Methode voor het bepalen van de calorische waarde van vaste brandstoffen
Vaste brandstoffen verwijzen naar vaste stoffen die kunnen ontbranden bij contact met vuur, warmtebronnen, impact of wrijving. Ze omvatten een breed scala aan soorten, variërend van dagelijkse benodigdheden tot industriële grondstoffen, zoals hout, papier en textiel.
Belangrijkste kenmerken
Ontvlambaarheid: Gemakkelijk en snel te ontsteken bij contact met vuurbronnen, met snelle vlamverspreiding.
Gevaar: Verbranding kan giftige stoffen produceren en het blussen van brand kan moeilijk zijn (bijv. metaalpoeders kunnen reacties intensiveren bij blootstelling aan water).
Diversiteit: Inclusief zelfreagerende stoffen, stabiele explosieven, etc.
Veelvoorkomende typen：
Natuurlijke vaste stoffen: Hout, veen, bruinkool, steenkool, antraciet, olieschalie, etc.
Verwerkte vaste stoffen: Houtskool, cokes, briketten, kolenballen, etc.
Speciale vaste stoffen: Vaste alcohol, vaste raketbrandstof, etc.
Experimentele doelstellingen：
1. Bepaal de calorische waarde: Meet nauwkeurig de warmte die vrijkomt tijdens de volledige verbranding van vaste brandstoffen (bijv. hout, steenkool) met behulp van apparatuur zoals zuurstofbomcalorimeters. Dit is een kernindicator voor het evalueren van de brandstofkwaliteit.
2. Beheers experimentele technieken: Leer de bedieningsprocedures van zuurstofbomcalorimeters, inclusief belangrijke stappen zoals zuurstof toevoegen, ontsteking en temperatuurmeting. Begrijp het verschil tussen verbrandingswarmte en calorische waarde, en identificeer foutbronnen die correctie vereisen in het experiment (bijv. verbranding van ontstekingsdraad, warmteabsorptie door het instrument).
3. Begrijp instrumentprincipes: Maak uzelf vertrouwd met de structuur van zuurstofbomcalorimeters (bijv. bomcilinder, temperatuursensor, roerder); beheers de kalibratiemethode voor warmtecapaciteit en kalibreer het instrument met behulp van standaardstoffen zoals benzoëzuur.
Experimentele monsters en instrumenten
Experimentele monsters: Vaste brandstoffen
Experimentele instrumenten: SH500 Calorimeter, conform GB/T 384
Experimentele procedures
1. Instrumentvoorbereiding en kalibratie：
Inspectie van de zuurstofbomcalorimeter: Zorg ervoor dat de binnenwand van de zuurstofbom schoon en vrij van residuen is; controleer of de ontstekingsdraad (nichroomdraad) intact is en de elektroden goed contact maken.
Kalibratie van de warmtecapaciteit: Gebruik benzoëzuur (standaard calorische waarde: 26450 J/g) als kalibratiestof. Weeg 0,5~1,0 g (nauwkeurig tot 0,0001 g) af en plaats het in de smeltkroes van de zuurstofbom. Voeg 10 ml gedestilleerd water toe aan de zuurstofbom, vul deze met zuurstof tot een druk van 2,6~3,3 MPa en laat deze 5 minuten staan om de lucht te laten ontsnappen. Plaats de zuurstofbom in de binnenste cilinder van de calorimeter, voeg 2000 g gedestilleerd water toe (temperatuurverschil met de omgevingstemperatuur ≤ 1℃), start met roeren en temperatuurmeting. Schakel de stroom in voor ontsteking, registreer de verandering in watertemperatuur en bereken de warmtecapaciteit (C). Herhaal de bewerking 3 keer en neem de gemiddelde waarde; de afwijking van de warmtecapaciteit moet ≤ 0,5% zijn.
2. Monsterbereiding
Behandeling van vaste monsters: Maal de vaste brandstof (bijv. steenkool, biomassapellets) tot een deeltjesgrootte van < 0,2 mm om uniformiteit te garanderen; weeg 0,5~1,0 g van het monster (nauwkeurig tot 0,0001 g) af en plaats het in een droge smeltkroes.
Vochtcontrole: Als het monster vocht bevat, droog het dan bij 105℃ tot constant gewicht om de impact van verdamping van vocht op de berekening van de calorische waarde te voorkomen.
Zuurstofbom vullen en ontsteken
3. Zuurstof toevoegen: Plaats de monstermeltkroes in de zuurstofbom, voeg 10 ml gedestilleerd water toe (om verbrandingsproducten op te lossen), installeer de ontstekingsdraad en laat deze contact maken met het monster. Vul de zuurstofbom met zuurstof tot een druk van 2,8~3,0 MPa en laat deze 5 minuten staan om de lucht te laten ontsnappen, zodat er geen luchtresten achterblijven.
Ontsteking en verbranding: Plaats de zuurstofbom in de binnenste cilinder van de calorimeter, voeg 2000 g gedestilleerd water toe, start met roeren en temperatuurmeting. Schakel de stroom in voor ontsteking, registreer de verandering in watertemperatuur (beginperiode, hoofdperiode, eindperiode) en vang het maximale temperatuurpunt op tijdens de hoofdperiode. Controleer na verbranding of er geen onverbrand residu in de zuurstofbom zit; anders moet de test worden herhaald.
Experimentele resultaten
Dit experiment voldoet strikt aan de GB/T 384-2025-standaard. De gemeten netto calorische waarde van het steenkoolmonster is 17.780,83 J/g (4247,6 kcal/kg), met goede reproduceerbaarheid en betrouwbare gegevens.