Determinação Do Poder Calorífico

UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ

DETERMINAÇÃO DO PODER CALORÍFICO DE COMBUSTÍVEIS

1. INTRODUÇÃO

A calorimetria é a base para o estudo de termodinâmica, que estuda as relações entre energia térmica e energia mecânica. Sendo assim, a determinação do poder calorífico de um corpo é de suma importância para determinar a eficiência de uma máquina dentro de uma indústria.

2. OBJETIVO

Nesta atividade prática, os alunos da Universidade Federal de Itajubá tiveram como objetivo determinar os valores de poder calorífico de dois materiais combustíveis: o bagaço e o óleo de fritura, através de um calorímetro. Os dois materiais foram escolhidos por possuírem algumas características distintas, o que mostra aos alunos resultados que podem ser comparados no caso de um estudo mais aprofundado do processo.

3. DEFINIÇÃO TEÓRICA

O poder calorífico pode ser definido como a quantidade de energia por unidade de massa ou volume liberada na oxidação de um determinado combustível [1]. No ensaio realizado, foi medido o poder calorífico superior (PCS), que consiste na soma da energia liberada na forma de calor e a energia gasta na vaporização da água que se forma numa reação de oxidação.

Entretanto, também poderia ser medido o poder calorífico inferior (PCI), mas além de não levar em consideração a entalpia de condensação da água, ele é dado apenas pela energia liberada na forma de calor, o que não é interessante para fins didáticos.

Os cálculos do PCS foram feitos utilizando a equação

Onde,

C = capacidade do calorímetro em J/K;

ΔT= diferença de temperatura antes e depois da combustão em K;

Qz= energia externa da ignição elétrica,

m= a massa da amostra de combustível em g.

4. EQUIPAMENTOS

Com o intuito de obter resultados precisos, esta atividade foi desenvolvida no Laboratório de Termodinâmica, onde os equipamentos são de alta precisão e o ambiente é ideal para o experimento. Os equipamentos utilizados foram:

-Calorímetro IKA-Works C2000: Responsável por medir o poder calorífico de um combustível.

-Bomba de aço Inox: Recipiente para a colocação do cadinho e responsável pela transmissão do calor da combustão para a água presente no calorímetro;

-Fio de algodão: Responsável pela ignição do processo;

-Cadinho: Recipiente com volume determinado, para armazenamento dos materiais combustíveis;

-Materiais combustíveis: Óleo de fritura e bagaço;

-Balança de precisão: Para medir a massa de combustível a ser colocada no cadinho;

-Cilindro de oxigênio: Fazer a combustão completa dentro da bomba.

5. PROCEDIMENTO

Inicialmente, para a medição precisa do poder calorífico de um material combustível sólidos, deve-se medir a massa dele que será ensaiada e para isso, este é comprimido até que se formem pastilhas, para facilitar a combustão. No caso dos líquidos, não é feita a compressão em pastilhas. Então, o combustível é colocado em um cadinho de material cerâmico e através do fio de algodão, é possível fazer a ignição do processo. É importante verificar se o fio de algodão está em contato com o combustível, para não haver muita perda de energia e ocorrer combustão completa. Então, o cadinho com o fio de algodão são colocados dentro de uma bomba de volume definido em 250 ml e tal bomba é colocada dentro de um calorímetro, que é responsável por conferir os parâmetros do ensaio e também apresentar o poder calorífico do material combustível. Então, o combustível é queimado completamente a uma pressão de 30 bar e toda a energia desta queima é transferido para a bomba. A bomba tem como objetivo transferir essa energia para a água destilada, presente no calorímetro.

Com isso, pode ser calculado o PCS, através do aumento da temperatura da água,