ISO 18125 Tuhé biopalivá - Stanovenie výhrevnosti

Norma „ISO 18125 Tuhé biopalivá – Stanovenie výhrevnosti“, ktorú vypracovala Medzinárodná organizácia pre normalizáciu (ISO), opisuje metódu na stanovenie hrubej výhrevnosti tuhého biopaliva pri konštantnom objeme a referenčnej teplote 25 stupňov v kalibrovanom kalorimetri spaľovaním certifikovanej kyseliny benzoovej. Získaný výsledok je hrubá výhrevnosť analyzovanej vzorky pri konštantnom objeme, kde všetka voda v produktoch spaľovania je kvapalná voda.

V praxi sa biopalivá spaľujú pri konštantnom (atmosférickom) tlaku a voda je buď nekondenzovaná (odstraňovaná ako para so spalinami), alebo kondenzovaná. Pracovné teplo spaľovania, ktoré sa má použiť v oboch podmienkach, je čistá výhrevnosť paliva pri konštantnom tlaku. Môže sa použiť aj čistá výhrevnosť pri konštantnom objeme. Táto norma obsahuje vzorce na výpočet oboch hodnôt.

Všeobecné zásady a postupy kalibrácií a testovania biopalív sú uvedené v hlavnom texte. Tie, ktoré sa týkajú použitia špecifického typu kalorimetrického zariadenia, sú uvedené v prílohách normy (prílohy A až C). Príloha D obsahuje kontrolné zoznamy na vykonávanie kalibračných a palivových experimentov s použitím špecifikovaných typov kalorimetrov. V dodatku E sú uvedené príklady na ilustráciu niektorých výpočtov.

Na účely tejto normy sa okrem pojmov a definícií uvedených v norme „ISO 16559 Tuhé biopalivá – Slovník“ uplatňujú aj tieto definície:

• Hrubá výhrevnosť pri konštantnom objeme vyjadruje absolútnu hodnotu špecifickej energie spaľovania v jouloch na jednotku hmotnosti tuhého biopaliva spaľovaného v kyslíku za podmienok uvedených v kalorimetrickej bombe. Predpokladá sa, že produkty spaľovania pozostávajú z plynného kyslíka, dusíka, oxidu uhličitého a oxidu siričitého, kvapalnej vody nasýtenej oxidom uhličitým za podmienok reakcie v bombe (v rovnováhe s jeho parami) a pevného popola.
• Čistá výhrevnosť pri konštantnom objeme vyjadruje absolútnu hodnotu špecifickej energie spaľovania v jouloch na jednotku hmotnosti biopaliva spaľovaného v kyslíku za podmienok konštantného objemu. Všetka voda z reakčných produktov zostáva vo forme vodnej pary, ostatné produkty zostávajú v hrubej výhrevnosti.
• Čistá výhrevnosť pri konštantnom tlaku vyjadruje absolútnu hodnotu merného spaľovacieho tepla v jouloch na jednotku hmotnosti biopaliva spaľovaného v kyslíku pri konštantnom tlaku. Všetka voda z reakčných produktov zostáva vo forme vodnej pary, ostatné produkty zostávajú v hrubej výhrevnosti.
• Referenčná teplota, medzinárodná referenčná teplota pre termochémiu, sa akceptuje ako referenčná teplota pre výhrevnosť pri 25 stupňoch. Výhrevnosť biopalív má malú teplotnú závislosť.
• Efektívna tepelná kapacita kalorimetra vyjadruje množstvo energie potrebnej na vyvolanie jednotkovej zmeny teploty kalorimetra.
• Korigovaný nárast teploty vyjadruje zmenu teploty kalorimetra, ktorá je výsledkom procesov prebiehajúcich iba vo vnútri spaľovacej bomby. Korigovaný nárast teploty je celkový pozorovaný nárast teploty korigovaný o tepelnú výmenu, miešací výkon atď. Zmenu teploty možno vyjadriť aj v iných jednotkách: odpor platinového alebo termistorového teplomeru, frekvencia kremenného rezonátora, ale iba ak je medzi touto veličinou a zmenou teploty stanovený funkčný vzťah. Efektívnu tepelnú kapacitu kalorimetra možno vyjadriť v jednotkách energie na takúto ľubovoľnú jednotku. Potrebné kritériá linearity a podobnosti pre podmienky medzi kalibráciami a testami paliva sú uvedené v norme.

Odvážená časť analytickej vzorky tuhého biopaliva sa spaľuje vo vysokotlakovom kyslíku v kalorimetri s bombou za stanovených podmienok. Efektívna tepelná kapacita kalorimetra sa stanovuje v kalibračných skúškach spaľovaním certifikovanej kyseliny benzoovej za podmienok podobných podmienkam uvedeným v certifikáte. Korigovaný nárast teploty sa určí z pozorovaní teploty pred, počas a po spaľovacej reakcii. Trvanie a frekvencia pozorovaní teploty závisia od typu použitého kalorimetra. Do bomby sa najprv pridá voda, aby sa pred spaľovaním vytvorila nasýtená plynná fáza, čím sa zabezpečí, že všetka voda vo vzorke, pozostávajúca z vodíka a vlhkosti, sa považuje za kvapalnú vodu.

Hrubá výhrevnosť sa vypočíta z korigovaného nárastu teploty a efektívnej tepelnej kapacity kalorimetra, pričom sa berú do úvahy príspevky od energie zapálenia, tepelné účinky z horenia poistiek a vedľajšie reakcie, ako je tvorba kyseliny dusičnej. Okrem toho sa aplikuje korekcia na zohľadnenie energetického rozdielu medzi vodným roztokom kyseliny sírovej vytvoreným pri reakcii v bombe a plynným oxidom siričitým, t. j. požadovaným reakčným produktom síry v biopalive. Zodpovedajúci energetický efekt medzi vodnou a plynnou kyselinou chlorovodíkovou možno zanedbať kvôli všeobecne nízkej hodnote korekcie pre tuhé biopalivá.

Čistá výhrevnosť biopaliva pri konštantnom objeme a čistá výhrevnosť pri konštantnom tlaku sa získajú výpočtom hrubej výhrevnosti pri konštantnom objeme určenej v analyzovanej vzorke. Výpočet čistej výhrevnosti pri konštantnom objeme vyžaduje znalosť obsahu vlhkosti a vodíka v analyzovanej vzorke. Výpočet čistej výhrevnosti pri konštantnom tlaku v zásade vyžaduje aj informácie o obsahu kyslíka a dusíka v analyzovanej vzorke.

Naša organizácia má silný personál, ktorý pozorne sleduje vývoj v oblasti vedy a techniky vo svete a neustále sa zlepšuje. Medzi početnými testovacími, meracími, analytickými a hodnotiacimi štúdiami poskytovanými pre podniky v rôznych odvetviach existujú aj testovacie služby v súlade s normou „ISO 18125 Tuhé biopalivá - Stanovenie výhrevnosti“.