VIÊN NÉN GỖ - XÁC ĐỊNH NHIỆT LƯỢNG Wood pellets - Determination of calorific value

TCVN TIÊUCHUẨNQUỐCGIA TCVN XXXX : 2021 ISO 18125 : 2017 Xuất lần VIÊN NÉN GỖ - XÁC ĐỊNH NHIỆT LƯỢNG Wood pellets - Determination of calorific value HÀ NỘI – 2021 TCVN XXXX:2021 TCVN XXXX:2021 Mục lục MỤC LỤC PHẠM VI ÁP DỤNG TÀI LIỆU VIỆN DẪN THUẬT NGỮ VÀ ĐỊNH NGHĨA NGUYÊN TẮC CỦA PHƯƠNG PHÁP HÓA CHẤT, THUỐC THỬ DỤNG CỤ CHUẨN BỊ MẪU THỬ 14 QUY TRÌNH ĐO NHIỆT LƯỢNG 14 HIỆU CHUẨN 22 10 GIÁ TRỊ TỎA NHIỆT TOÀN PHẦN 28 11 ĐẶC ĐIỂM BIỂU THỊ GIỚI HẠN KÉP VÀ TÁI LẶP 33 12 TÍNH GIÁ TRỊ TỎA NHIỆT THỰC Ở ÁP SUẤT KHƠNG ĐỔI 33 13 BÁO CÁO THỬ NGHIỆM 35 PHỤ LỤC A 36 PHỤ LỤC B 40 PHỤ LỤC C 46 PHỤ LỤC D 50 PHỤ LỤC E 56 PHỤ LỤC F 60 PHỤ LỤC G 63 PHỤ LỤC H 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO 65 TCVN XXXX:2021 Lời nói đầu TCVN XXXX : 2021 xây dựng hoàn toàn tương đương tương đương với tiêu chuẩn quốc tế ISO 18125 : 2017 TCVN XXXX : 2021 Viện Nghiên cứu Công nghiệp rừng - Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam biên soạn, Bộ Nông nghiệp Phát triển Nông thôn đề nghị, Tổng Cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng thẩm định, Bộ Khoa học Công nghệ công bố TIÊUCHUẨNQUỐCGIA TCVN XXXX:2021 TCVN XXXX:2021 Viên nén gỗ - Xác định nhiệt lượng Wood pellets - Determination of calorific value Phạm vi áp dụng Tiêu chuẩn quy định phương pháp xác định tổng nhiệt lượng viên nén gỗ nhiên liệu sinh học rắn thể tích khơng đổi nhiệt độ tham chiếu 25 oC nhiệt lượng kế bom hiệu chỉnh đốt cháy axit benzonic Kết đạt tổng nhiệt lượng mẫu phân tích thể tích khơng đổi với tất nước sản phẩm đốt cháy nước dạng lỏng Trong thực tế, nhiên liệu sinh học đốt áp suất không đổi nước không ngưng tụ (được loại bỏ dạng bay với khí thải) ngưng tụ Trong hai điều kiện, nhiệt vận hành trình đốt cháy sử dụng nhiệt lượng thực nhiên liệu áp suất khơng đổi Nhiệt lượng thực thể tích khơng đổi sử dụng; cơng thức đưa cho việc tính tốn cho hai trường hợp Các nguyên tắc quy trình chung cho việc hiệu chỉnh phép thử nhiên liệu sinh học trình bày văn chính, Trong văn liên quan đến việc sử dụng thiết bị đo nhiệt lượng cụ thể miêu tả phụ lục A đến phụ lục C Phụ lục D danh mục kiểm tra cho việc thực hiệu chuẩn nhiên liệu phép thử sử dụng loại nhiệt lượng kế cụ thể Phụ lục E đưa thí dụ để minh họa số tính tốn Tài liệu viện dẫn Các tài liệu viện dẫn sau cần thiết cho việc áp dụng phương pháp xác định nhiệt lượng miêu tả tiêu chuẩn Đối với tài liệu viện dẫn ghi năm cơng bố áp dụng phiên nêu tiêu chuẩn Đối với tài liệu viện dẫn khơng ghi năm cơng bố thí áp dụng phiên ISO 651, Solid-stem calorimeter thermometers (Nhiệt kế nhiệt lượng thân cứng) ISO 652, Enclosed-scale calorimeter thermometers (Nhiệt lượng kế nhiệt lượng có thang chia bao quanh) ISO 1770, Solid-stem general purpose thermometers (Nhiệt kế thân cứng sử dụng chung) ISO 1771, Enclosed-scale general purpose thermometers (Nhiệt kế có thang chia bao quanh sử dụng chung) ISO 14780, Solid biofuels — Sample preparation (Nhiên liệu sinh học rắn – Chuẩn bị mẫu) ISO 16559, Solid biofuels — Terminology, definitions and descriptions (Nhiên liệu sinh học rắn – Thuật ngữ định nghĩa mô tả) TCVN XXXX:2021 ISO 18134-3, Solid biofuels — Determination of moisture content — Oven dry method — Part 3: Moisture in general analysis sample (Nhiên liệu sinh học rắn – Xác định độ ẩm – Phương pháp sấy khô – Phần 3: Độ ẩm mẫu phân tích chung) ISO 18135, Solid biofuels — Sampling (Nhiên liệu sinh học rắn – Lấy mẫu) Thuật ngữ định nghĩa Tiêu chuẩn sử dụng số thuật ngữ định nghĩa nêu tiêu chuẩn ISO 16559 thuật ngữ, định nghĩa sau: 3.1 Giá trị tỏa nhiệt tồn phần thể tích không đổi (gross calorific value at constant volume) Giá trị lượng riêng tuyệt đối q trình đốt, tính jun, đơn vị khối lượng nhiên liệu rắn đốt cháy với oxy bom nhiệt lượng điều kiện quy định CHÚ THÍCH 1: Các sản phẩm trình cháy giả định bao gồm khí oxy, nitơ, cacbon đioxit lưu huỳnh đioxit, nước lỏng (ở trạng thái cân với nó) bão hịa với cacbon đioxit điều kiện bom phản ứng tro rắn nhiệt độ chuẩn (3.4) 3.2 Giá trị tỏa nhiệt thực thể tích khơng đổi (net calorific value at constant volume) Giá trị lượng riêng tuyệt đối trình đốt, tính jun, đơn vị khối lượng nhiên liệu sinh học rắn đốt cháy với oxy điều kiện thể tích khơng đổi tồn nước sản phẩm phản ứng tồn dạng nước (ở trạng thái giả thuyết 0,1 MPa), sản phẩm khác giá trị tỏa nhiệt toàn phần, tất nhiệt độ chuẩn (3.4) 3.3 Giá trị tỏa nhiệt thực áp suất không đổi (net calorific value at constant pressure) Giá trị tuyệt đối nhiệt lượng riêng (entanpi) trình cháy, tính jun, đơn vị khối lượng nhiên liệu sinh học đốt cháy ôxy áp suất không đổi điều kiện cho tất nước sản phẩm phản ứng dạng nước (ở 0,1 MPa), sản phẩm khác tổng nhiệt trị, tất nhiệt độ chuẩn (3.4) 3.4 Nhiệt độ chuẩn (reference temperature) Nhiệt độ chuẩn quốc tế dùng cho phép thử nhiệt hóa 25 oC CHÚ THÍCH 1: Xem 8.7 CHÚ THÍCH 2: Sự phụ thuộc vào nhiệt độ giá trị nhiệt trị nhiên liệu sinh học nhỏ [nhỏ J/(g×K)] TCVN XXXX:2021 3.5 Nhiệt dung hữu hiệu nhiệt lượng kế (effective heat capacity of the calorimeter) Lượng lượng cần thiết để thay đổi đơn vị nhiệt độ nhiệt lượng kế 3.6 Nhiệt độ tăng hiệu chỉnh Sự thay đổi nhiệt độ nhiệt lượng kế gây trình diễn bình đốt áp lực CHÚ THÍCH 1: Nhiệt độ tăng hiệu chỉnh tổng độ tăng nhiệt độ quan sát được hiệu chỉnh cho trao đổi nhiệt tốc độ khuấy,v v (8.6) CHÚ THÍCH 2: Sự thay đổi nhiệt độ biểu thị đơn vị đo khác: biến trở platin nhiệt biến tần suất cộng hưởng tinh thể thạch anh, v v với điều kiện quan hệ hàm số xác định số lượng thay đổi nhiệt độ Nhiệt dung hữu hiệu nhiệt lượng kế biểu thị theo đơn vị lượng đơn vị khác Các nguyên tắc độ tuyến tính tiệm cận điều kiện hiệu chuẩn phép thử nhiên liệu nêu 9.3 CHÚ THÍCH 3: Danh mục kí hiệu sử dụng định nghĩa chúng đưa phụ lục F Nguyên tắc phương pháp 4.1 Giá trị tỏa nhiệt toàn phần Một phần mẫu phân tích nhiên liệu sinh học rắn đốt điều kiện oxy áp suất cao bình nhiệt lượng kế điều kiện quy định Nhiệt dung hữu hiệu nhiệt lượng kế xác định phép thử hiệu chuẩn đốt cháy axit benzoic điều kiện tương tự nêu chứng Sự tăng nhiệt độ hiệu chỉnh thiết lập từ quan sát nhiệt độ trước, sau phản ứng cháy diễn Thời lượng tần suất quan sát nhiệt độ phụ thuộc vào loại nhiệt lượng kế sử dụng Nước thêm vào bom từ ban đầu để tạo pha nước bão hòa trước đốt (xem 8.2.1 9.2.2), theo cho phép tất lượng nước hình thành từ hydro hàm ẩm mẫu xem dạng nước lỏng Giá trị tỏa nhiệt tồn phần tính tốn từ tăng nhiệt độ hiệu chỉnh nhiệt dung hữu hiệu nhiệt lượng kế, có tính đến nhiệt phát trình mồi cháy, ảnh hưởng nhiệt hình thành phản ứng phụ ví dụ hình thành axit nitric Thêm vào đó, việc hiệu chỉnh áp dụng để giải thích cho khác biệt lượng axit sulphuric thể lỏng tạo thành bom phản ứng khí lưu huỳnh dioxit, sản phẩm phản ứng bắt buộc lưu huỳnh nhiên liệu sinh học Hiệu suất lượng tương ứng axit clohydric thể lỏng thể khí bỏ qua giá trị hiệu chỉnh thường thấp nhiên liệu sinh học rắn 4.2 Giá trị tỏa nhiệt thực Giá trị tỏa nhiệt thực thể tích khơng đổi giá trị tỏa nhiệt thực áp suất không đổi nhiên liệu sinh học thu việc tính tốn từ giá trị tỏa nhiệt tồn phần thể tích khơng đổi xác định mẫu phân tích Việc tính tốn giá trị tỏa nhiệt thực thể tích khơng đổi u cầu phải biết thơng tin hàm lượng ẩm hàm lượng hydro mẫu phân tích Về ngun tắc, việc tính tốn TCVN XXXX:2021 giá trị tỏa nhiệt thực áp suất không đổi yêu cầu thông tin hàm lượng oxy hàm lượng nitơ mẫu phân tích Hóa chất, thuốc thử 5.1 Oxy Oxy tinh khiết 99,5% thể tích khơng có chất cháy, áp suất đủ lớn để nạp vào bom đến MPa Oxy tạo q trình điện phân cho phép tối đa 4% thể tích hydro 5.2 Mồi cháy 5.2.1 Dây đốt Niken-crom có đường kính từ 0,16 mm đến 0,20 mm, platin có đường kính 0,05 mm đến 0,10 mm, dây dẫn phù hợp khác có dặc đặc tính dẫn nhiệt tốt cho q trình cháy 5.2.2 Mồi cháy bơng: làm sợi xenlulo màu trắng tương đương, yêu cầu (xem 8.2.1) 5.3 Các chất trợ cháy biết tổng nhiệt lượng, thành phần độ tinh khiết axit benzonic, n-dodecane, dầu parafin, túi đốt viên đốt hình nhộng sử dụng 5.4 Dung dịch thể tích tiêu chuẩn chất thị Chỉ sử dụng có u cầu phân tích dung dịch lại bom 5.4.1 Dung dịch bari hydroxit , c[Ba(OH)2] = 0,05 mol/L 5.4.2 Dung dịch natri cacbonat, c(Na2C03) = 0,05 mol/L 5.4.3 Dung dich natri hydroxit , c(NaOH) = 0,1 mol/L 5.4.4 Dung dịch axit clohydric, c(HCI) = 0,1 mol/L 5.4.5 Chất thị methyl màu cam, dung dịch có nồng độ g/l Hịa tan 0,25 g methyl màu cam 0,15 g xylene cyanol FF 50 ml ethannol 95% theo thể tích pha loãng thành 250 ml nước 5.4.6 Phenolphthalein, 10 g/l dung dịch Hòa tan 2,5 g phenolphthalein 250 ml ethanol 95% theo thể tích TCVN XXXX:2021 5.5 Axit benzoic, chất hóa nhiệt tiêu chuẩn, quan tiêu chuẩn hóa chứng nhận (hoặc truy xuất nguồn gốc) Axit benzoic chất khuyến nghị sử dụng để hiệu chuẩn oxy bom nhiệt lượng Đối với mục đích kiểm tra độ tin cậy phép đo nhiệt lượng, chất thử ví dụ ndodecane sử dụng Các chất thử chủ yếu sử dụng để chứng minh số đặc tính định mẫu ví dụ tốc độ cháy, thành phần hóa học khơng đưa sai lệch kết Các chất thử phải có chứng nhận tinh kiết lượng thiết lập tốt trình cháy Axit benzoic đốt cháy dạng viên, thường sử dụng mà không cần sấy khô (Axit benzoic không hấp thụ ẩm từ môi trường có độ ẩm tương đối 90%) xử lý khác, theo chứng nhận, Axit benzoic phải sử dụng gần với điều kiện chứng nhận tốt; thay đổi đáng kể so với điều kiện chứng nhận phải tính tốn phù hợp theo hướng đưa chứng nhận Năng lượng trình đốt cháy axit benzoic xác đinh chứng nhận cho điều kiện sử dụng phải áp dụng để tính tốn nhiệt dung hữu hiệu nhiệt lượng kế (xem mục 9.2) Dụng cụ 6.1 Quy định chung Nhiệt lượng kế (xem Hình 4.1) bao gồm bình đốt áp lực lắp đặt, bình nhiệt lượng kế (có khơng có nắp), máy khuấy nhiệt lượng kế, nước, cảm biến nhiệt độ, dây dẫn có đầu nối bên nhiệt lượng kế yêu cầu cho việc đánh lửa mẫu phần phép đo nhiệt độ mạch điều khiển Trong trình đo nhiệt lượng kế gắn ổn nhiệt Bằng cách nhiệt độ ổn nhiệt kiểm soát xác định nguyên tắc làm việc thiết bị giám sát đánh giá nhiệt độ tăng hiệu chỉnh Trong hệ thống áp kế (hệ thống khơng có chất lỏng), Bình nhiệt lượng kế, máy khuấy, nước thay khối kim loại Bom đốt tự thân cấu thành nhiệt lượng kế vài hệ thống áp kế Trong nhiệt lượng kế đốt với mức độ tự động hóa cao, đặc biệt việc đánh giá kết quả, nhiệt lượng kế vài trường hợp không xác định rõ loại nhiệt lượng kế truyền thống cổ điển Tuy nhiên, việc sử dụng nhiệt lượng kế tự động phạm vi tiêu chuẩn với yêu cầu đáp ứng yêu cầu hiệu chuẩn, so sánh việc hiệu chuẩn phép thử nhiên liệu, tỷ lệ khối lượng mẫu với thể tích bom , áp suất oxy, chất lỏng bom, nhiệt độ tham chiếu phép đo kép kết Việc số thông số cụ thể từ phép thử độc lập cần thiết Chi tiết đưa phụ lục C TCVN XXXX:2021 Ở điều kiện phòng (nhiệt độ dao động, tuần hồn khơng khí, ) có ảnh hưởng đến độ chụm việc xác định nhiệt lượng, phải tuân thủ theo hướng dẫn nhà sản xuất vị trí đặt thiết bị Thiết bị cho việc xác định nhiệt lượng phù hợp với tiêu chuẩn mục 6.2 đến 6.8 6.2 Nhiệt lượng kế với ổn nhiệt 6.2.1 Bom đốt Bom đốt, có khả chịu áp suất sinh trình đốt Thiết kế phải cho phép thu hồi tất sản phẩm dạng lỏng Vật liệu chế tạo phải chịu ăn mòn axit sinh trình đốt cháy nhiên liệu sinh học Thể tích bên phù hợp bom từ 250 ml đến 350 ml phù hợp CẢNH BÁO – Các phận bom phải kiểm tra thường xuyên độ mài mòn vỏ thiết bị ăn mòn, đặc biệt phải ý đến tình trạng đường ren nắp đóng Phải áp dụng hướng dẫn nhà sản xuất quy chuẩn kỹ thuật liên quan đến xử lý sử dụng an tồn bom Khi sử dụng có nhiều bom có thiết kế, bắt buộc phải sử dụng bom thiết bị hoàn chỉnh Việc thay đổi phận bình dẫn tới tai nạn nghiêm trọng 10 TCVN XXXX:2021 - mba / Vbomb, tính gam lít, tương đương với 3,0 g /l; - Vaq / Vbomb, tính mililit lít, 3,0 m /l; - , tính megapascal, tương đương với 3,0 MPa; - tref, tính oC, tương đương với 25 oC; xem 4.8.7; - điều chỉnh so với giá trị chứng chỉ, tính jun/gram, theo công thức chứng This yields qv,ba, biểu thị ằng jun gam Lượng nước nhiệt lượng kế (8.1 8.3; không liên quan đến hệ thống áp kế): Lượng nước nhiệt lượng kế xác định a) sở khối lượng không đổi nhiệt lượng kế - nước, tức khối lượng nước nhiệt lượng kế, tính gam; xem 8.3, 9.6.1 10.3.2; Hay cách khác b) sở khối lượng - nhiệt lượng kế tổng không đổi, tức khối lượng (nhiệt lượng kế + nước + lắp ráp bom ) tính gam; xem 8.3, 9.6.2 10.3.3 Các thông số bổ xung cần xem xét - Dây đốt (dây chì), Iwire, tính centimetres, số Q ign, tính junles; xem 9.4 9.6.1 - Dây đốt , mfuse, tính gam, số Qfuse, tính jun; xem 9.4 9.6.1 Quyết định xem việc hiệu chỉnh axit nitric QN có cần xác định phân tích phép thử hay không ấn định giá trị gam không đổi (không thiết phải giống phép thử chất hiệu chuẩn nhiên liệu) hay giá trị phép thử (xem 9.4 10.1) D.3 Nhiệt lượng kế đoạn nhiệt D.3.1 Xác định nhiệt độ tăng hiệu chỉnh θ Thực điều chỉnh cần thiết để đạt điều kiện đoạn nhiệt (xem A.3.1 A.3.2) Ước tính nhiệt dung hệ thống từ việc lựa chọn khối lượng mẫu, đưa dự đoán độ tăng nhiệt dự kiến t nhằm xác định nhiệt độ ban đầu (tref - t) Xác định điều kiện để có trạng thái ổn định ban đầu (xem A.4) Thực chuỗi phép thử để xác định độ dài chu kỳ (xem A.4, 8.2 đến 8.5 9.5) Từ phép đo nhiệt độ - thời gian (τ k , tk ) tập hợp chất cháy axit benzoic, tính tốn nhiệt độ tăng hiệu chỉnh θ phép thử riêng lẻ (xem A.5) sử dụng Công thức (D.1): θ = tf −ti (D.1) 51 TCVN XXXX:2021 Đối với thay dổi nhiệt độ đáng kể (nhưng có giới hạn) vào cuối chu kỳ chính, θ tính theo cơng thức (D.2) (xem A.5): θ = tf − ti − gf × ( ∆τ − 1) (D.2) D.3.2 Đánh giá nhiệt dung hiệu dụng hữu ích Tính tốn hiệu dung hữu dụng /hữu ích cho phép thử riêng lẻ Đối với phương án thay D.2 a), sở khối lượng nước – nhiệt lượng kế khơng đổi ( 4.9.6.1), tính cách sử dụng cơng thức (D.3): ε= mba × qV ,ba + Qfuse + Qign + QN (D.3) θ Đối với phương án thay D.2 b), sở khối lượng -nhiệt lượng kế tổng khơng đổi ( 9.6.2), tính cách sử dụng Công thức (D.4): ε o = ε • + mcr × c p ,aq (D.4) Trong tương đương với xác định trên; mcr khối lượng chén nung sử dụng phép thử hiệu chỉnh riêng So sánh Lưu ý mục 9.6.2 Tính giá trị trung bình , theo thứ tự, phải đảm bảo yêu cầu độ chụm đáp ứng ( 9.7) Hệ thống lúc hiệu chỉnh thiết lập thơng số nhiệt lượng cho việc đo đạc trình cháy mẫu nhiên liệu Các đại lượng phụ trợ cần thiết tính tốn nêu 9.6.1 D.3.3 Tổng nhiệt lượngở thể tích khơng đổi qV,gr Thực đốt cháy nhiên liệu theo hướng dẫn 10.2 10.3 θ tính giống cách hiệu chuẩn Đối với cơng thức thay D.2 a), nhiệt lượng kế hoạt động sở khối lượng không đổi nhiệt lượng kế - nước, tính nhiệt lượng (xem 4.10.3.2) sử dụng Công thức (D.5): 52 TCVN XXXX:2021 qV , gr = ε ( n ) × θ − Qfuse − Qign − QN − m2 × qV ,2 m1 − QS m1 (D.5) Đối với công thức thay D.2 b), nhiệt lượng kế hoạt động sở khối lượng nhiệt lượng kế tổng khơng đổi, tính nhiệt lượng (xem 10.3.3) sử dụng Công thức (D.6): qV , gr = ã ì Qfuse Qign QN − m2 × qV ,2 QS − m1 m1 (D.6) Trong tính từ ε • = ε o( n ) − mcr × c p ,aq ; mcr khối lượng, tính g, chén nung phép thử riêng lẻ Luôn sử dụng chén nung phù hợp nhất/ tương thích với mẫu cụ thể Các đại lượng phụ trợ cần thiết tính tốn nêu 9.6.1 10.3.2 D.4 Nhiệt lượng kế Đẳng nhiệt D.4.1 Xác định nhiệt độ tăng hiệu chỉnh θ Đặt nhiệt độ vỏ bình đến giá trị chọn cho phép thử (xem B.3) Ước tính nhiệt dung hệ thống từ việc lựa chọn khối lượng mẫu, đưa dự đoán nhiệt độ tăng độ dự kiến t để xác định nhiệt độ ban đầu (tref - t) Điều tra điều kiện trạng thái ổn định ban đầu định độ dài chu kỳ đầu chu kỳ đánh giá ban đầu (B.4.1) Thực loạt phép thử để xác định độ dài chu kỳ (xem B.4.2, 8.2 đến 8.5 4.9.5) Từ phép đo nhiệt độ thời gian (τ k, tk ) set/chuỗi chất cháy axit benzoic, tính tốn mức nhiệt độ tăng hiệu chỉnh θ cho phép thử riêng lẻ, sử dụng phương pháp RegnaultPfaundle phương pháp Dickinson Phương pháp Regnault-Pfaundle (xem B.5.1 B.5.2) Xác định tốc độ thay đổi nhiệt g i gf nhiệt độ trung bình tmi tmf khoảng thời gian định mức tính số tốc độ riêng G theo Công thức (D.7): G= gi − gf tmf − tmi (D.7) 53 TCVN XXXX:2021 tính tm (giá trị nhiệt độ trung bình) tex (đóng góp từ q trình trao đổi nhiệt) theo công thức (D.8) (D.9):  to + tn k = n −1  tm =  + ∑ tk  n k =1  (D.8) ∆tex = G ∫ τf τi ( t∞ − t ) dτ = gf + G ( tmf − tm )  × ( τ f − τ i ) Cuối cùng, tính tốn θ = t f − ti − ∆tex (D.9) sử dụng công thức (D.10) (D.10) Phương pháp ngoại suy Dickinson (xem B.5.1 B.5.3) Lập đồ thị giá trị nhiệt độ - thời gian (τ k , tk ) chu kỳchính xác định thời gian cho t i + 0,6 × (tf −ti) Thời gian coi τ x Xác định tốc độ thay đổi nhiệt , tức độ dốc khoảng thời gian đánh giá , sử dụng công thức (D.11) (D.12): gi = ( dt dτ ) i (D 11) gf = ( dt dτ ) f tính giá trị (D.12) sử dụng công thức (D.13): θ = t f − t i − gi ( τ x − τ i ) − g f ( τ f − τ x ) CHÚ THÍCH Thời gian ngoại suy (D.13) phép thử nhiên liệu có khả khác với giá trị hiệu chỉnh D.4.2 Đánh giá nhiệt dung hữu ich ε Tính tốn giá trị nhiệt dung hữu hiệu cho phép thử riêng lẻ sử dụng công thức phù hợp [thay D.2 a) D.2 b)] cho D.3.2 Tính giá trị trung bình ε(n) ε0(n) tương ứng đảm bảo yêu cầu độ chụm đáp ứng (xem 9.7) Hệ thống hiệu chỉnh thông số nhiệt lượng thiết lập cho phép đo trình đốt cháy mẫu nhiên liệu D.4.3 Tổng nhiệt lượng thể tích khơng đổi Thực đốt cháy nhiên liệu theo hướng dẫn 10.2 10.3 tính giống cách tính hiệu chuẩn Tính nhiệt lượng theo cơng thức thích hợp [thay D.2 a) D.2 b)] cho D.3.3 D Nhiệt lượng kế bom tự động 54 TCVN XXXX:2021 Vận hành nhiệt lượng kế theo hướng dẫn nhiệt độ tăng hiệu chỉnh thường lấy tự động từ hệ thống Đảm bảo xác giá trị sử dụng cho lượng đốt cháy hiệu chuẩn điều kiện bom sử dụng (xem D.2) để đánh giá số hiệu chuẩn Đảm bảo yêu cầu độ chụm đáp ứng Nếu cần, kiểm tra hệ thống cách đốt cháy axit benzoic chưa biết Phải tuân thủ hạn chế nhà sản xuất đặt ra, lượng mẫu đốt cháy Xác định phạm vi /làm việc hợp lệ cho phép đo Kiểm tra phép tính liên quan đến hiệu chỉnh dây đốt axit nitric Trừ việc hiệu chỉnh axit sulfuric thành sulfur dioxide hệ thống xử lý, sử dụng giá trị cho 10.3.2 55 TCVN XXXX:2021 Phụ lục E Các ví dụ minh họa tính tốn sử dụng tài liệu dùng nhiệt lượng kế bom tự động để xác định Ví dụ cho dựa nhiệt lượng kế đoạn nhiệt Sự khác biệt loại nhiệt lượng kế tự động (đoạn nhiệt, đẳng nhiệt đẳng nhiệt) nhà sản xuất dường đưa hai nhiệt độ tới hạn (ti tf) tăng nhiệt độ hiệu chỉnh θ Cần ý đến xử lý chỉnh sửa, đặc biệt Qfuse Qign (có thể có khác biệt nhỏ nhà sản xuất) E.1 Tổng nhiệt lượng thể tích khơng đổi Dữ liệu hiệu chuẩn đưa Bảng E.1 Bảng E.1 Số liệu hiệu chuẩn No mba ti tf g K 4.102 Qfuse Qign NaOH QN K 3.043 J J ml J 21.5 6.5 39.5 J/K 962 1.028 K 1.059 1.052 0.454 3.568 3.114 21.5 5.9 35.4 963 1.001 0.892 3.859 2.967 21.5 6.4 38.4 957 1.022 0.942 3.942 3.028 21.5 5.7 34.2 959 1.014 0.373 3.375 3.002 21.5 6.4 38.4 964 Trung bình 961 qV, ba= 26 465 J/g Iwire = 10 cm dây dd lửa; cm cháy (Qign = 2.69 j/cm) Khôngdây đốt , bông, vvđãđược sử dụng NaOH, [c = 0,1 mol /] Nhiệt độ tăng hiệu chỉnh Sự khác biệt nhiệt độ ban đầu nhiệt độ cuối (t i - tf) đọc trực tiếpnhiệt đọ tăng (xem trên) Tính nhiệt dung hiệu dụng /hữu ích ε Nhiệt dung hiệu dụng / hữu ích ε tính từ tổngnăng lượng thay đổi q trìnhbom tổng thể, ví dụ (1,028 × 26 465 + 21,5 + 39,0) chia cho θ (3,043), tức ε = 962 J / K Tính tổng nhiệt lượng qV, ba Để đốt cháy khoảng g mẫu nhiên liệu sinh học, thông số phép thử m1 = 1.1924 g Iwire = cm; 56 Qfuse = Qign = 21.5 J TCVN XXXX:2021 = 2.630 K QN,S = 29,4 J Hiệu chỉnh axit nitric (và phần hiệu chỉnh axit sunfuric) xác định cách chuẩn độ với NaOH (phương pháp c) QN,S “Năng lượng cháy” từ mẫu nhiên liệu sinh học tính từ (ε(n) x ) trừ phần đóng góp từ dây đốt hình thành axit nitric, tức (21,5 + 29,4) J, chia cho khối lượng mẫu nhiên liệu sinh học m1 8961× 2, 630 − 21,5 − 29, = 19722 J g 1,1924 Trong ε sử dụng giống với ε(n) Hàm lượng lưu huỳnh mẫu phân tích nhiên liệu sinh học 0,02% khối lượng Hiệu chỉnh cho phản ứng từ axit sunfuric nước thành khí lưu huỳnh đioxit 0,02 × 57 = J / g (Q s / m1 = (57 × S × m1) / m1), trừ cho 19 722 J / g, thu 19 721 J/g giá trị nhiệt lượng tổng khối lượng khơng đổi mẫu phân tích qV, gr Tổng độ ẩm nhận (Mar) nhiên liệu sinh học đề cập 40,0% khối lượng; độ ẩm mẫu phân tích (Mad) 3,0% khối lượng Đối với mẫu khô (cơ bản, chất khô), tổng nhiệt lượng thể tích khơng đổi qV , gr ,d = 19721× 100 J g = 20330 J g 20,33 MJ/kg 100 − 30 Đối với mẫu nhiên liệu sinh học ban đầu (ẩm), tổng nhiệt lượng thể tích khơng đổi qV , gr ,ar = 20330 × ( − 0, 01× 40, ) = 12198 J g 12,20 MJ/kg E.2Tổng nhiệt lượng thể tích khơng đổi Nếu nhiên liệu sinh học đốt cháy oxy áp suất không đổi, thay thể tích khơng đổi trongbom , thể tích hệ thống thay đổi Hydro nhiên liệu, phản ứng với oxy thể khí để tạo nước lỏng, làm giảm thể tích hệ thống Khi carbon nhiên liệu sinh học phản ứng với oxy thể khí, thể tích khí carbon dioxide tương đương hình thành khơng có thay đổi thể tích xảy q trình đốt cháy carbon Oxy nitơ nhiên liệu sinh học làm tăng thể tích pha khí phản ứng cháy biểu thị  0,5 × w ( H ) w ( O ) w( N)  ∆ng = 0, 01×  − + +  mol g mẫu 2, 016 31,999 28, 013   57 TCVN XXXX:2021 Trong w(H), w(O), w (N) tổng phần trăm tương ứng hydrogen, oxygen, nitrogen chất nhiên liệu sinh học trạng thái định để chuyển đổi từ giá trị nhiệt lượng thể tích khơng đổi sang giá trị áp suất không đổi Giá trị nhân với RT để làm sáng tỏ thay đổi thể tích lượng liên quan.Trong bối cảnh nhiệt độ tham chiếu cho giá trị nhiệt lượng, tức 298,15K (25 ° C) Để thuận tiện, giá trị trạng thái khô sử dụng để biểu thị mối quan hệ nhiệt lượng tổng áp suất khơng đổi thể tích khơng đổi: { } q p ,gr,d = qV ,gr,d + 6,15 × w ( H ) d − 0,8 ×  w ( O ) d + w ( N ) d  J g w(H)d, w(O)d w(N)d có mức ý nghĩa 12.2 w(H), w(O) w(N) khơng chứa đóng góp từ phần khoáng chất mẫu nhiên liệu Tuy vậy, không chắn/không đảm bảo đưa vào cách thay w(H)d, w(O)d w(N)d không đáng kể Hệ số cho w(N)d, chặt chẽ, 0,9 coi với hệ số oxy hệ số nhỏ E.3 Nhiệt lượng thực E.3.1 Nhiệt lượng thực thể tích khơng đổi Năng lượng hóa (thể tích khơng đổi) nước 25 °C 41,53 kJ / mol Điều tương ứng với 206,0 J / g phần khối lượng 1% hydro mẫu nhiên liệu 23,05 J / g phần khối lượng 1% độ ẩm, tương ứng Giá trị nhiệt lượng thực thể tích khơng đổi, q V, net, suy từtonngr nhiệt lượng tương ứng, ví dụ: qV ,net,d = qV ,gr,d − 206, × w ( H ) d w(N)d lượng hydrogen, tính % khối lượng, nhiên liệu khô (xem12.2) Đối với độ ẩm yêu cầu M (ví dụ tổng độ ẩm nhận được, M ar), giá trị nhiệt lượng thực thể tích khơng đổi tính theo qV ,net,m =  qV ,gr,d − 206, × w ( H ) d  × ( − 0, 01× M ) − 23, 05 × M E.3.2 Nhiệt lượng thực áp suất khơng đổi Entanpi hóa (áp suất không đổi) nước 25 °C 44,01 kJ / mol Điều tương ứng với 218,3 J / g khối lượng 1% hydro mẫu nhiên liệu 24,43 J / g khối lượng 1% độ ẩm, tương ứng nhiệtlượng thực áp suất không đổi mẫu khô tính từ giá trị thể tích khơng đổi theo 58 TCVN XXXX:2021 q p ,net,d = qV ,gr,d + 6,15 × w ( H ) d − 0,8 ×  w ( O ) d + w ( N ) d  − 218,3 × w ( H ) d = qV ,gr,d − 212, × w ( H ) d − 0,8 ×  w ( O ) d + w ( N ) d  Đối với độ ẩm yêu cầu M (ví dụ: tổng độ ẩm nhận được, M ar), giá trị nhiệt lượng thực áp suất không đổi tính tốn từ cơng thức: { } q p , net , m = qV , gr , d − 212, × w ( H ) d − 0,8 ×  w ( O ) d + w ( N ) d  × ( − 0, 01M ) − 24, 43 E.4 Sử dụng giá trị mặc định đặc trưng để tính giá trị nhiệt lượng a) Nhiên liệu sinh học rắn nguyên chất xác định rõ ràng đặc trưng Đối với nhiên liệu sinh học nguyên chất xác định rõ ràng có đặc điểm, giá trị đặc trưng/ với tài liệu tham khảo đầy đủ khơng có sẵn, giá trị mặc định cho hydro (H), nitơ (N), oxy (O) lưu huỳnh (S) sử dụng thay giá trị xác định tính tốn giá trị nhiệt lượng tổng giá trị nhiệt lượng thực Các giá trị mặc định Phụ lục G đưa sở khơ, khơng có tro phải chuyển đổi sang chu kỳ yêu cầu tài liệu cách sử dụng công thức cho ISO 16993 b) Nhiên liệu sinh học hỗn hợp nhiên liệu sinh học Đối với nhiên liệu sinh học hỗn hợp nhiên liệu sinh học khác, việc xác định hydro (H), nitơ (N) oxy (O), lưu huỳnh (S) tro phải thực đồng thời với việc xác định nhiệt lượng Hàm lượng oxy (O) sở khô tính tốn theo ISO 16993 Hàm lượng clo w (Cl)d lưu huỳnh w (S)d bỏ qua tính tốn hàm lượng oxy hàm lượng chúng thường thấp nhiên liệu sinh học rắn ảnh hưởng khơng đáng kể đến việc tính tốn 59 TCVN XXXX:2021 Phụ lục F Danh sách ký hiệu sử dụng tiêu chuẩn qV,gr Tổng nhiệt lượng thể tích khơng đổi nhiên liệu sinh học phân tích qV,gr,d Tỏng nhiệt lượng thể tích khơng đổi nhiên liệu khô qV,gr,m Tổng nhiệt lượng thể tích khơng đổi nhiên liệu sinh học có độ ẩm M qp,gr,d Tổng nhiệt lượng áp suất không đổi nhiên liệu khô) qV,net,m Nhiệt lượng thực áp suất không đổi nhiên liệu sinh học có độ ẩm M qp,net Nhiệt lượng thực áp suất không đổi qp,net,d Nhiệt lượng thực áp suất không đổi nhiên liệu khô qp,net,m Nhiệt lượng thực áp suất không đổi nhiên liệu sinh học có độ ẩm M ( qV,ba Tổng nhiệt lượng chứng nhận thể tích khơng đổi đối vớiaxit benzoic qV,2 Tổng nhiệt lượng thể tích khơng đổi chất trợ cháy Qfuse Đóng góp từ q trình đốt cháydây đốt Qign Đóng góp từ q trình oxy hóa dây đốt QN Đóng góp từ q trình hình thành axit nitric (từ dung dịch nước với oxy nitơ dạng khí ) QS Hiệu chỉnh cho việc chuyển lưu huỳnh từ axit sunfuric trongbình áp lưc thành khí lưu huỳnh đioxit Q N,S Hiệu chỉnh kết hợp axit sulphuric nitric QS,add Hiệu chỉnh bổ sung lưu huỳnh sử dụng với Q N,S M Độ ẩm nhiên liệu sinh học cần tính tốn Mad Độ ẩm mẫu phân tích chung Mar Tổng độ ẩm mẫunhận (đuwocj lấy mẫu ) mba Khối lượng axit benzoic m1 Khối lượng mẫu nhiên liệu sinh học m2 Khối lượng chất trợ cháy mcr Khối lượng chén nung Nhiệt dung hiệu dụng hữu ích nhiệt lượng kế 60 TCVN XXXX:2021 εo Nhiệt dung hiệu dụng hữu ích nhiệt lượng kế giả định khơng có chén nung bom ε• Nhiệt dung hiệu dụng hữu ích nhiệt lượng kế sở “tổng khối lượng nhiệt lượng kế” ε ( n) Nhiệt dung hiệu dụng/ hữu ích trung bình nhiệt lượng kế dựa n lần xác định ε ε o( n ) Nhiệt dung hiệu dụng/ hữu ích trung bình nhiệt lượng kế dựa n lần εˆ Ước tính xác (tương ứng với giá trị "trung bình") ε từ hồi quy tuyến tính ε dạng hàm nhiệt độ tăng quan sát (tf - ti) Cp,cr Nhiệt dung riêng củabình nung Cp,aq Nhiệt dung riêng nước θ nhiệt độ tăng hiệu chỉnh T Nhiệt độ thamchiếu để tính nhiệt lượng (T = 298,15 K) t Nhiệt độ nhiệt lượng kế ti Nhiệt độ ban đầu chu kỳ tf Nhiệt độ cuối chu kỳ =nhiệt độ thamchiếu ) tf - ti Sự tăng nhiệt độ quan sát ∆tex Hiệu chỉnh rò rỉ nhiệt tj Nhiệt độ ổn nhiệt tj - t Đầu nhiệt t∞ Nhiệt độ tiệm cận nhiệt lượng kế đẳng tích (ở thời gian "vơ hạn") tmi Nhiệt độ trung bình chu kỳ trước tmf Nhiệt độ trung bình t chu kỳ sau tf+a Nhiệt độ phút sau kết thúc chu kỳ tx xác định Nhiệt độ thời điểm τ Thời gian τi Thời gian bắt đầu chu kỳ τf Thời gian kết thúc gi đoạn τx Thời gian ngoại suy Dickinson R Hằng số khí (R = 8,314 47 J / mol × K) G Hằng số tỷ lệ cụ thể g Tốc độ thay đổi nhiệt (dt / d ) chu kỳ đánh giá gi Tốc độ thay đổi nhiệt chu kỳ trước gf Tốc độ thay đổi nhiệt chu kỳ sau 61 TCVN XXXX:2021 Pst Cường độ khuấy daf Khô tro tự w(A)d Hàm lượng tro nhiên liệu sinh học khô w(C)d Hàm lượng carbon nhiên liệu sinh họckhô w(Cl )d Hàm lượng clo nhiên liệu sinh họckhô w(H)d Hàm lượng hydro nhiên liệu sinh học khô (bao gồm hydro từ nước hydrat khoáng chất hydro chất làm nhiên liệu sinh học) w( O )d w( N )d w( S )d 62 Hàm lượng oxy nhiên liệu sinh học khô Hàm lượng nitơ nhiên liệu sinh học khô Hàm lượng Sulfur nhiên liệu sinh học khô TCVN XXXX:2021 Phụ lục G Giá trị xác định loại nhiên liệu sinh học rắn dùng để tínhgiá trị nhiệt lượng Nhiên liệu sinh học rắn, nguồn gốc Hydrogen (H) phân số khối lượng Rừng, rừng trồng Thân gỗ không vỏ, 6.2 Oxygen (0) phân số khối lượng 43 Nitrogen (N) phân số khối lượng 0.1 Sulfur (S) phân số khối lượng 0.02 6.2 42 0.2 0.02 (1.1.2) Phế liệu gỗ (1.1.4) 6.1 hoá học ngành Vỏ (1.1.6, 6.1 41 40 0.5 0.4 0.04 0.1 công nghiêp chế 1.2.1.5) Cây bụi biến gỗ (1.2.1) kỳ 6.3 44 0.5 0.05 1.1.2.3) Phần thân ngũ Cây lúa mì, rye, lúa 6.3 43 0.5 0.1 6.2 6.3 6.3 44 43 43 1.0 0.8 1.0 0.1 0.3 0.2 Các loại hạt hạt Cây lúa mì, lúa mạch 6.6 45 2.0 0.1 ngũ cốc (2.1.1.3) (2.1.1.3) Hột Olive (2.1.2.3; Hột nguyên 6.2 42 0.2 0.02 gỗ nguyên sinh đầu khác (1.1) mẩu (1.1.3.3, Phế liệu phụ 1.1.3.4, 1.2.1.3, 1.2.1.4) Toàn (1.1.1) phẩm chưa xử lý chu ngắn(1.1.1.3, cốc (2.1.1.2) Thân mạch(2.1.1.2) Cây lúa (2.1.1.2) Cây cải dầu (2.1.1.2) cỏ Các loại cỏ (2.1.2.2) (2.1.2.2) 3.2.1.2) hột chưa xử lý hóa chất (3.1.2.3, 3.2.1.2) LƯU Ý 1: Các giá trị liệt kê liệu hóa chứng nhận tiêu chuẩn ISO/TC 238/WG4 LƯU Ý 2: Các giá trị liệt kê dựa hàm lượng khơ, khơng có tro ISO 16993 cung cấp công thức để chuyển đổi sang sở “như phân tích” “khơ” LƯU Ý 3: Đặc điểm kỹ thuật nguồn gốc nhiên liệu sinh học rắn tuân theo ISO 17225-1: 2014, Bảng LƯU Ý 4: Giá trị mặc định hột ô liu có giá trị hàm lượng tro