Determinação do poder calorífico

...

[pic 5]

Figura 2 - Calorímetro Junkers

3. METODOLOGIA

3.1. Equipamentos

(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.

3.2. Procedimentos

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 início aos testes.

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

3 - Pesar o combustível. O valor da massa deverá 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 está abaixo 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.

[pic 6]

Figura 3 - Calorímetro C-2000.

3.3. Montagem

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.

[pic 7]

Figura 4 - Esquema do calorímetro

4. RESULTADOS

4.1. Dados obtidos

Tabela 1: Dados de Poder Calorífico Obtidos

Combustível

Poder Calorífico Superior (MJ/kg)

Óleo 2

39,825

Bagaço 1

18,122

4.1.1. Equacionamento

No cálculo do poder calorífico superior deve-se eliminar a energia externa da ignição elétrica, queima do fio de algodão e outros, portanto:

[pic 8]

Onde:

= Poder calorífico superior [J/g];[pic 9]

= Capacidade de calor do calorímetro [J/K];[pic 10]

∆T = Elevação da temperatura do sistema calorimétrico durante o experimento do processo de combustão [K];

QZ = Energia Externa da ignição elétrica, queima do fio de algodão [J];

m = Massa da amostra de combustível [g].

5. CONCLUSÃO

Foi possível observar que o óleo 2 tem quase o dobro do poder calorífico do bagaço 2, isto é, 1 kg do óleo 2 gera mais energia em sua queima do que o bagaço 2.

Entretanto, não se pode afirmar qual combustível é mais vantajoso pois eles podem ter diferentes tipos de aplicações. Por exemplo, em engenhos que possuem caldeiras é aplicável o bagaço, por questões de estocagem, custo, cenário em que não é aplicável o uso do óleo.

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REFERÊNCIAS

[1] DA SILVA, D.R., et al., 2008. “Instrumentação de um Calorímetro”, Trabalho Final da disciplina Medições Térmicas, Depto. de Engenharia Mecânica, UFRGS, Porto Alegre. (Disponível em http://www.ufrgs.br/medterm/trabalhos/trabalhos-2008/INSTRUMENTAODEUMCALORMETRO.pdf acessado 12/09/15)

[2] Como Funciona um Calorímetro. Disponível em : http://www.manutencaoesuprimentos.com.br/conteudo/5727-como-funciona-um-calorimetro/. Acesso em :21/09/2015