ISO 18125 Твердое биотопливо. Определение теплотворной способности

Стандарт «ISO 18125 Твердое биотопливо. Определение теплотворной способности», разработанный Международной организацией по стандартизации (ISO), описывает метод определения высшей теплотворной способности твердого биотоплива при постоянном объеме и эталонной температуре 25 градусов в калиброванной бомбовой калориметрической установке путем сжигания сертифицированной бензойной кислоты. Полученный результат представляет собой высшую теплотворную способность анализируемой пробы при постоянном объеме, где вся вода продуктов сгорания находится в жидком состоянии.

На практике биотопливо сжигается при постоянном (атмосферном) давлении, а вода либо не конденсируется (удаляется в виде пара с дымовыми газами), либо конденсируется. Рабочая теплота сгорания, используемая в обоих условиях, представляет собой низшую теплотворную способность топлива при постоянном давлении. Также можно использовать низшую теплотворную способность при постоянном объеме. В настоящем стандарте содержатся формулы для расчета обоих значений.

Общие принципы и процедуры калибровки и испытаний биотоплива представлены в основном тексте. Информация, касающаяся использования конкретного типа калориметрического прибора, включена в приложения к стандарту (Приложения A–C). Приложение D содержит контрольные списки для проведения калибровки и экспериментов с топливом с использованием указанных типов калориметров. В приложении E приведены примеры, иллюстрирующие некоторые расчеты.

Для целей настоящего стандарта, в дополнение к терминам и определениям, приведенным в «ISO 16559 Твердое биотопливо. Словарь», применяются следующие определения:

• Высшая теплота сгорания при постоянном объеме выражает абсолютную величину удельной энергии сгорания в джоулях на единицу массы твердого биотоплива, сжигаемого в кислороде при условиях, указанных в калориметрической бомбе. Предполагается, что продукты сгорания состоят из газообразного кислорода, азота, углекислого газа и диоксида серы, жидкой воды, насыщенной углекислым газом в условиях реакции в бомбе (в равновесии с его парами), и твердой золы.
• Низшая теплота сгорания при постоянном объеме выражает абсолютное значение удельной энергии сгорания в джоулях на единицу массы биотоплива, сжигаемого в кислороде в условиях постоянного объема. Вся вода продуктов реакции остается в виде водяного пара, остальные продукты остаются в виде высшей теплотворной способности.
• Низшая теплота сгорания при постоянном давлении выражает абсолютное значение удельной теплоты сгорания в джоулях на единицу массы биотоплива, сжигаемого в кислороде при постоянном давлении. Вся вода продуктов реакции остается в виде водяного пара, остальные продукты остаются в виде высшей теплотворной способности.
• В качестве опорной температуры для теплотворной способности принята международная опорная температура термохимии, равная 25 градусам. Теплотворная способность биотоплива имеет небольшую зависимость от температуры.
• Эффективная теплоемкость калориметра выражает количество энергии, необходимое для того, чтобы вызвать единичное изменение температуры калориметра.
• Скорректированное повышение температуры выражает изменение температуры калориметра в результате процессов, происходящих только внутри бомбы сгорания. Скорректированное повышение температуры — это общее наблюдаемое повышение температуры, скорректированное с учетом теплообмена, мощности смешивания и т. д. Изменение температуры может быть выражено в других единицах: сопротивлении платинового или термисторного термометра, частоте кварцевого резонатора, но только в том случае, если установлена ​​функциональная связь между этой величиной и изменением температуры. Эффективную теплоемкость калориметра можно выразить в единицах энергии на такую ​​условную единицу. Необходимые критерии линейности и близости условий между калибровками и испытаниями топлива приведены в стандарте.

Навеску аналитического образца твердого биотоплива сжигают в кислороде высокого давления в калориметрической бомбе при определенных условиях. Эффективная теплоемкость калориметра определяется при калибровочных испытаниях путем сжигания сертифицированной бензойной кислоты в условиях, аналогичных указанным в сертификате. Скорректированное повышение температуры определяется на основе наблюдений за температурой до, во время и после реакции горения. Продолжительность и частота наблюдений за температурой зависят от типа используемого калориметра. Первоначально в бомбу добавляется вода для создания насыщенной паровой фазы перед сгоранием, гарантируя, что вся вода в образце, состоящая из водорода и влаги, считается жидкой водой.

Высшая теплотворная способность рассчитывается на основе скорректированного повышения температуры и эффективной теплоемкости калориметра с учетом вклада энергии воспламенения, тепловых эффектов от сгорания предохранителей и побочных реакций, таких как образование азотной кислоты. Кроме того, применяется поправка для учета разницы энергии между водной серной кислотой, образующейся в реакции в бомбе, и газообразным диоксидом серы, т.е. требуемым продуктом реакции серы в биотопливе. Соответствующим энергетическим эффектом между водной и газообразной соляной кислотой можно пренебречь из-за, как правило, низкого значения поправки для твердого биотоплива.

Низшую теплотворную способность биотоплива при постоянном объеме и низшую теплотворную способность при постоянном давлении получают путем расчета высшей теплотворной способности при постоянном объеме, определенной в анализируемом образце. Для расчета низшей теплотворной способности при постоянном объеме необходимо знать содержание влаги и водорода в анализируемом образце. В принципе, для расчета низшей теплотворной способности при постоянном давлении также необходима информация о содержании кислорода и азота в анализируемом образце.

Наша организация имеет сильный коллектив, который внимательно следит за развитием событий в области науки и техники в мире и постоянно совершенствуется. Среди многочисленных исследований по испытаниям, измерениям, анализу и оценке, предоставляемых предприятиям различных секторов, имеются также услуги по испытаниям в соответствии со стандартом «ISO 18125 Твердое биотопливо. Определение теплотворной способности».