ISO 18125 Nhiên liệu sinh học rắn - Xác định giá trị nhiệt lượng

Tiêu chuẩn “ISO 18125 Nhiên liệu sinh học rắn - Xác định giá trị nhiệt” do Tổ chức Tiêu chuẩn hóa Quốc tế (ISO) xây dựng mô tả phương pháp xác định giá trị nhiệt gộp của nhiên liệu sinh học rắn ở thể tích không đổi và nhiệt độ tham chiếu 25 độ trong nhiệt lượng kế bom đã hiệu chuẩn bằng cách đốt cháy axit benzoic đã được chứng nhận. Kết quả thu được là giá trị nhiệt lượng gộp của mẫu phân tích ở thể tích không đổi, trong đó toàn bộ nước của sản phẩm cháy đều là nước lỏng.

Trên thực tế, nhiên liệu sinh học được đốt ở áp suất không đổi (áp suất khí quyển) và nước có thể không ngưng tụ (được loại bỏ dưới dạng hơi cùng với khí thải) hoặc được ngưng tụ. Nhiệt lượng đốt cháy được sử dụng trong cả hai điều kiện là giá trị nhiệt lượng ròng của nhiên liệu ở áp suất không đổi. Giá trị nhiệt lượng ròng ở thể tích không đổi cũng có thể được sử dụng. Tiêu chuẩn này chứa các công thức để tính toán cả hai giá trị.

Các nguyên tắc và quy trình chung để hiệu chuẩn và thử nghiệm nhiên liệu sinh học được trình bày trong văn bản chính. Những thông tin liên quan đến việc sử dụng một loại thiết bị đo nhiệt lượng cụ thể được đưa vào phần phụ lục của tiêu chuẩn (Phụ lục A đến C). Phụ lục D bao gồm danh sách kiểm tra để thực hiện hiệu chuẩn và thử nghiệm nhiên liệu bằng cách sử dụng các loại nhiệt lượng kế được chỉ định. Phụ lục E đưa ra các ví dụ minh họa một số phép tính.

Đối với mục đích của tiêu chuẩn này, ngoài các thuật ngữ và định nghĩa được đưa ra trong “ISO 16559 Nhiên liệu sinh học rắn - Từ vựng”, các định nghĩa sau đây được áp dụng:

• Giá trị nhiệt lượng gộp ở thể tích không đổi thể hiện giá trị tuyệt đối của năng lượng riêng của quá trình đốt cháy tính bằng joule trên một đơn vị khối lượng nhiên liệu sinh học rắn được đốt trong oxy theo các điều kiện quy định trong bom nhiệt lượng. Các sản phẩm cháy được cho là bao gồm oxy khí, nitơ, carbon dioxide và lưu huỳnh dioxide, nước lỏng bão hòa với carbon dioxide trong điều kiện phản ứng bom (cân bằng với hơi của nó) và tro rắn.
• Giá trị nhiệt lượng ròng ở thể tích không đổi thể hiện giá trị tuyệt đối của năng lượng riêng của quá trình đốt cháy tính bằng joule trên một đơn vị khối lượng nhiên liệu sinh học được đốt trong oxy ở điều kiện thể tích không đổi. Tất cả nước của sản phẩm phản ứng vẫn ở dạng hơi nước, các sản phẩm khác vẫn ở dạng giá trị nhiệt lượng gộp.
• Giá trị nhiệt lượng ròng ở áp suất không đổi thể hiện giá trị tuyệt đối của nhiệt dung riêng đốt cháy tính bằng joule trên một đơn vị khối lượng nhiên liệu sinh học bị đốt cháy trong oxy ở áp suất không đổi. Tất cả nước của sản phẩm phản ứng vẫn ở dạng hơi nước, các sản phẩm khác vẫn ở dạng giá trị nhiệt lượng gộp.
• Nhiệt độ tham chiếu, nhiệt độ tham chiếu quốc tế về nhiệt hóa học, được chấp nhận là nhiệt độ tham chiếu cho giá trị nhiệt lượng ở 25 độ. Giá trị nhiệt của nhiên liệu sinh học ít phụ thuộc vào nhiệt độ.
• Nhiệt dung hiệu dụng của nhiệt lượng kế thể hiện lượng năng lượng cần thiết để gây ra sự thay đổi đơn vị về nhiệt độ của nhiệt lượng kế.
• Sự gia tăng nhiệt độ đã hiệu chỉnh thể hiện sự thay đổi nhiệt độ của nhiệt lượng kế do các quá trình chỉ diễn ra bên trong bom đốt. Tăng nhiệt độ đã hiệu chỉnh là tổng mức tăng nhiệt độ quan sát được đã hiệu chỉnh theo trao đổi nhiệt, công suất trộn, v.v. Sự thay đổi nhiệt độ có thể được thể hiện theo các đơn vị khác: điện trở của nhiệt kế bạch kim hoặc nhiệt điện trở, tần số của bộ cộng hưởng tinh thể thạch anh, nhưng chỉ khi thiết lập được mối quan hệ chức năng giữa lượng này và sự thay đổi nhiệt độ. Nhiệt dung hiệu dụng của nhiệt lượng kế có thể được biểu thị bằng đơn vị năng lượng trên một đơn vị tùy ý như vậy. Tiêu chuẩn đưa ra các tiêu chí tuyến tính và độ gần cần thiết cho các điều kiện giữa hiệu chuẩn và thử nghiệm nhiên liệu.

Một phần mẫu phân tích nhiên liệu sinh học rắn đã được cân được đốt trong oxy áp suất cao trong một nhiệt lượng kế dạng bom trong điều kiện quy định. Nhiệt dung hiệu dụng của nhiệt lượng kế được xác định trong các thử nghiệm hiệu chuẩn bằng cách đốt axit benzoic đã được chứng nhận trong điều kiện tương tự như những điều kiện được chỉ định trong chứng chỉ. Sự gia tăng nhiệt độ đã hiệu chỉnh được xác định từ các quan sát nhiệt độ trước, trong và sau khi phản ứng đốt cháy xảy ra. Thời gian và tần suất quan sát nhiệt độ phụ thuộc vào loại nhiệt lượng kế được sử dụng. Ban đầu, nước được thêm vào bom để tạo ra pha hơi bão hòa trước khi đốt cháy, đảm bảo rằng toàn bộ nước trong mẫu, bao gồm hydro và độ ẩm, đều được coi là nước lỏng.

Giá trị nhiệt lượng gộp được tính toán từ sự gia tăng nhiệt độ đã hiệu chỉnh và nhiệt dung hữu hiệu của nhiệt lượng kế, có tính đến các yếu tố đóng góp từ năng lượng đánh lửa, hiệu ứng nhiệt từ việc đốt cháy cầu chì và các phản ứng phụ như sự hình thành axit nitric. Ngoài ra, một phép hiệu chỉnh được áp dụng để tính đến sự khác biệt về năng lượng giữa axit sunfuric dạng nước hình thành trong phản ứng bom và lưu huỳnh đioxit dạng khí, tức là sản phẩm phản ứng cần thiết của lưu huỳnh trong nhiên liệu sinh học. Hiệu ứng năng lượng tương ứng giữa axit clohydric dạng nước và dạng khí có thể bị bỏ qua do giá trị hiệu chỉnh cho nhiên liệu sinh học dạng rắn thường thấp.

Giá trị nhiệt lượng ròng của nhiên liệu sinh học ở thể tích không đổi và giá trị nhiệt lượng ròng ở áp suất không đổi được tính bằng cách tính toán từ giá trị nhiệt lượng ròng ở thể tích không đổi xác định được trong mẫu phân tích. Việc tính toán giá trị nhiệt lượng ròng ở thể tích không đổi đòi hỏi phải biết độ ẩm và hàm lượng hydro trong mẫu phân tích. Về nguyên tắc, việc tính toán giá trị nhiệt lượng ròng ở áp suất không đổi cũng yêu cầu thông tin về hàm lượng oxy và nitơ trong mẫu phân tích.

Tổ chức của chúng tôi có đội ngũ nhân viên hùng hậu, luôn theo dõi sát sao những diễn biến trong lĩnh vực khoa học công nghệ trên thế giới và không ngừng cải tiến. Trong số nhiều nghiên cứu thử nghiệm, đo lường, phân tích và đánh giá được cung cấp cho các doanh nghiệp trong nhiều lĩnh vực khác nhau, cũng có các dịch vụ thử nghiệm theo tiêu chuẩn “ISO 18125 Nhiên liệu sinh học rắn - Xác định giá trị nhiệt lượng”.