Phương pháp xác định giá trị tỏa nhiệt của chất đốt rắn
Chất đốt rắn là những chất ở thể rắn có thể bắt lửa khi tiếp xúc với lửa, nguồn nhiệt, va đập hoặc ma sát. Chúng bao gồm nhiều loại khác nhau, từ nhu yếu phẩm hàng ngày đến nguyên liệu thô công nghiệp, chẳng hạn như gỗ, giấy và hàng dệt.
Đặc điểm chính
Dễ cháy: Dễ bắt lửa nhanh chóng khi tiếp xúc với nguồn lửa, với tốc độ lan truyền ngọn lửa nhanh.
Nguy hiểm: Quá trình đốt cháy có thể tạo ra các chất độc hại và việc dập lửa có thể khó khăn (ví dụ, bột kim loại có thể làm tăng phản ứng khi tiếp xúc với nước).
Đa dạng: Bao gồm các chất tự phản ứng, chất nổ ổn định, v.v.
Các loại phổ biến：
Chất rắn tự nhiên: Gỗ, than bùn, than non, than bitum, than antraxit, đá phiến dầu, v.v.
Chất rắn đã qua chế biến: Than củi, than cốc, than bánh, than bi, v.v.
Chất rắn đặc biệt: Rượu rắn, nhiên liệu tên lửa rắn, v.v.
Mục tiêu thí nghiệm：
1. Xác định giá trị tỏa nhiệt: Đo lường chính xác lượng nhiệt được giải phóng trong quá trình đốt cháy hoàn toàn chất đốt rắn (ví dụ: gỗ, than) bằng thiết bị như máy đo nhiệt lượng bom oxy. Đây là một chỉ số cốt lõi để đánh giá chất lượng nhiên liệu.
2. Nắm vững kỹ thuật thí nghiệm: Tìm hiểu quy trình vận hành của máy đo nhiệt lượng bom oxy, bao gồm các bước chính như nạp oxy, đánh lửa và đo nhiệt độ. Hiểu sự khác biệt giữa nhiệt đốt và giá trị tỏa nhiệt, đồng thời xác định các nguồn lỗi cần hiệu chỉnh trong thí nghiệm (ví dụ: đốt dây đánh lửa, hấp thụ nhiệt của thiết bị).
3. Hiểu nguyên tắc của thiết bị: Làm quen với cấu trúc của máy đo nhiệt lượng bom oxy (ví dụ: xi lanh bom, cảm biến nhiệt độ, máy khuấy); nắm vững phương pháp hiệu chuẩn dung nhiệt và hiệu chuẩn thiết bị bằng các chất chuẩn như axit benzoic.
Mẫu và dụng cụ thí nghiệm
Mẫu thí nghiệm: Chất đốt rắn
Dụng cụ thí nghiệm: Máy đo nhiệt lượng SH500, tuân thủ GB/T 384
Quy trình thí nghiệm
1. Chuẩn bị và hiệu chuẩn thiết bị：
Kiểm tra máy đo nhiệt lượng bom oxy: Đảm bảo thành trong của bom oxy sạch và không có cặn; kiểm tra xem dây đánh lửa (dây nicrom) có còn nguyên vẹn và các điện cực có tiếp xúc tốt hay không.
Hiệu chuẩn dung nhiệt: Sử dụng axit benzoic (giá trị tỏa nhiệt chuẩn: 26450 J/g) làm chất hiệu chuẩn. Cân 0,5~1,0 g (chính xác đến 0,0001 g) và đặt vào chén nung của bom oxy. Thêm 10 mL nước cất vào bom oxy, nạp đầy oxy đến áp suất 2,6~3,3 MPa và để yên trong 5 phút để xả hết không khí. Đặt bom oxy vào xi lanh bên trong của máy đo nhiệt lượng, thêm 2000 g nước cất (chênh lệch nhiệt độ với nhiệt độ môi trường ≤ 1℃), bắt đầu khuấy và thu thập nhiệt độ. Bật nguồn để đánh lửa, ghi lại sự thay đổi nhiệt độ nước và tính toán dung nhiệt (C). Lặp lại thao tác 3 lần và lấy giá trị trung bình; độ lệch của dung nhiệt phải là ≤ 0,5%.
2. Chuẩn bị mẫu
Xử lý mẫu rắn: Nghiền chất đốt rắn (ví dụ: than, viên sinh khối) đến kích thước hạt < 0,2 mm để đảm bảo độ đồng đều; cân 0,5~1,0 g mẫu (chính xác đến 0,0001 g) và đặt vào chén nung khô.
Kiểm soát độ ẩm: Nếu mẫu có chứa độ ẩm, sấy khô ở 105℃ đến khối lượng không đổi để tránh ảnh hưởng của sự bay hơi của độ ẩm đến việc tính toán giá trị tỏa nhiệt.
Nạp và đánh lửa bom oxy
3. Vận hành nạp oxy: Đặt chén nung mẫu vào bom oxy, thêm 10 mL nước cất (để hòa tan các sản phẩm cháy), lắp dây đánh lửa và cho nó tiếp xúc với mẫu. Nạp đầy oxy vào bom oxy đến áp suất 2,8~3,0 MPa và để yên trong 5 phút để xả hết không khí, đảm bảo không còn cặn không khí.
Đánh lửa và đốt cháy: Đặt bom oxy vào xi lanh bên trong của máy đo nhiệt lượng, thêm 2000 g nước cất, bắt đầu khuấy và thu thập nhiệt độ. Bật nguồn để đánh lửa, ghi lại sự thay đổi nhiệt độ nước (giai đoạn đầu, giai đoạn chính, giai đoạn cuối) và ghi lại điểm nhiệt độ tối đa trong giai đoạn chính. Sau khi đốt cháy, kiểm tra xem trong bom oxy có cặn chưa cháy không; nếu không, phải lặp lại thử nghiệm.
Kết quả thí nghiệm
Thí nghiệm này tuân thủ nghiêm ngặt tiêu chuẩn GB/T 384-2025. Giá trị tỏa nhiệt thuần của mẫu than đo được là 17.780,83 J/g (4247,6 kcal/kg), với độ lặp lại tốt và dữ liệu đáng tin cậy.