Método para determinar el poder calorífico de los combustibles sólidos
Los combustibles sólidos se refieren a sustancias sólidas que pueden encenderse al entrar en contacto con fuego, fuentes de calor, impacto o fricción. Cubren una amplia variedad de tipos, que van desde las necesidades diarias hasta las materias primas industriales, como la madera, el papel y los textiles.
Características clave
Inflamabilidad: Fácil de encender rápidamente al entrar en contacto con fuentes de fuego, con rápida propagación de la llama.
Peligro: La combustión puede producir sustancias tóxicas, y la extinción de incendios puede ser difícil (por ejemplo, los polvos metálicos pueden intensificar las reacciones cuando se exponen al agua).
Diversidad: Incluyendo sustancias autorreactivas, explosivos estables, etc.
Tipos comunes：
Sólidos naturales: Madera, turba, lignito, hulla bituminosa, antracita, esquisto bituminoso, etc.
Sólidos procesados: Carbón vegetal, coque, briquetas, bolas de carbón, etc.
Sólidos especiales: Alcohol sólido, combustible sólido para cohetes, etc.
Objetivos experimentales：
1.Determinar el poder calorífico: Medir con precisión el calor liberado durante la combustión completa de combustibles sólidos (por ejemplo, madera, carbón) utilizando equipos como las bombas calorimétricas de oxígeno. Este es un indicador clave para evaluar la calidad del combustible.
2.Dominar las técnicas experimentales: Aprender los procedimientos operativos de las bombas calorimétricas de oxígeno, incluyendo pasos clave como la carga de oxígeno, la ignición y la medición de la temperatura. Comprender la diferencia entre el calor de combustión y el poder calorífico, e identificar las fuentes de error que requieren corrección en el experimento (por ejemplo, la combustión del hilo de encendido, la absorción de calor por el instrumento).
3.Comprender los principios del instrumento: Familiarizarse con la estructura de las bombas calorimétricas de oxígeno (por ejemplo, cilindro de la bomba, sensor de temperatura, agitador); dominar el método de calibración de la capacidad calorífica y calibrar el instrumento utilizando sustancias estándar como el ácido benzoico.
Muestras e instrumentos experimentales
Muestras experimentales: Combustibles sólidos
Instrumentos experimentales: Calorímetro SH500, conforme a GB/T 384
Procedimientos experimentales
1.Preparación y calibración del instrumento：
Inspección de la bomba calorimétrica de oxígeno: Asegurar que la pared interna de la bomba de oxígeno esté limpia y libre de residuos; verificar si el hilo de encendido (alambre de nicromo) está intacto y los electrodos están en buen contacto.
Calibración de la capacidad calorífica: Utilizar ácido benzoico (poder calorífico estándar: 26450 J/g) como sustancia de calibración. Pesar 0.5~1.0 g (con una precisión de 0.0001 g) y colocarlo en el crisol de la bomba de oxígeno. Agregar 10 mL de agua destilada en la bomba de oxígeno, llenarla con oxígeno a una presión de 2.6~3.3 MPa, y dejarla reposar durante 5 minutos para evacuar el aire. Colocar la bomba de oxígeno en el cilindro interno del calorímetro, agregar 2000 g de agua destilada (diferencia de temperatura con la temperatura ambiente ≤ 1℃), comenzar a agitar y recolectar la temperatura. Encender para la ignición, registrar el cambio de temperatura del agua y calcular la capacidad calorífica (C). Repetir la operación 3 veces y tomar el valor promedio; la desviación de la capacidad calorífica debe ser ≤ 0.5%.
2.Preparación de la muestra
Tratamiento de la muestra sólida: Moler el combustible sólido (por ejemplo, carbón, pellets de biomasa) a un tamaño de partícula de < 0.2 mm para asegurar la uniformidad; pesar 0.5~1.0 g de la muestra (con una precisión de 0.0001 g) y colocarla en un crisol seco.
Control de la humedad: Si la muestra contiene humedad, secarla a 105℃ hasta peso constante para evitar el impacto de la evaporación de la humedad en el cálculo del poder calorífico.
Carga e ignición de la bomba de oxígeno
3.Operación de carga de oxígeno: Colocar el crisol de la muestra en la bomba de oxígeno, agregar 10 mL de agua destilada (para disolver los productos de la combustión), instalar el hilo de encendido y hacer que entre en contacto con la muestra. Llenar la bomba de oxígeno con oxígeno a una presión de 2.8~3.0 MPa, y dejarla reposar durante 5 minutos para evacuar el aire, asegurando que no quede residuo de aire.
Ignición y combustión: Colocar la bomba de oxígeno en el cilindro interno del calorímetro, agregar 2000 g de agua destilada, comenzar a agitar y recolectar la temperatura. Encender para la ignición, registrar el cambio de temperatura del agua (período inicial, período principal, período final), y capturar el punto de temperatura máxima durante el período principal. Después de la combustión, verificar que no haya residuos sin quemar en la bomba de oxígeno; de lo contrario, la prueba debe repetirse.
Resultados experimentales
Este experimento cumple estrictamente con el estándar GB/T 384-2025. El poder calorífico neto medido de la muestra de carbón es de 17,780.83 J/g (4247.6 kcal/kg), con buena repetibilidad y datos confiables.