ISO 18125 Katı Biyoyakıtlar - Kalorifik Değerin Belirlenmesi

Uluslararası Standartlar Örgütü (ISO) tarafından geliştirilen “ISO 18125 Katı biyoyakıtlar - Kalorifik değerin belirlenmesi” standardında, sertifikalı benzoik asidin yakılması ile kalibre edilmiş bir bomba kalorimetresinde sabit hacimde ve 25 derece referans sıcaklığında katı bir biyoyakıtın brüt kalorifik değerinin belirlenmesine yönelik bir yöntem açıklanmaktadır. Elde edilen sonuç, yanma ürünlerinin tüm suyunun sıvı su olduğu sabit hacimdeki analiz örneğinin brüt kalorifik değeridir.

Uygulamada, biyoyakıtlar sabit (atmosferik) basınçta yakılır ve su ya yoğunlaştırılmaz (baca gazlarıyla buhar olarak uzaklaştırılır) ya da yoğunlaştırılır. Her iki koşulda da kullanılacak yanmanın çalışma ısısı, yakıtın sabit basınçtaki net kalorifik değeridir. Sabit hacimdeki net kalorifik değer de kullanılabilir. Bu standart her iki değerin hesaplanması için formüller içermektedir.

Kalibrasyonlar ve biyoyakıt testleri için genel ilkeler ve prosedürler ana metinde sunulmuştur. Belirli bir kalorimetrik cihaz türünün kullanımına ilişkin olanlar ise standart eklerinde yer almaktadır (Ek A ila C). Ek D, belirtilen kalorimetre türlerini kullanarak kalibrasyon ve yakıt deneyleri gerçekleştirmek için kontrol listeleri içerir. Ek E, bazı hesaplamaları göstermek için örnekler verir.

Bu standardın amaçları doğrultusunda, “ISO 16559 Katı biyoyakıtlar - Kelime bilgisi” standardında verilen terimler ve tanımlar yanı sıra şu tanımlar geçerlidir:

• Sabit hacimde brüt kalorifik değer, kalorimetrik bombada belirtilen koşullar altında oksijende yakılan katı biyoyakıtın birim kütlesi için yanma özgül enerjisinin joule cinsinden mutlak değerini ifade eder. Yanma ürünlerinin gaz halindeki oksijen, azot, karbondioksit ve kükürt dioksit, bomba reaksiyonu koşulları altında karbondioksitle doymuş sıvı su (buharıyla dengede) ve katı külden oluştuğu varsayılır.
• Sabit hacimde net kalorifik değer, sabit hacim koşulları altında oksijende yakılan biyoyakıtın birim kütlesi için yanma özgül enerjisinin joule cinsinden mutlak değerini ifade eder. Reaksiyon ürünlerinin tüm suyu su buharı olarak, diğer ürünler brüt kalorifik değerdeki gibi kalır.
• Sabit basınçta net kalorifik değer, sabit basınçta oksijende yakılan biyoyakıtın birim kütlesi için yanma özgül ısısının joule cinsinden mutlak değerini ifade eder. Reaksiyon ürünlerinin tüm suyu su buharı olarak, diğer ürünler brüt kalorifik değerdeki gibi kalır.
• Referans sıcaklığı, termokimya için uluslararası referans sıcaklığı 25 derece kalorifik değerler için referans sıcaklığı olarak kabul edilir. Biyoyakıtların kalorifik değerinin sıcaklık bağımlılığı küçüktür.
• Kalorimetrenin etkin ısı kapasitesi, kalorimetrenin sıcaklığında birim değişikliğe neden olmak için gereken enerji miktarını ifade eder.
• Düzeltilmiş sıcaklık artışı, sadece yanma bombası içinde gerçekleşen işlemlerden kaynaklanan kalorimetre sıcaklığındaki değişikliği ifade eder. Düzeltilmiş sıcaklık artışı, ısı değişimi, karıştırma gücü vb için düzeltilmiş toplam gözlenen sıcaklık artışıdır. Sıcaklıktaki değişiklik diğer birimler cinsinden ifade edilebilir: bir platin veya termistör termometresinin direnci, bir kuvars kristal rezonatörünün frekansı gibi, ancak bu nicelik ile sıcaklıktaki bir değişiklik arasında işlevsel bir ilişki kurulması koşuluyla. Kalorimetrenin etkin ısı kapasitesi, böyle keyfi bir birim başına enerji birimleri olarak ifade edilebilir. Kalibrasyonlar ve yakıt deneyleri arasındaki koşullarda gerekli doğrusallık ve yakınlık kriterleri standart içinde verilmiştir.

Katı biyoyakıtın analiz örneğinin tartılmış bir kısmı, belirtilen koşullar altında bir bomba kalorimetresinde yüksek basınçlı oksijende yakılır. Kalorimetrenin etkin ısı kapasitesi, sertifikada belirtilen benzer koşullar altında sertifikalı benzoik asidin yakılmasıyla kalibrasyon testlerinde belirlenir. Düzeltilmiş sıcaklık artışı, yanma reaksiyonu gerçekleşmeden önce, sırasında ve sonrasında sıcaklık gözlemlerinden belirlenir. Sıcaklık gözlemlerinin süresi ve sıklığı, kullanılan kalorimetre türüne bağlıdır. Başlangıçta bombaya su eklenerek yanmadan önce doymuş bir buhar fazı elde edilir, böylece numunedeki hidrojen ve nemden oluşan tüm suyun sıvı su olarak kabul edilmesi sağlanır.

Brüt kalorifik değer, düzeltilmiş sıcaklık artışından ve kalorimetrenin etkin ısı kapasitesinden hesaplanır ve tutuşma enerjisinden, sigortaların yanmasından ve nitrik asit oluşumu gibi yan reaksiyonlardan kaynaklanan termal etkilerden kaynaklanan katkılar için paylar ayrılır. Ayrıca, bomba reaksiyonunda oluşan sulu sülfürik asit ile gaz halindeki kükürt dioksit arasındaki enerji farkını hesaba katmak için bir düzeltme uygulanır, yani biyoyakıttaki kükürtün gerekli reaksiyon ürünü. Sulu ve gaz halindeki hidroklorik asit arasındaki karşılık gelen enerji etkisi, katı biyoyakıtlar için düzeltme için genellikle düşük değer nedeniyle ihmal edilebilir.

Biyoyakıtın sabit hacimdeki net kalorifik değeri ve sabit basınçtaki net kalorifik değeri, analiz örneğinde belirlenen sabit hacimdeki brüt kalorifik değerden hesaplanarak elde edilir. Sabit hacimdeki net kalorifik değerin hesaplanması, analiz örneğinin nem ve hidrojen içerikleri hakkında bilgi gerektirir. Prensip olarak, sabit basınçtaki net kalorifik değerin hesaplanması, analiz örneğinin oksijen ve nitrojen içerikleri hakkında da bilgi gerektirir.

Kuruluşumuz, bilim ve teknoloji alanında dünyada yaşanan gelişmeleri yakından takip eden ve sürekli kendini geliştiren güçlü bir çalışan kadrosuna sahiptir. Çeşitli sektörlerdeki işletmeler için verilen çok sayıda test, ölçüm, analiz ve değerlendirme çalışmaları arasında “ISO 18125 Katı biyoyakıtlar - Kalorifik değerin belirlenmesi” standardına uygun test hizmetleri de bulunmaktadır.