Ćw.8: Oznaczanie ciepła spalania i wartości opałowej paliw stałych
1
PRZEMYSŁOWE LABORATORIUM TECHNOLOGII CHEMICZNEJ II-B TCC0171L
Technologia chemiczna
Przemysłowe laboratorium technologii chemicznej II-B
TCC0171l
Ewa Lorenc-Grabowska
Ć
wiczenie nr 8
Oznaczanie ciepła spalania i warto
ś
ci opałowej paliw stałych
Wrocław
2010
Ćw.8: Oznaczanie ciepła spalania i wartości opałowej paliw stałych
2
PRZEMYSŁOWE LABORATORIUM TECHNOLOGII CHEMICZNEJ II-B TCC0171L
Spis tre
ś
ci
I.
Wst
ę
p
3
1.1. Paliwa stałe
3
1.2. Ciepło spalania i warto
ść
opałowa
4
1.3. Kalorymetria
6
II.
Cel
ć
wiczenia
7
III. Wykonanie
ć
wiczenia
8
3.1
Zasada metody
8
3.2. Aparatura
9
3.2.1. Kalorymetr
9
3.2.2. Bomba kalorymetryczna
11
3.3. Odczynniki
13
3.4. Pojemno
ść
cieplna kalorymetru
14
3.4.1. Obliczanie stałej kalorymetru
15
3.5. Oznaczanie ciepła spalania
17
3.5.1. Obliczanie ciepła spalania
19
3.5.2. Obliczanie warto
ś
ci opałowej
22
IV. Bibilografia
22
V
Schemat sprawozdania
23
Ćw.8: Oznaczanie ciepła spalania i wartości opałowej paliw stałych
3
PRZEMYSŁOWE LABORATORIUM TECHNOLOGII CHEMICZNEJ II-B TCC0171L
I.
Wst
ę
p
1.1. Paliwa stałe
Paliwem nazywamy materiał, który w procesie spalania wytwarza du
Ŝą
ilo
ś
c energii
cieplnej w przeliczeniu na jednostk
ę
masy. Jego głównym utleniaczem w tym procesie jest
tlen atmosferyczny. Paliwa stosowane w energetyce mo
Ŝ
na podzieli
ć
ze wzgl
ę
du na
pochodzenie na naturalne i sztuczne lub ze wzgl
ę
du na stan skupienia na paliwa stałe, ciekłe
i gazowe (Tabela 1). Inny podział paliw dotyczy ich odnawialno
ś
ci. Konwencjonalne
ź
ródła
energii takie jak paliwa kopalne (w
ę
giel, ropa) czy energia nuklearna s
ą
nieodnawialne. Do
odnawialnych
ź
ródeł energii zalicza si
ę
energi
ę
uzyskan
ą
z biomasy, wody, sło
ń
ca, wiatru
czy energie geotermaln
ą
, które stanowi
ą
niekonwencjonalne
ź
ródła energii.
Tabela 1. Podział paliw stosowanych w energetyce
Stan skupienia
Pochodzenie
Paliwa stałe
Paliwa ciekłe
Paliwa gazowe
Naturalne
-Biomasa,
-Torf,
-Lignit,
-W
ę
giel kamienny,
-Antracyt,
-Ropa naftowa,
-Gaz ziemny,
-Gaz kopalniany,
Syntetyczne
-Koks,
-Półkoks,
-Paliwa odpadowe,
-Produkty destylacji ropy
naftowej,
-Smoła w
ę
glowa i produkty
jej destylacji,
-Biooleje,
-Gazy koksownicze,
-Gazy miejskie,
-Gaz syntetyczny,
Do najwa
Ŝ
niejszych naturalnych paliw stałych według wzrastaj
ą
cego stopnia
uw
ę
glenia zalicza si
ę
: drewno, torf, w
ę
giel brunatny, w
ę
giel kamienny, antracyt. W Tabeli 2
przedstawiono przyłady warto
ś
ci opałowej dla wymienionych paliw stałych. Do w
ę
gli typowo
energetycznych, przeznaczonych do bezpo
ś
redniego spalania w Polsce zalicza si
ę
w
ę
gle:
płomienny, gazowo-płomienny i gazowy. Do paliw stałych zaliczane s
ą
równie
Ŝ
paliwa
odpadowe takie jak: zu
Ŝ
yte gumy,
ś
cinki skórne czy
ś
mieci komunalne. Warto
ść
energetyczna odpadów palnych z ró
Ŝ
nych procesów technologicznych jest bardzo
zró
Ŝ
nicowana.
Tabela 2. Przykładowa charakterystyka wybranych naturalnych paliw stałych
Paliwo
Drewno
Torf
W
ę
giel
brunatny
W
ę
giel
kamienny
Antracyt
Zawarto
ś
c pierwiastka C
daf
, % mas.
50
53-62
66-78
76-90
93-97
Zawarto
ś
c cz
ęś
ci lotnych V
daf
, % mas.
85
67-75
40-60
10-48
3-10
Warto
ś
c opałowa Q
G,v,ad
MJ/kg
18,8
20-23
25-28
30-35
33-34
Ćw.8: Oznaczanie ciepła spalania i wartości opałowej paliw stałych
4
PRZEMYSŁOWE LABORATORIUM TECHNOLOGII CHEMICZNEJ II-B TCC0171L
1.2. Ciepło spalania i warto
ść
opałowa
Ciepło spalania
(en: Gross calorific value)
to ilo
ść
ciepła, która wydziela si
ę
podczas całkowitego spalania paliwa stałego w bombie kalorymetrycznej w atmosferze tlenu,
w przeliczeniu na jednostk
ę
paliwa. Ko
ń
cowymi produktami s
ą
: tlen, azot, dwutlenek w
ę
gla,
dwutlenek siarki, woda w stanie płynnym i popiół-ozi
ę
bione do temperatury pokojowej.
Warto
ść
opałowa
(en: Net calorific value)
paliwa stałego to ciepło spalania
pomniejszone o ciepło parowania wody wydzielonej podczas spalania z paliwa i wody
powstałej z wodoru zawartego w paliwie.
Przy pomiarze w kalorymetrze powstaj
ą
ce gazy i pary pozostaj
ą
w bombie. Para
wodna skrapla si
ę
oddaj
ą
c utajone ciepło parowania. Podczas spalania w
ę
gla w paleniskach
para wodna uchodzi wraz z pozostałymi gazami do atmosfery, unosz
ą
c ze sob
ą
utajone
ciepło parowania wody. Ilo
ść
ciepła otrzymanego przez spalanie w
ę
gla w palenisku jest wi
ę
c
mniejsza od jego ciepła spalania. Obliczaj
ą
c ciepło spalania ponadto wykonuje si
ę
poprawki
uwzgl
ę
dniaj
ą
ce dodatkowe efekty cieplne wynikaj
ą
ce z syntezy i rozpuszczania si
ę
utworzonych w procesie spalania kwasów siarkowego i azotowego. Spalanie paliwa w
palenisku pod normalnym ci
ś
nieniem prowadzi do otrzymania z siarki i azotu zawartych w
paliwie dwutlenku siarki (SO
2
), tlenków azotu (NO
x
) i wolnego azotu (N
2
). W
ś
rodowisku
bomby kalorymetrycznej, w której panuj
ą
bardziej drastyczne warunki, nast
ę
puje dalsze
utlenianie powstałych tlenków w wyniku czego powstaj
ą
wymienione wcze
ś
niej kwasy, a to
wi
ąŜ
e si
ę
z dodatkowymi efektami cieplnymi.
Ciepło spalania danego paliwa w przeliczeniu na stan suchy i bezpopiołowy, b
ę
d
ą
ce
w przybli
Ŝ
eniu ciepłem spalania substancji organicznej paliwa, zale
Ŝ
y przede wszystkim od
składu elementarnego tej substancji oraz, w nieznacznym stopniu, od rodzaju
wyst
ę
puj
ą
cych wi
ą
za
ń
chemicznych.
Najwi
ę
kszy udział w cieple spalania maj
ą
w
ę
giel i wodór. W
ę
giel, poniewa
Ŝ
wyst
ę
puje w
najwi
ę
kszej procentowej ilo
ś
ci, wodór gdy
Ŝ
charakteryzuje si
ę
najwi
ę
kszym ciepłem
spalania. Tlen natomiast zmniejsza ciepło spalania.
W przypadku w
ę
gli kamiennych, w miar
ę
post
ę
puj
ą
cego wzrostu ich uw
ę
glenia, obserwuje
si
ę
charakterystyczne zmiany składu elementarnego, co bezpo
ś
rednio wpływa na wielko
ść
ciepła spalania. Najwi
ę
ksze ciepło spalania odpowiada w
ę
glom zajmuj
ą
cym
ś
rodkow
ą
skal
ę
uw
ę
glania Rys.1.
Ćw.8: Oznaczanie ciepła spalania i wartości opałowej paliw stałych
5
PRZEMYSŁOWE LABORATORIUM TECHNOLOGII CHEMICZNEJ II-B TCC0171L
Rys.1. Zmiany ciepła spalania w zale
Ŝ
no
ś
ci od stopnia uw
ę
glenia w
ę
gla kamiennego
Małe ciepło spalania w
ę
gli niskouw
ę
glonych, wynika z tego,
Ŝ
e w w
ę
glach tych, dla ustalonej
warto
ś
ci wodoru, zawarto
ść
pierwiastka w
ę
gla jest mniejsza w odniesieniu do pozostałych
w
ę
gli (Rys.2.).
Rys. 2. Zale
Ŝ
no
ść
zawaror
ś
ci tlenu i wodoru w w
ę
glach od stopnia uw
ę
glenia
Du
Ŝ
a jest równie
Ŝ
zawarto
ść
tlenu w tych w
ę
glach. W
ę
gle
ś
redniouw
ę
glone charakteryzuj
ą
si
ę
zbli
Ŝ
on
ą
zawarto
ś
ci
ą
wodoru oraz wi
ę
ksz
ą
zawarto
ś
ci
ą
w
ę
gla pierwiastkowego i
mniejsz
ą
tlenu w porównaniu do w
ę
gli niskouw
ę
glonych. Taki skład pierwiastkowy
przyczynia si
ę
do silnego wzrostu ciepła spalania. W wyniku dalszego uw
ę
glania zwi
ę
ksza
si
ę
zawarto
ść
w
ę
gla pierwiastkowego, zawarto
ść
tlenu pozostaje prawie bez zmian,
Ćw.8: Oznaczanie ciepła spalania i wartości opałowej paliw stałych
6
PRZEMYSŁOWE LABORATORIUM TECHNOLOGII CHEMICZNEJ II-B TCC0171L
wyra
ź
nie zmniejsza si
ę
natomiast zawarto
ść
wodoru. W rezultacie ciepło spalania w
ę
gli
wysoko uw
ę
glonych i antracytów jest mniejsze od ciepła spalania w
ę
gli koksuj
ą
cych, w
których zawarto
ść
tlenu jest znacznie zmniejszona, zawarto
ść
wodoru jest jeszcze wysoka a
proporcjonalnie zwi
ę
kszona jest zawarto
ść
w
ę
gla pierwiastkowego.
1.3. Kalorymetria
Kalorymetria zajmuje si
ę
wyznaczaniem ilo
ś
ci energii wydzielonej lub pobranej w
postaci ciepła w procesach fizyczyko-chemicznych. Pomiary kalorymetryczne dotycz
ą
okre
ś
lenia zmiany temperatury.
Pierwsza zasada termodynamiki stwierdza,
Ŝ
e całkowita energia układu
izolowanego jest wielko
ś
ci
ą
stał
ą
i nie zale
Ŝ
y od przebiegaj
ą
cych w tym układzie procesów.
A zatem w normalnych warunkach nie mo
Ŝ
na stworzy
ć
czy zniszczy
ć
energii, mo
Ŝ
na
natomiast przemieni
ć
jeden rodzaj energii w inny. W procesie spalania paliw energia reakcji
chemicznej jest przemieniona w energi
ę
ciepln
ą
i inn
ą
reakcj
ę
chemiczn
ą
.
Z pierwszej zasady termodynamiki wynika wi
ę
c,
Ŝ
e bilans cieplny
∆
Q=0 mo
Ŝ
na zastosowa
ć
,
gdy układ jest osłoni
ę
ty izolacj
ą
adiabatyczn
ą
, nie wykonuje si
ę
pracy nad układem, układ
nie promieniuje i jest energetycznie zamkni
ę
ty. Kalorymetry to urz
ą
dzenia, które spełniaj
ą
powy
Ŝ
sze warunki.
Kalorymetr
Kalorymetr to urz
ą
dzenie do pomiaru ciepła spalania. Ogólnie składa si
ę
z dwóch
cz
ęś
ci: wewn
ę
trznej, któr
ą
jest najcz
ęś
ciej naczynie kalorymetryczne i zewn
ę
trznej osłony,
któr
ą
najcz
ęś
ciej stanowi płaszcz wodny.
Istnieje wiele typów kalorymetrów. Najcz
ęś
ciej s
ą
one dzielone na podstawie zasady ich
działania. Wyró
Ŝ
niamy wi
ę
c dwa niezale
Ŝ
ne od siebie podziały na :
-kalorymetry adiabatyczne i nieadaiabatyczne (kalorymetr adiabatyczny - całkowita
eliminacja wymiany ciepła z otoczeniem, temperatury osłony i naczynka s
ą
sobie równe, lecz
zmieniaj
ą
si
ę
podczas pomiaru),
Ćw.8: Oznaczanie ciepła spalania i wartości opałowej paliw stałych
7
PRZEMYSŁOWE LABORATORIUM TECHNOLOGII CHEMICZNEJ II-B TCC0171L
-kalorymetry izotermiczne i nieizotermiczne (kalorymetr izotermiczny - temperatura
podczas całego pomiaru jest stała, temperatury osłony i naczynka s
ą
stałe podczas
pomiaru).
Mo
Ŝ
emy, wi
ę
c mie
ć
kalorymetr adiabatyczny izotermiczny jak i adiabatyczny
nieizotermiczny. Kalorymetry niaadiabatyczne s
ą
zazwyczaj równocze
ś
nie nieizotermiczne.
Tego typu kalorymetry najcz
ęś
ciej okre
ś
lane s
ą
jako kalorymetry diatermiczne.
Kalorymetry mog
ą
by
ć
równie
Ŝ
podzielone ze wzgl
ę
du na rodzaj badanych procesów
czy sposobu wprowadzania substancji. Wyró
Ŝ
niamy tu:
-bomb
ę
kalorymetryczn
ą
: pomiar ciepła spalania ciał stałych i cieczy,
-kalorymetr Junkersa: pomiar ciepła spalania gazów,
-kalorymetr reakcyjny: pomiar ciepła reakcji w roztworze.
Pojemno
ść
cieplna kalorymetru
Ciepło spalania paliwa stałego okre
ś
la si
ę
w kalorymetrze diatermicznym stosuj
ą
c
tlenow
ą
bomb
ę
kalorymetryczn
ą
. Oznaczanie efektu cieplnego powstałego w bombie
kalorymetrycznej wymaga znajomo
ś
ci pojemno
ś
ci cieplnej kalorymetru.
Pojemno
ść
cieplna kalorymetru to ilo
ść
ciepła potrzebna do ogrzania układu
kalorymetrycznego o 1
o
C (J/
o
C). Pojemno
ść
ciepln
ą
kalorymetru oznacza si
ę
spalaj
ą
c
wzorcow
ą
substancj
ę
o znanym cieple spalania. Oznaczenie przeprowadza si
ę
w takich
samych warunkach, w jakich prowadzone b
ę
d
ą
pomiary ciepła spalania paliwa.
Ćw.8: Oznaczanie ciepła spalania i wartości opałowej paliw stałych
8
PRZEMYSŁOWE LABORATORIUM TECHNOLOGII CHEMICZNEJ II-B TCC0171L
II. Cel ćwiczenia
Celem
ć
wiczenia jest zapoznanie studenta z metodyk
ą
oznaczania ciepła spalania
paliwa stałego metod
ą
spalania w bombie kalorymetrycznej oraz obliczenie warto
ś
ci
opałowej paliwa. Zadanie studenta polega na wykonaniu pomiaru, oznaczeniu niezb
ę
dnych
poprawek a nast
ę
pnie wyliczeniu ciepła spalania i warto
ś
ci opałowej.
W pierwszym etapie bada
ń
wyznacza si
ę
stał
ą
kalorymetru na podstawie pomiaru
ciepła spalania wzorcowej substancji (kwas benzoesowy) i wyznaczeniu niezb
ę
dnych
poprawek. Drugi etap obejmuje wyznaczenie ciepła spalania paliwa stałego oraz oznaczeniu
niezb
ę
dnych poprawek. Ostatnim etapem
ć
wiczenia jest obliczenie warto
ś
ci opałowej paliwa
stałego.
III. Wykonanie ćwiczenia
Ć
wiczenie obejmuje wykonanie pomiaru stałej kalorymetru, ciepła spalania odwa
Ŝ
ki
paliwa stałego wraz z poprawkami na wszystkie efekty cieplne. W ramach
ć
wiczenia
wykonana b
ę
dzie równie
Ŝ
analiza techniczna. Nale
Ŝ
y ponownie zapozna
ć
si
ę
z instrukcj
ą
do
ć
wicze
ń
: Technologia chemiczna-surowce i no
ś
niki energii: Analiza techniczna (W1)
3.1.
Zasada metody
Pomiar jest wykonany zgodnie z norm
ą
ISO 1928:2009. Zasada metody oznaczania
ciepła spalania metod
ą
kalorymetryczn
ą
polega na dokładnym zmierzeniu ilo
ś
ci ciepła
wydzielonego podczas spalenia znanej ilo
ś
ci paliwa w bombie kalorymetrycznej (w stałej
obj
ę
to
ś
ci) w tlenie, pod ci
ś
nieniem, gdy produkty spalania ozi
ę
biaj
ą
si
ę
do temperatury
pokojowej. Ilo
ść
wydzielonego ciepła okre
ś
la si
ę
przez pomiar przyrostu temperatury wody w
naczyniu kalorymetrycznym, w którym jest zanurzona bomba kalorymetryczna. Po
wprowadzeniu poprawek, uwzgl
ę
dniaj
ą
cych dodatkowe efekty cieplne zwi
ą
zane z wymian
ą
ciepła z otoczeniem, skorygowany przyrost temperatury mno
Ŝ
y si
ę
przez stał
ą
C
(pojemno
ść
ciepln
ą
układu kalorymetrycznego). Od tak obliczonej warto
ś
ci ciepła
spalania odejmuje si
ę
ciepło syntezy i rozpuszczania utworzonych w procesie spalania
kwasu siarkowego i azotowego, których ilo
ść
oznacza si
ę
poprzez miareczkowanie.
Ćw.8: Oznaczanie ciepła spalania i wartości opałowej paliw stałych
9
PRZEMYSŁOWE LABORATORIUM TECHNOLOGII CHEMICZNEJ II-B TCC0171L
Pomiary kalorymetryczne składaj
ą
si
ę
z trzech okresów: pocz
ą
tkowego, głównego,
ko
ń
cowego (Rys.3.). Okres pocz
ą
tkowy poprzedzony jest około 10 minutowym mieszaniem
układu, który prowadzi do stabilizacji temperatury wewn
ą
trz układu. W okresie
pocz
ą
tkowym trwaj
ą
cym 5 minut w odst
ę
pach 1 minutowych odczytuje si
ę
sze
ś
ciokrotnie
temperatur
ę
układu. Na Rys 3. jest on pokazany jako okres pomi
ę
dzy T
1
a T
2
. Okres główny
rozpoczyna si
ę
od momentu zapalenia si
ę
odwa
Ŝ
ki paliwa (T
2
) i trwa do momentu, gdy
temperatura układu przestaje rosn
ąć
(T
3
). Okres ko
ń
cowy, nast
ę
puj
ą
cy po okresie
głównym, powinien trwa
ć
około 5 minut.
Okresy:
0
–
uruchomienie
mieszania
(T
0
)
stabilizacja temperatury wewn
ą
trz bomby;
1
–
okres
pocz
ą
tkowy
–
(T
1
)
charakteryzuje si
ę
wymian
ą
ciepła mi
ę
dzy
naczyniem
kalorymetru
a
płaszczem
wodnym; 2 – okres główny rozpoczyna
si
ę
z chwil
ą
zapłonu paliwa w bombie (T
2
)
i ko
ń
czy, gdy temperatura kalorymetru
przestanie rosn
ąć
(T
3
); 3 – okres
ko
ń
cowy, nast
ę
puje po okresie głównym,
temperatura zmienia si
ę
w nim na skutek
wymiany ciepła osłony (T
4
)
Rys. 3. Zmiany temperatury w procesie spalania w bombie kalorymetrycznej
3.2.
Aparatura
3.2.1. Kalorymetr
Kalorymetr słu
Ŝ
y do oznaczania ciepła spalania paliw stałych. Schemat kalorymetru
pokazano na Rys. 4, a na Rys. 5 pokazano panel kontrolny kalorymetru. Układ
kalorymetryczny do oznaczania ciepła spalania składa si
ę
zazwyczaj z naczynia
kalorymetrycznego, płaszcza wodnego, bomby kalorymetrycznej oraz mieszadła i
termometru.
0 1 2 3
okresy
Ćw.8: Oznaczanie ciepła spalania i wartości opałowej paliw stałych
10
PRZEMYSŁOWE LABORATORIUM TECHNOLOGII CHEMICZNEJ II-B TCC0171L
1. Bomba kalorymetryczna
2. Przykrywa kalorymetru
3. Czujnik temperatury
4. Uchwyt przykrywy z
przył
ą
czonym silnikiem od
mieszadła
5. Mieszadło
6. Naczynie kalorymetryczne
7. Płaszcz wodny składaj
ą
cy si
ę
z:
a.
Ś
ciany wewn
ę
trznej
b.
Ś
ciany zewn
ę
trznej
c. Zwój
d. Mieszadło r
ę
czne
8. Panel kontrolny
9. Stół z gniazdkiem wtykowym
i
czujnikiem temperatury.
Rys. 4. Kalorymetr KL-11 Mikado
Ćw.8: Oznaczanie ciepła spalania i wartości opałowej paliw stałych
11
PRZEMYSŁOWE LABORATORIUM TECHNOLOGII CHEMICZNEJ II-B TCC0171L
a)
Panel kontrolny:
1. Czoło panelu
2. Podnoszony panel z
wy
ś
wietlaczami
3. Wyj
ś
cie na czujnik temperatury
4. Wł
ą
cznik mieszadła
5. Wł
ą
cznik zapłonu
6. LED - czujnik stanu wł
ą
czenia
aparatu
b)
Panel kontrolny (wy
ś
wietlacz):
1. Wł
ą
cznik kalorymetru (POWER)
2. Przycisk START -
automatycznie rozpocz
ę
cie
pomiaru ciepła spalania
3. Przyciski słu
Ŝą
ce do
przeł
ą
czania informacji
wy
ś
wietlanych na wy
ś
wietlaczu
(4)
4. Wy
ś
wietlacz pokazuj
ą
cy
wybran
ą
(5) warto
ść
pomiaru
5. LED - pod
ś
wietlenie wskazuj
ą
ce
aktualnie wy
ś
wietlan
ą
(4)
warto
ść
pomiaru
6. LED - wy
ś
wietlacz ukazuj
ą
cy
aktualny okres (punkt) pomiaru
Rys. 5. Panel kontrolny kalorymetru
3.2.2. Bomba kalorymetryczna
Bomba
kalorymetryczna
stanowi
cylindryczne
grubo
ś
cienne
naczynie
wysokoci
ś
nieniowe wykonane ze stali kwasoodpornej. Schemat bomby przedstawiono na
Rys. 6 a, a na Rys. 6. b-c przedstawiono zdj
ę
cia bomby stosowanej na zaj
ę
ciach. W głowicy
bomby znajduj
ą
si
ę
dwie elektrody, izolowana i nieizolowana oraz dwa zawory do
doprowadzania tlenu i odprowadzania spalin.
Ćw.8: Oznaczanie ciepła spalania i wartości opałowej paliw stałych
12
PRZEMYSŁOWE LABORATORIUM TECHNOLOGII CHEMICZNEJ II-B TCC0171L
(a)
Rys. 6. Schemat bomby kalorymetrycznej (a) głowica bomby (b), głowica bomby
umieszczona w korpusie (c) układ do napełniania bomby tlenem (d)
(b)
(c)
(d)
woda
wlot gazu
naczynie
kalorymetryczne
bomba
(komora spalania)
tygiel z próbka
mieszadło
termometr
drut
elektrody do
zapłonu
wylot gazu
Ćw.8: Oznaczanie ciepła spalania i wartości opałowej paliw stałych
13
PRZEMYSŁOWE LABORATORIUM TECHNOLOGII CHEMICZNEJ II-B TCC0171L
3.3.
Odczynniki
Tlen
Tlen bezwodny, niezawieraj
ą
cy wodoru i substancji palnych, o 99,5 % (V/V) czysto
ś
ci,
spr
ęŜ
ony tak, aby napełni
ć
bomb
ę
do ci
ś
nienia 3 MPa.
Drut
Drut niklowo-chromowy o
ś
rednicy 0,16-0,20 mm do zapalenia odwa
Ŝ
ki paliwa.
Kwas benzoesowy (C
7
H
6
O
2
)
Zalecanym zwi
ą
zkiem do oznaczenia ciepła spalania metod
ą
spalania w
bombie tlenowej jest kwas benzoesowy. Przed wykonaniem pomiaru
pojemno
ś
ci kalorymetru zwi
ą
zek powinien by
ć
przez 72 godz. osuszany w
eksykatorze.
Wodorotlenek barowy, roztwór 0,05M (0,1N) – Ba(OH)
2
Wodorotlenek barowy stosowany jest do oznaczania zawarto
ś
ci kwasu siarkowego (VI) i
azotowego (V).
W
ę
glan sodowy, roztwór 0,05M (0,1N) – Na
2
CO
3
W
ę
glan sodowy stosowany jest do oznaczania kwasu siarkowego (VI) i azotowego (V).
Kwas solny, roztwór 0,1M (0,1N) solution – HCl
Kwas solny stosowany jest do oznaczania kwasu siarkowego (VI) i azotowego (V).
Wodorotlenek potasowy, roztwór 0,1M (0,1N) - KOH
Wodorotlenek potasu stosowany jest do miareczkowania kwasu azotowego utworzonego w
procesie spalania paliwa stałego.
Fenoloftaleina, roztwór alkoholowy 10 g/dm
3
Fenoloftaleina jest stosowana jako wska
ź
nik kwasowo-zasadowy
przy miareczkowaniu.
Oran
Ŝ
metylowy, roztwór alkoholowy 1 g/dm
3
Oran
Ŝ
metylowy jest stosowany jako wska
ź
nik kwasowo-
zasadowy przy miareczkowaniu.
Ćw.8: Oznaczanie ciepła spalania i wartości opałowej paliw stałych
14
PRZEMYSŁOWE LABORATORIUM TECHNOLOGII CHEMICZNEJ II-B TCC0171L
3.4.
Pojemno
ść
cieplna kalorymetru
Pojemno
ść
cieplna kalorymetru (C), wyra
Ŝ
ona w J/
o
C, jest to ilo
ść
ciepła potrzebna
do ogrzania układu kalorymetrycznego o 1
o
C.
Pojemno
ść
ciepln
ą
oznacza si
ę
spalaj
ą
c substancj
ę
wzorcow
ą
(kwas benzoesowy), o
znanym cieple spalania. Oznaczenie przeprowadza si
ę
w tym samym układzie
kalorymetrycznym i w takich samych warunkach, w jakich wykonywane b
ę
d
ą
oznaczenia
ciepła spalania paliwa.
Wyznaczanie pojemno
ś
ci cieplnej kalorymetru.
Proces wyznaczania stałej kalorymetru jest czynno
ś
ci
ą
wielozadaniow
ą
st
ą
d nale
Ŝ
y
szczególnie uwa
Ŝ
nie zapisywa
ć
wszystkie masy i obj
ę
to
ś
ci stosowanych odczynników jak
równie
Ŝ
temperatury poszczególnych okresów.
Prosz
ę
uwa
Ŝ
nie przeczyta
ć
i post
ę
powa
ć
zgodnie z instrukcj
ą
.
a) Zwa
Ŝ
y
ć
1,0 g kwasu benzoesowego, z dokładno
ś
ci
ą
± 0,1 mg (m
BA
).
b) Uci
ąć
10-12 cm drutu (zanotowa
ć
mas
ę
, m
w1
).
c) Przygotowa
ć
pastylk
ę
z kwasu benzoesowego umieszczaj
ą
c w
ś
rodku drut, zwa
Ŝ
y
ć
(m=m
BA
+m
w1
).
d) Ko
ń
ce drutu przymocowa
ć
do elektrod. Upewni
ć
si
ę
,
Ŝ
e wszystko jest dobrze poł
ą
czone.
e) Nala
ć
do bomby 5 cm
3
wody destylowanej.
f) Głowic
ę
bomby z próbk
ą
poł
ą
czy
ć
szczelnie z korpusem, zakr
ę
ci
ć
nakr
ę
tk
ę
. Pami
ę
ta
ć
o
zamkni
ę
ciu zaworu.
g) Napełni
ć
bomb
ę
tlenem (Uwaga: tlen pod ci
ś
nieniem jest bardzo niebezpieczny, bomba
powinna by
ć
napełniona przez prowadz
ą
cego lub technika).
h) Ochłodzi
ć
naczynie kalorymetryczne tak, aby temperatura wody w naczyniu była o 0,5-
1,5
o
C ni
Ŝ
sza od temperatury wody w płaszczu kalorymetru.
i) Osuszy
ć
i zwa
Ŝ
y
ć
naczynie kalorymetryczne z wod
ą
. Masa naczynia z wod
ą
powinna
by
ć
stała (podaje prowadz
ą
cy) z dokładno
ś
ci
ą
nie mniejsz
ą
ni
Ŝ
±
0,5 g. Je
Ŝ
eli masa jest
niewła
ś
ciwa nale
Ŝ
y j
ą
skorygowa
ć
dodaj
ą
c lub odejmuj
ą
c wod
ę
.
j) Umie
ś
ci
ć
naczynie kalorymetryczne w płaszczu, a nast
ę
pnie umie
ś
ci
ć
w naczyniu
bomb
ę
.
Ćw.8: Oznaczanie ciepła spalania i wartości opałowej paliw stałych
15
PRZEMYSŁOWE LABORATORIUM TECHNOLOGII CHEMICZNEJ II-B TCC0171L
k) Elektrody bomby poł
ą
czy
ć
z przewodami elektrycznymi.
l) Zamkn
ąć
przykryw
ę
kalorymetru.
m) Wł
ą
czy
ć
przycisk POWER.
n) Odczeka
ć
5-10 minut w celu stabilizacji warunków pomiaru.
o) Rozpocz
ąć
automatyczny pomiar wł
ą
czaj
ą
c przycisk START
p) Odczeka
ć
do momentu zako
ń
czenia pomiaru. Spisa
ć
parametry pomiaru przedstawione
na wy
ś
wietlaczu (Rys. 5. b pkt.4 i 5).
q) Wył
ą
czy
ć
kalorymetr wciskaj
ą
c przycisk POWER.
r) Po zako
ń
czeniu pomiaru nale
Ŝ
y:
Zdj
ąć
przykryw
ę
kalorymetru i rozł
ą
czy
ć
elektrody.
Wyj
ą
c bomb
ę
z naczynia.
Ostro
Ŝ
nie otworzy
ć
zawór wylotowy gazu, pozostawi
ć
do całkowitego opró
Ŝ
nienia
bomby z gazów.
Otworzy
ć
bomb
ę
, sprawdzi
ć
czy nast
ą
piło całkowite spalenie próbki, zwa
Ŝ
y
ć
pozostały drut (m
w2
).
Przemy
ć
ostro
Ŝ
nie wn
ę
trze bomby wod
ą
destylowan
ą
(nie wi
ę
cej ni
Ŝ
100 cm
3
)
roztwór zgromadzi
ć
w kolbie Erlenmajera.
Nast
ę
pnie roztwór ogrza
ć
do wrzenia, utrzymywa
ć
w stanie wrzenia przez 5 min.,
ochłodzi
ć
do temperatury pokojowej
Schłodzony roztwór zmiareczkowa
ć
roztworem 0,1M NaOH wobec fenoloftaleiny.
(Uwaga: fenoloftaleina w roztworze zasadowym przyjmuje barw
ę
ró
Ŝ
ow
ą
).
Zanotowa
ć
obj
ę
to
ść
zu
Ŝ
ytego wodorotlenku potasu – V
NaOH
[cm
3
].
3.4.1. Obliczanie stałej kalorymetru
Stał
ą
kalorymetru oblicza si
ę
według wzoru przedstawionego poni
Ŝ
ej:
k
D
c
c
m
Q
C
t
N
BA
BA
+
+
+
×
=
1
(2)
gdzie:
Ciepło spalania kwasu benzoesowego
Q
BA
= 26477 J/g
Poprawka na wymian
ę
ciepła kalorymetru z otoczeniem,
°
C
Ćw.8: Oznaczanie ciepła spalania i wartości opałowej paliw stałych
16
PRZEMYSŁOWE LABORATORIUM TECHNOLOGII CHEMICZNEJ II-B TCC0171L
(
) (
)
d
n
d
d
k
K
k
H
×
−
+
+
×
=
1
5
,
0
gdzie:
n – liczba odczytów w głównym okresie pomiarowym,
d
H
–
ś
redni przyrost temperatury na 1 min w okresie pocz
ą
tkowym,
°
C;
d
K
–
ś
redni przyrost temperatury na 1 min w okresie ko
ń
cowym,
°
C;
Poprawka na ciepło wydzielone podczas spalania drutu, J
(
)
q
m
m
c
w
w
w
×
−
=
2
1
1
gdzie:
q
w
– ciepło spalania drutu, J/g
Poprawka na tworzenie si
ę
HNO
3
, J
0
,
6
×
=
c V
NaOH
N
Ogólny przyrost temperatury okresu głównego,
°
C
T
T
D
t
2
3
−
=
Przykład oblicze
ń
:
Dane eksperymentalne:
Ciepło spalania kwasu benzoesowego
Q
BA
=26 477 J/g
Masa kwasu benzoesowego
m
BA
=1,0127 g
Ciepło spalania drutu
q
w
=6740,7 J/g
Pocz
ą
tkowa masa drutu
m
w1
=0,0138 g
Masa drutu po spaleniu
m
w2
=0,0018 g
Obj
ę
to
ść
zu
Ŝ
ytego roztworu 0,1M NaOH
V
NaOH
= 2,62 cm
3
Liczba odczytów w głównym okresie pomiarowym n=5
Ćw.8: Oznaczanie ciepła spalania i wartości opałowej paliw stałych
17
PRZEMYSŁOWE LABORATORIUM TECHNOLOGII CHEMICZNEJ II-B TCC0171L
Temperatury poszczególnych okresów [
°
C]: T
1
=22,375
T
2
=22,385
T
3
=24,404
T
4
=24,395
Obliczenia
Poprawka na wymian
ę
ciepła kalorymetru z otoczeniem
( )
C
k
0
0053
,
0
5
404
,
24
395
,
24
1
5
5
404
,
24
395
,
24
5
375
,
22
385
,
22
5
,
0
−
=
−
×
−
+
−
−
−
×
=
Poprawka na ciepło wydzielone podczas spalania drutu
(
)
J
c
89
,
80
7
,
6740
0018
,
0
0138
,
0
1
=
×
−
=
Poprawka na tworzenie si
ę
HNO
3
J
V
c
NaOH
N
72
,
15
0
,
6
62
,
2
0
,
6
=
×
=
×
=
Ogólny przyrost temperatury okresu głównego
C
D
o
t
019
,
2
385
,
22
404
,
24
=
−
=
Stała kalorymetru
C
J
c
o
13412
0053
,
0
019
,
2
2
,
15
89
,
80
0127
,
1
26477
=
+
+
+
×
=
3.5.
Oznaczanie ciepła spalania
Proces oznaczania ciepła spalania jest czynno
ś
ci
ą
wielozadaniow
ą
st
ą
d nale
Ŝ
y
szczególnie uwa
Ŝ
nie zapisywa
ć
wszystkie masy i obj
ę
to
ś
ci stosowanych odczynników jak
równie
Ŝ
temperatury poszczególnych okresów.
Prosz
ę
uwa
Ŝ
nie przeczyta
ć
i post
ę
powa
ć
zgodnie z instrukcj
ą
a) Otrzyman
ą
próbk
ę
analityczn
ą
dokładnie wymiesza
ć
a nast
ę
pnie odwa
Ŝ
y
ć
około 0,8
÷
1,5
g
±
0,1 mg próbki i umie
ś
ci
ć
lu
ź
no w kwarcowym tyglu (zapisa
ć
mas
ę
próbki).
b) Umie
ś
ci
ć
tygiel w uchwycie elektrody.
Ćw.8: Oznaczanie ciepła spalania i wartości opałowej paliw stałych
18
PRZEMYSŁOWE LABORATORIUM TECHNOLOGII CHEMICZNEJ II-B TCC0171L
c) Zwa
Ŝ
y
ć
10-12 cm drutu (zanotowa
ć
mas
ę
, m
w1
), w
ś
rodkowej cz
ęś
ci drutu wykona
ć
trzy
zwoje i zanurzy
ć
je w w
ę
glu.
d) Ko
ń
ce drutu przymocowa
ć
do elektrod. Upewni
ć
si
ę
,
Ŝ
e wszystko jest dobrze poł
ą
czone.
e) Nala
ć
do bomby 5 cm
3
wody destylowanej.
f) Głowic
ę
bomby z próbk
ą
poł
ą
czy
ć
szczelnie z korpusem, zakr
ę
ci
ć
nakr
ę
tk
ę
. Pami
ę
ta
ć
o
zamkni
ę
ciu zaworu.
g) Napełni
ć
bomb
ę
tlenem (Uwaga: tlen pod ci
ś
nieniem jest bardzo niebezpieczny, bomba
powinna by
ć
napełniona przez prowadz
ą
cego lub technika).
h) Ochłodzi
ć
naczynie kalorymetryczne tak, aby temperatura wody w naczyniu była o 0,5-
1,5
o
C ni
Ŝ
sza od temperatury wody w płaszczu kalorymetru.
i) Osuszy
ć
i zwa
Ŝ
y
ć
naczynie kalorymetryczne z wod
ą
. Masa naczynia z wod
ą
powinna
by
ć
stała (podaje prowadz
ą
cy) z dokładno
ś
ci
ą
nie mniejsz
ą
ni
Ŝ
±
0,5 g. Je
Ŝ
eli masa jest
niewła
ś
ciwa nale
Ŝ
y j
ą
skorygowa
ć
dodaj
ą
c lub odejmuj
ą
c wod
ę
.
j) Umie
ś
ci
ć
naczynie kalorymetryczne w płaszczu, a nast
ę
pnie umie
ś
ci
ć
w naczyniu
bomb
ę
. Elektrody bomby poł
ą
czy
ć
z przewodami elektrycznymi. Zamkn
ąć
przykryw
ę
kalorymetru.
k) Wł
ą
czy przycisk POWER. Odczeka
ć
5-10 minut w celu stabilizacji warunków pomiaru.
l) Rozpocz
ąć
automatyczny pomiar wł
ą
czaj
ą
c przycisk START.
m) Odczeka
ć
do momentu zako
ń
czenia pomiaru. Spisa
ć
parametry pomiaru przedstawione
na wy
ś
wietlaczu (Rys. 5.b pkt.4 i 5).
n) Wył
ą
czy
ć
kalorymetr wciskaj
ą
c przycisk POWER. Po zako
ń
czeniu pomiaru nale
Ŝ
y:
Zdj
ąć
przykryw
ę
kalorymetru i rozł
ą
czy
ć
elektrody.
Wyj
ąć
bomb
ę
z naczynia.
Ostro
Ŝ
nie otworzy
ć
zawór wylotowy gazu, pozostawi
ć
do całkowitego opró
Ŝ
nienia
bomby z gazów.
Otworzy
ć
bomb
ę
, sprawdzi
ć
czy nast
ą
piło całkowite spalenie próbki, zwa
Ŝ
y
pozostały drut (m
w2
).
o) Przemy
ć
ostro
Ŝ
nie wn
ę
trze bomby 100 cm
3
wody destylowanej, roztwór zgromadzi
ć
w
kolbie Erlenmajera. Nast
ę
pnie roztwór ogrza
ć
do wrzenia, utrzymywa
ć
w stanie wrzenia
przez 5 min., ochłodzi
ć
do temperatury pokojowej.
p) Schłodzony roztwór zmiareczkowa
ć
roztworem 0,05 M Ba(OH)
2
wobec fenoloftaleiny.
Zanotowa
ć
obj
ę
to
ść
zu
Ŝ
ytego wodorotlenku baru – V
1
[cm
3
].
Ćw.8: Oznaczanie ciepła spalania i wartości opałowej paliw stałych
19
PRZEMYSŁOWE LABORATORIUM TECHNOLOGII CHEMICZNEJ II-B TCC0171L
q) Do zmiareczkowanego roztworu doda
ć
20,0 cm
3
0,05M Na
2
CO
3
, podgrza
ć
do wrzenia,
ods
ą
czy
ć
osad, przemy
ć
go gor
ą
c
ą
wod
ą
destylowan
ą
. Zebra
ć
cały przes
ą
cz.
r) Zmiareczkowa
ć
wystudzony przes
ą
cz 0,1M HCl wobec oran
Ŝ
u metylowego. (Uwaga:
Oran
Ŝ
metylowy w
ś
rodowisku kwa
ś
nym jest czerwony, w oboj
ę
tnym czy lekko kwa
ś
nym
lub lekko zasadowym jest pomara
ń
czowy, a w
ś
rodowisku zasadowym staje si
ę
Ŝ
ółty.
Nale
Ŝ
y zignorowa
ć
zmian
ę
barwy wynikaj
ą
c
ą
z obecno
ś
ci fenoloftaleiny). Zanotowa
ć
obj
ę
to
ść
zu
Ŝ
ytego kwasu solnego - V
2
[cm
3
].
3.5.1. Obliczanie ciepła spalania (Q
Gr
)
(
)
m
c
k
D
C
Q
t
ad
v
Gr
−
−
×
=
,
,
(3)
gdzie:
Q
Gr,v,ad
–ciepło spalania paliwa stałego w stanie analitycznym, J/g
C –
stała kalorymetru, J/
°
C
D
t
–
ogólny przyrost temperatury okresu głównego,
°
C
k –
poprawka na wymian
ę
ciepła kalorymetru z otoczeniem,
°
C
c –
suma poprawek na dodatkowe efekty cieplne, J
m –
masa próbki paliwa stałego, g
Poprawka na wymian
ę
ciepła kalorymetru z otoczeniem
(
) (
)
d
n
d
d
k
K
K
H
×
−
+
−
×
=
1
5
,
0
gdzie:
n – liczba odczytów w głównym okresie pomiarowym,
d
H
–
ś
redni przyrost temperatury na 1 min w okresie pocz
ą
tkowym,
°
C;
d
K
–
ś
redni przyrost temperatury na 1 min w okresie ko
ń
cowym,
°
C;
Suma poprawek na dodatkowe efekty cieplne, J
c
c
c
c
N
S
+
+
=
1
Poprawka na ciepło wydzielone podczas spalania drutu, J
(
)
q
m
m
c
w
w
w
×
−
=
2
1
1
Ćw.8: Oznaczanie ciepła spalania i wartości opałowej paliw stałych
20
PRZEMYSŁOWE LABORATORIUM TECHNOLOGII CHEMICZNEJ II-B TCC0171L
Poprawka na ciepło wydzielone podczas powstawania H
2
SO
4
, J
(
)
0
,
20
1
,
15
2
1
−
+
×
=
V
V
c
S
V
1
–obj
ę
to
ść
Ba(OH)
2
, cm
3
V
2
–obj
ę
to
ść
HCl, cm
3 .
Poprawka na ciepło wydzielone podczas powstawania HNO
3
, J
(
)
0
,
6
0
,
20
2
×
−
=
V
c
N
Ogólny przyrost temperatury okresu głównego,
°
C
T
T
D
t
2
3
−
=
Przykład oblicze
ń
Ciepło spalania paliwa stałego
Stała kalorymetru
C=13293 J/
°
C
Masa odwa
Ŝ
ki paliwa
m=0,9987 g
Ciepło spalania drutu
q
w
=6740,7 J/g
Masa drutu przed pomiarem
m
w1
=0,0143 g
Masa drutu po pomiarze
m
w2
=0,0025 g
Obj
ę
to
ść
zu
Ŝ
ytego Ba(OH)
2
V
1
=10,1 cm
3
Obj
ę
to
ść
zu
Ŝ
ytego HCl,
V
2
=12,0 cm
3
Liczba odczytów w głównym okresie pomiarowym n=5
Temperatury poszczególnych okresów [
°
C]: T
1
=24,217; T
2
=24,225; T
3
=25,954; T
4
=25,950
Ćw.8: Oznaczanie ciepła spalania i wartości opałowej paliw stałych
21
PRZEMYSŁOWE LABORATORIUM TECHNOLOGII CHEMICZNEJ II-B TCC0171L
Obliczenia
Poprawka na wymian
ę
ciepła kalorymetru z otoczeniem
(
)
C
k
o
002
,
0
5
954
,
25
950
,
25
1
5
5
954
,
25
950
,
25
5
217
,
24
225
,
24
5
,
0
−
=
−
×
−
+
−
−
−
×
=
Poprawka na ciepło wydzielone podczas spalania drutu
(
)
J
c
54
,
79
7
,
6740
0025
,
0
0143
,
0
1
=
×
−
=
Poprawka na ciepło wydzielone podczas powstawania HNO
3
, J
(
)
J
V
c
N
4
,
59
0
,
6
9
,
9
0
,
6
20
2
=
×
=
×
−
=
Poprawka na ciepło wydzielone podczas powstawania H
2
SO
4
, J
(
)
J
V
V
c
S
71
,
31
1
,
15
1
,
2
1
,
15
20
2
1
=
×
=
×
−
+
=
Ogólny przyrost temperatury okresu głównego,
°
C
C
D
o
t
729
,
1
225
,
24
954
,
25
=
−
=
Ciepło spalania próbki, J/g
(
) (
)
g
J
Q
Gr
23074
9987
,
0
71
,
31
4
,
59
54
,
79
002
,
0
729
,
1
13412
=
+
+
−
+
×
=
Ćw.8: Oznaczanie ciepła spalania i wartości opałowej paliw stałych
22
PRZEMYSŁOWE LABORATORIUM TECHNOLOGII CHEMICZNEJ II-B TCC0171L
3.5.2. Obliczenie warto
ś
ci opałowej próbki (Q
Net
)
Warto
ść
opałowa paliwa jest to ciepło spalania pomniejszone o ciepło parowania wody,
obliczane na podstawie wzoru przedstawionego poni
Ŝ
ej:
(
)
H
M
Q
Q
ad
ad
ad
v
Gr
ad
v
Net
×
+
×
−
=
94
,
8
42
,
24
,
,
,
,
(4)
gdzie:
Q
Net,v,ad
-
Warto
ść
opałowa, J/g
Q
Gr,v,ad
–
Ciepło spalania, J/g
24,42 –
Ciepło parowania wody w temperaturze 25
°
C odpowiadaj
ą
ce 1 %wody
w paliwie, J/g
8,94 –
Współczynnik przeliczenia zawarto
ś
ci wodoru na wod
ę
H
ad
–
Zawarto
ść
wodoru w próbce (stan powietrzno-suchy), %(mas.)
M
ad
–
Zawarto
ść
wilgoci w próbce w stanie powietrzno-suchym, %(mas.)
Przybli
Ŝ
on
ą
zawarto
ść
wodoru mo
Ŝ
na obliczy
ć
ze wzoru (5) przypadku wegli kamiennych i
wzoru (6) w przypadku w
ę
gla brunatnego:
5
,
18
100
A
M
H
ad
ad
ad
−
−
=
(5)
0
,
18
100
A
M
H
ad
ad
ad
−
−
=
(6)
IV.
Bibliografia
ISO 1928:2007, Solid mineral fuels – Determination of gross calorific value by the bomb
calorimetric method, and calculation of net calorific value.
ISO 1170:2008, Coal and Coke – Calculation of analyses to different bases.
Van Krevelen D.W., Coal, Typology - Physics - Chemistry – Constitution, Elsevier,
Amsterdam 1993.
J.G. Speight, Handbook of Coal Analysis, Wiley, New Jersey 2005.
Analytical methods for coal and coal products, ed. C. Karr Jr., Vol. I, Academic Press,
London 1978.
Ćw.8: Oznaczanie ciepła spalania i wartości opałowej paliw stałych
23
PRZEMYSŁOWE LABORATORIUM TECHNOLOGII CHEMICZNEJ II-B TCC0171L
V.
Schemat sprawozdania
TCC0171L
Przemysłowe laboratorium technologii chemicznej II-B
Ć
w.8 Oznaczanie ciepła spalania i warto
ś
ci opałowej paliwa stałego
Grupa
Studenci
Data
1.
2.
3.
4.
Ocena
Cel pracy
Próbka
Ćw.8: Oznaczanie ciepła spalania i wartości opałowej paliw stałych
24
PRZEMYSŁOWE LABORATORIUM TECHNOLOGII CHEMICZNEJ II-B TCC0171L
Stała kalorymetru (C)
Dane do
ś
wiadczalne
Symbol
Pomiar 1
Pomiar 2
Ciepło spalania kwasu benzoesowego
Q
BA
=
26 477 J/g
Masa kwasu benzoesowego, g
m
BA
=
Ciepło spalania drutu
q
w
=
6740,7 J/g
Masa drutu przed pomiarem, g
m
w1
=
Masa drutu po pomiarze, g
m
w2
=
Obj
ę
to
ść
0,1M KOH, cm
3
V
KOH
=
Ilo
ść
odczytów w głównym okresie
n=
Temperatury okresów [
°
C]:
T
1
=
T
2
=
T
3
=
T
4
=
Obliczenia
Symbol
Pomiar 1
Pomiar 2
Poprawka na wymian
ę
ciepła kalorymetru
z otoczeniem,
°
C
k=
Poprawka na ciepło wydzielone podczas
c
1
=
Ćw.8: Oznaczanie ciepła spalania i wartości opałowej paliw stałych
25
PRZEMYSŁOWE LABORATORIUM TECHNOLOGII CHEMICZNEJ II-B TCC0171L
spalania drutu, J
Poprawka na ciepło wydzielone podczas
powstawania HNO
3
, J
c
N
=
Ogólny przyrost temperatury okresu
głównego,
°
C
D
t
=
Stała kalorymetru, J/
°
C
C=
Ś
rednia stała kalorymetru, J/
°
C
C =
Ciepło spalania (Q
Gr
)
Dane do
ś
wiadczalne
Symbol
Pomiar 1
Pomiar 2
Stała kalorymetru , J/
°
C
C=
Masa próbki, g
m=
Ciepło spalania drutu, J/g
q
w
=
6740,7 J/g
Masa drutu przed pomiarem, g
m
w1
=
Masa drutu po pomiarze, g
m
w2
=
Obj
ę
to
ść
0,1M HCl, cm
3
V
2
=
Obj
ę
to
ść
0,05M Ba(OH)
2
, cm
3
V
1
=
Liczba odczytów okresu głównego
n=
Temperatury okresów [
°
C]:
T
1
=
T
2
=
T
3
=
Ćw.8: Oznaczanie ciepła spalania i wartości opałowej paliw stałych
26
PRZEMYSŁOWE LABORATORIUM TECHNOLOGII CHEMICZNEJ II-B TCC0171L
T
4
=
Obliczenia
Symbol
Pomiar 1
Pomiar 2
Poprawka na wymian
ę
ciepła
kalorymetru z otoczeniem,
°
C
k=
Poprawka na ciepło wydzielone,
podczas spalania drutu, J
c
1
=
Poprawka na ciepło wydzielone,
podczas powstawania HNO
3
, J
c
N
=
Poprawka na ciepło wydzielone podczas
powstawania H
2
SO
4
, J
c
S
=
Ogólny przyrost temperatuty,
°
C
D
t
=
Ciepło spalania, J/g
Q
Gr,v,ad
=
Ś
rednie ciepło spalania
Q
Gr,v,ad
=
Ćw.8: Oznaczanie ciepła spalania i wartości opałowej paliw stałych
27
PRZEMYSŁOWE LABORATORIUM TECHNOLOGII CHEMICZNEJ II-B TCC0171L
Warto
ść
opałowa (Q
Net
)
Dane do
ś
wiadczalne
Ciepło spalania (
ś
rednia) , kJ/kg
Q
Gr,v,ad
=
Zawarto
ść
wilgoci, % (mas.)
M
ad
=
Zawarto
ść
wodoru, % (mas.)
H
ad
=
Popiół , % (mas.)
A
ad
=
Ciepło parowania wody, J/g
22.42
Obliczenia
Warto
ść
opałowa
Q
Net, v,ad
=
Wnioski