/s	J/s	%
20	24	1843,6	25140	26,6
22	19	20112	24134	16,6
22	14	13408	19609	31,6
22	10	14647,8	22676	34,9
21	7	10894	17598	38