Poder Calorífico

1. INTRODUÇÃO

Combustível é qualquer corpo cuja combinação química com outro seja exotérmica, em geral é qualquer substância que reage com o oxigênio produzindo calor, chamas e gases.

Ao nosso redor existem várias substâncias que estão ou podem ser usadas como combustível. Chamamos de queima ou combustão a reação química pela qual os constituintes do combustível se combinam com o oxigênio do ar

O Poder Calorífico de combustíveis é definido como a quantidade de energia interna contida no combustível, sendo que quanto mais alto for o poder calorífico, maior será a energia contida.

2. OBJETIVO

Determinação experimental do Poder Calorífico Superior dos combustíveis sólidos ou líquidos.

3. TEORIA

Poder Calorífico

O poder calorífico é definido como a quantidade de calor liberada por unidade de massa (ou volume para combustível gasoso) de um combustível, quando queimado completamente em uma dada temperatura.

Poder Calorífico (PCS)

É obtido experimentalmente, para o qual toda a água que aparece nos produtos da combustão esteja no estado líquido.

Poder Calorífico Inferior (PCI)

É do valor prático, para o qual toda a água que aparece nos produtos da combustão se acha em forma de vapor.

Obs: PCI é sempre inferior a PCS. PCS ou PCI tem unidades kJ/kg, kcal/kg, kcal/Nm3 e kJ/Nm3.

Poder Calorífico à pressão constante

O calor liberado na combustão que se processa a pressão constante.

Poder calorífico a volume constante

O calor liberado quando a combustão se processa dentro de recipiente de volume constante.

Base Teórica

A quantidade conhecida de combustível testado é completamente queimada, e o calor liberado é medido pelo aumento de temperatura da água para a qual o calor é transferido.

Na bomba calorimétrica, uma alta pressão de oxigênio é mantida, de forma a garantir que todo o combustível se queime.

4. EQUIPAMENTO NECESSÁRIO

(a) Calorímetro (b) bomba de aço inox, (c) Amostra do combustível a ser analisado, (d) Cadinho limpo para amostra, (e) Fio de algodão ou parafina, (f) Balança de precisão, (g) Cilindro de oxigênio.

5. PROCEDIMENTO DE TESTES

1 - Ligar o calorímetro em 220V;

a) Ligar primeiro o nobreak;

b) Ligar a célula de medição;

c) Ligar o sistema de refrigeração;

d) Ligar o Computador em 110V;

e) Espera em torno de 180 segundos para dar inicio aos testes.

2 - Tarar a balança com o cadinho, depois colocar o combustível no cadinho.

3 - Pesar o combustível. O valor da massa devera estar entre 0,4 e 0,7g.

4 - O fio de algodão ou parafina tem que estar em contato com o combustível a ser analisado.

5 - Se o nível de água esta baixo do mínimo, colocar água destilada no sistema de refrigeração, com o aditivo de limpeza, fechando em seguida.

6 - Abrir o cilindro e deixar o oxigênio puro numa pressão de 30 bares.

7 - A Figura 1 mostra o calorímetro IKA-Works C2000.

Figura 1 - Calorímetro C-2000.

6. MONTAGEM EXPERIMENTAL

A bomba é constituída por um vaso de pressão, de aço inoxidável, de 250 ml de volume. Coloca-se uma amostra de fluido (sólido ou líquido) em um cadinho de metal, cerâmico ou quartzo, que fica suspenso dentro da bomba.

Um mecanismo de ignição elétrica é preparado para operar a queima de uma resistência (fio de algodão ou parafina) que provoca a combustão do combustível.

A bomba é colocada dentro do vaso calorimétrico, que fica protegido em um recipiente isolado. A substância que se deseja determinar o poder calorífico é completamente queimada em um vaso hermeticamente fechado. Esse vaso é envolvido por água cujo aumento de temperatura, provocado pela combustão da substância, serve para determinar o calor liberado durante o processo. A temperatura da água é medida por um termopar. Para melhorar a precisão da leitura, este aparelho é provido de um girador (sting) que executa um movimento sobre o termopar, evitando erros na medida. As variáveis do processo são mostradas em tempo real, através de um “display” que permite acompanhar o ensaio.

7. ESQUEMA DO CALORÍMETRO

Figura 1 - Sistema interno do calorímetro

7. EQUAÇÕES

Equação para cálculo do poder calorífico superior do combustível

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