3.2.12 Nguồn điện và máy biến áp tạo điện áp 24 vôn đủ sức đốt cháy mẫu thử và làm đứt sợi dây mồi để ngắt dòng điện.

3.2.13 Đồng hồ bấm giây

3.2.14 Cân phân tích có quả cân đến 100g, chính xác đến 0,0002g.

3.2.15 Những trang bị thông thường khác

Những ống kim loại dẫn oxy, nối bình oxy và áp kế với bom nhiệt lượng, cần phải thử áp suất thủy tĩnh định kỳ của cơ quan có trách nhiệm, sau 1000 lần xác định thử 1 lần, nhưng không ít quá 1 lần trong 1 năm.

Phải khử sạch dầu mỡ để phòng làm bẩn các dụng cụ và bộ phận trên trong quá trình làm việc. Trường hợp cần bôi trơn một bộ phận nào đó của thiết bị dẫn oxy, dùng glixêrin để bôi, không được dùng mỡ và các loại khác.

Phải tuyệt đối tuân theo các quy tắc an toàn lao động trong khi làm việc.

3.3. Thuốc thử

Axit benzoic, nhiệt lượng riêng cao         6323 cal/g;

...

...

...

Axit xuxinic, nhiệt lượng riêng cao          3027 cal/g;

Trước khi dùng một trong các thuốc thử trên phải sấy đến khối lượng không đổi trong bình hút ẩm có chất làm khô là axit sunfuric đậm đặc hay một chất khác như oxy photpho hoặc peclot-rátmagiê.

Natri hydroxyt, dung dịch 0,1 N;

Kali hydroxyt, dung dịch 0,1 N;

Bari hydroxyt, dung dịch 0,1 N;

Hydro peoxyt 30 %;

Chỉ thị phênolphtalêin, dung dịch 1 % trong rượu etylic;

Khi xác định nhiệt lượng riêng của nhiên liệu, dùng loại thuốc thử tinh khiết hóa học, hay các loại thuốc tương đương khác của các nước theo TCVN 1058 – 71.

4. XÁC ĐỊNH NHIỆT DUNG CỦA NHIỆT LƯỢNG KẾ

...

...

...

4.2. Tiến hành xác định

Nhiệt lượng kế gồm bom nhiệt lượng, bình nhiệt lượng có đựng nước, máy khuấy và nhiệt kế. Cân một lượng thuốc thử (axit benzoic, axit salisilic hay axit xuxinic) đã nén thành viên sau đó đem đốt trong bom. Sợi dây mồi cuốn một vòng xung quanh viên thuốc thử. Tiến hành xác định và đo như phương pháp xác định nhiệt lượng riêng chỉ dẫn ở điều 5. Bom nhiệt lượng nạp oxy ở áp suất 25at.

Khi xác định nhiệt dung của nhiệt lượng kế cần tính nhiệt lượng tỏa ra tạo thành axit nitơ. Xác định nhiệt lượng nitric tạo thành bằng phương pháp chuẩn độ lượng nước rửa bom. Dùng dung dịch kali hydroxyt 0,1N để chuẩn độ sau khi đun sôi lượng nước rửa bom để đuổi hết cacbon đioxyt trong 5 phút với chỉ thị phenolphtalein).

1 ml dung dịch 0,1N đã dùng khi chuẩn độ tương ứng với 1,43 cal

4.3. Tính nhiệt dung của nhiệt lượng kế K, tính bằng cal/⁰C, theo công thức:

Trong đó:

Q₁ = q₁.G₁ – nhiệt lượng tỏa ra khi đốt cháy thuốc thử, cal,

với q₁ – nhiệt lượng riêng cao của thuốc thử cal/g

...

...

...

Q₂ = q₂,G₂ – nhiệt lượng tỏa ra khi đốt cháy dây mồi, cal,

với q₂ – nhiệt lượng riêng cao của dây mồi, cal/g;

G₂ – khối lượng phần dây mồi đã cháy,g;

Q_N = 1,43.V – nhiệt lượng tỏa ra khi tạo thành axit nitric và hòa tan nó, với V – thể tích dung dịch kali hydroxyt hay bari hydroxyt 0,1 N đã chuẩn, ml;

D_t = trị số tăng nhiệt độ của thời kỳ chính, ⁰C;

k – độ hiệu chỉnh trao đổi nhiệt của nhiệt lượng kế với môi trường xung quanh, ⁰C, xác định theo điều 5.4.1.2.

chú thích:

1. Nhiệt dung của nhiệt lượng kế phải xác định trong phòng và các điều kiện như khi xác định nhiệt lượng riêng của mẫu thử.

2. Việc xác định nhiệt dung của nhiệt lượng kế phải được tiến hành khi thay đổi những điều kiện làm việc của nhiệt lượng kế (khi thay đổi hoặc sữa chữa các bộ phận nhiệt lượng kế, thay đổi vị trí của máy, nhiệt độ của phòng thay đổi theo từng mùa).

...

...

...

5. XÁC ĐỊNH NHIỆT LƯỢNG RIÊNG CỦA THAN

5.1. Chuẩn bị mẫu thử

5.1.1 Lót dưới chén đốt một lớp bột amimăng đã nung trước nén chặt rồi cân chính xác đến 0,0002g. Mẫu than phân tích được chuẩn bị theo TCVN 1693-86. Lấy lượng mẫu có khối lượng (cân chính xác đến 0,0002g) đảm bảo để khi đốt nhiệt độ tăng lên được 1,8 – 3⁰C (khoảng 0,8 – 1,5g).

Đối với than bùn, than nâu, than lửa dài và than mỡ có độ tro nhỏ hơn 35 % thì nén thành viên, ngoài ra cho phép đốt ở dạng bột.

Đối với nhiên liệu có độ tro lớn hơn 40 % cần cho thêm một lượng xác định axit benzoic để than cháy hoàn toàn.

5.1.2 Chuẩn bị dụng cụ để cho nhiệt độ của nước ở vỏ ngoài của nhiệt lượng kế cân bằng với nhiệt độ phòng (±0,5⁰C).

Trong bình nhiệt lượng luôn có một lượng nước 2700g, với độ chính xác 0,5g, lúc đọc lần sau cùng của thời kỳ đầu cần phải bảo đảm nhiệt độ của nước ở vỏ ngoài cân bằng với nhiệt độ của nước trong bình nhiệt lượng (±0,5⁰C).

Nhiệt độ của nước ở vỏ ngoài (bộ phận ổn định nhiệt) trước và sau khi đốt phải ở nhiệt độ phòng.

Nạp ôxy vào bom nhiệt lượng đến áp suất cần thiết:

...

...

...

25 ± 2at khi thử mẫu than đá và antraxit;

30 – 35at khi thử mẫu than khó cháy có độ tro cao.

Sau khi đã nạp oxy vào bom, đóng van áp kế đo áp suất trong bom, tháo ống dẫn oxy ra, đậy các nút trên nắp bom.

Đặt bom cẩn thận vào bình nhiệt lượng, không được chạm tay vào nước hay để nước vào bình nhiệt lượng. Đặt bình nhiệt lượng đã có vào vỏ ngoài trên giá cách nhiệt.

Nối dây dẫn nhiệt điện với các điện cực của bom, sau đó lắp nhiệt kế vào nhiệt lượng kế, đặt ngay ngắn ở vị trí thẳng đứng. Nhiệt kế được đặt vào nhiệt lượng kế sau cùng và được lấy ra đầu tiên để không gây trở ngại khi thao tác.

Máy khuấy khi chuyển động không được chạm vào nhiệt kế thành bom và bình nhiệt lượng. Phần khuấy (cánh quạt) không được nhô lên khỏi mặt nước.

Bầu thủy ngân của nhiệt kế phải nằm ở khoảng giữa chiều cao của bom nhúng sâu trong nước.

Nắp của nhiệt lượng kế không chạm vào nhiệt kế và máy khuấy. Số vòng quay của máy khuấy trong suốt thời gian làm việc phải luôn luôn không đổi.

5.3. Tiến hành xác định.

...

...

...

Quá trình xác định được chia ra làm ba thời kỳ liên tục như sau:

Thời kỳ đầu là thời kỳ đốt mẫu, kéo dài trong 5 phút, để xác định mức độ trao đổi nhiệt của nhiệt lượng kế với môi trường xung quanh ở nhiệt độ ban đầu của quá trình xác định.

Thời kỳ chính là thời kỳ đốt mẫu, nhiên liệu tỏa nhiệt, truyền cho nhiệt lượng kế và nhiệt độ trong tất cả các phần cân bằng nhau. Đóng mạch điện ở thời điểm đọc cuối cùng của thời kỳ đầu. Tiến hành đọc nhiệt độ cho đến khi nhiệt độ của hệ thống được cân bằng.

Thời kỳ cuối có sự trao đổi nhiệt lượng kế với môi trường xung quanh ở nhiệt độ của quá trình xác định, kéo dài trong 5 phút.

Trong ba thời kỳ, đọc nhiệt độ chính xác đến 0,001⁰C.

Khi xác định xong, tắt động cơ truyền động cho máy khuấy, tháo dây ở nút bơm, nhấc nhiệt kế lên, lau khô.

Lấy bom ra, lau bên ngoài và đặt vào giá đỡ một cách thận trọng. sau đó xả khí từ bom ra trong 5 – 10 phút. Dùng nước cất (tối đa 200ml) rửa mặt trong chén đốt, nắp, điện cực. Nước rửa gộp vào cốc thủy tinh và dùng để xác định hàm lượng lưu huỳnh khi đốt nhiên liệu trong bom. Đối với nhiên liệu có hàm lượng lưu huỳnh lớn hơn 3 % cần cho khí thoát ra qua một bình rửa đựng dung dịch natri hydroxyt 0,1N và 1ml hydro peoxyt. Sau đó gộp với nước rửa bom. Trong trường hợp phát hiện trong bình rửa hay trong chén có một phần than chưa cháy hết thì phải xác định lại.

5.4. Tính nhiệt lượng

5.4.1 nhiệt lượng đốt cháy riêng bom

...

...

...

Trong đó:

G – khối lượng mẫu than, tính bằng g;

K, D_t, k, q₂, G₂ – như điều 4.3.

5.4.1.3 Độ hiệu chỉnh trao đổi nhiệt  của khối lượng kế với môi trường xung quanh, tính bằng ⁰C, theo công thức:

k = 0,5 (d₁ – d₂) + (n – 1)d₂

trong đó:

d₁ – giá trị biến đổi trung bình của nhiệt độ trong mỗi phút thời kỳ đầu, ⁰C;

            d₂ – giá trị biến đổi trung bình của nhiệt độ trong mỗi phút thời kỳ đầu, ⁰C;

...

...

...

5.4.2 Nhiệt lượng riêng cao

5.4.2.1 Nhiệt lượng riêng cao của mẫu phân tích tính bằng cal/g theo công thức:

Trong đó:

- nhiệt lượng đốt cháy riêng trong bom của mẫu, cal/g;

a - hệ số tính nhiệt tạo thành axit sunfuric từ lưu huỳnh dio-xit và nhiệt hòa tan của nó trong nước, bằng 2,26 cal tương ứng 1 % lưu huỳnh;

 - lượng lưu huỳnh của mẫu phân tích đã được chuyển thành axit sunfuric khi nhiên liệu cháy trong bom, được xác định bằng cách, lấy nước rửa bom ở trên đem lọc, dung dịch lọc để xác định  bằng phương pháp trong lượng theo TCVN 175 – 86, %;

b - hệ số tính chuyển nhiệt độ tạo thành và hòa tan trong nước của axit nitric và bằng  0,001 đối với than gầy và antraxit, bằng 0,0015 đối với những than khác;

5.4.2.2 những điểm đặc biệt khi tính bằng nhiệt lượng riêng cao của nhiên liệu.

...

...

...

Đối với than bùn ít lưu huỳnh, hàm lượng lưu huỳnh chung coi như bằng 0,3 % nếu như hàm lượng lưu huỳnh chung lớn hơn 0,3 % thì xác định lưu huỳnh như điều 5.4.2.1.

5.4.2.3 Nhiệt lượng riêng cao của mẫu làm việc tính bằng cal/g, theo công thức:

Trong đó:

 - nhiệt lượng riêng của mẫu phân tích, cal/g;

W^vl – độ ẩm của mẫu làm việc, %;

W^pt – độ ẩm mẫu phân tích, %.

5.4.3 Nhiệt lượng riêng thấp của mẫu làm việc  tính bằng cal/g, theo công thức:

...

...

...

g - hệ số tính chuyển nhiệt tạo thành và ngưng tụ của nước khi đốt mẫu trong bom tương ứng với 1 % nước ở 20⁰C và bằng 5,86;

8,94 – hệ số tính chuyển hydro ra nước;

H^lv – hàm lượng hydro trong mẫu làm việc, %;

và W^lv – như điều 5.4.2.3.

5.4.4 Tính chuyển kết quả ra các trạng thái tiến hành theo TCVN 318 – 69.

6. SAI SỐ CHO PHÉP

6.1. Tính các kết quả nhiệt lượng đốt cháy riêng trong bom, nhiệt lượng riêng cao và nhiệt lượng riêng thấp chính xác đến 1 cal/g. Sau đó quy tròn kết quả cuối cùng đến 10 cal/g.

6.2. Sai số cho phép giúp hai lần xác định song song trong một phòng thí nghiệm khác nhau không vượt quá 30cal/g và ở các phòng thí nghiệm khác nhau không được vượt quá 60cal/g.

Đối với nhiên liệu có nhỏ hơn 3500cal/g và hàm lượng lưu huỳnh chung lớn hơn 4 % thì sai số cho phép giữa hai lần xác định song song của  trong một phòng thí nghiệm không được vượt quá 50cal/g, còn trong phòng thí nghiệm khác nhau không được vượt quá 80cal/g.

...

...

...

6.3. Nhiệt dung của nhiệt lượng kế tính theo giá trị trung bình cộng của 5 kết quả, không được sai nhau quá 10cal/⁰C.

7. THÍ DỤ TÍNH NHIỆT DUNG CỦA NHIỆT LƯỢNG KẾ

Khối lượng dây mồi 0,0143g;

Trong bom còn lại 0,0025 g dây mồi;

Nhiệt lượng riêng cao của dây mồi 1610cal/g;

Khối lượng mẫu (axit benzoic 0,9865cal/g);

Nhiệt lượng riêng cao của axit benzoic 6324,3cal/g;

Thể tích dung dịch dùng để chuẩn độ nước rửa bom 2,48ml;

Số liệu ghi trong quá trình xác định nhiệt dung của nhiệt lượng kế nêu trong bảng 2.

...

...

...

Thời kỳ

Thứ tự đọc

Số ghi trên thang nhiệt kế

Thay đổi nhiệt độ trong thời kỳ

Đầu

0

18,769

5d₁ = 0,016

1

...

...

...

2

18,775

3

18,779

4

18,781

5

18,785                  (t₀)

Chính

...

...

...

20,200

n = 5

D_t = t_n – t₀

= 2,019

7

20,690

8

20,778

9

...

...

...

10

20,804               (t_n)

Cuối

11

20,802

5d₂ = - 0,015

12

20,800

13

...

...

...

14

20,793

15

20,789

Tính:

d₁ = 0,0032⁰C; d₂ = - 0,0030⁰C.

k = 0,5.(0,0032 – 0,0030) + (5 – 1) . (-0,0030) = - 0,0119⁰C;

Q₁ = 6324,3 . 0,9865 = 6238.92 cal;

Q₂ = 1610 . (0,0143 – 0,0025) = 19,00 cal;

...

...

...

Nhiệt dung của nhiệt lượng kế tính theo công thức ở điều 4.3 là:

» 3083 cal/⁰C

8. THÍ DỤ TÍNH NHIỆT LƯỢNG RIÊNG

Khối lượng dây mối 0,006g;

Trong bom còn lại 0,0014g dây mồi;

Nhiệt lượng riêng cao của dây mồi 1610 cal/g;

Nhiệt dung của nhiệt lượng kế K = 3083cal/⁰C;

Khối lượng mẫu phân tích G = 1,2456g than antraxit;

Hàm lượng lưu huỳnh phân tích bom  = 0,5 %;

...

...

...

Hàm lượng ẩm của mẫu làm việc W^lv = 9,7 %;

Hàm lượng hydro của mẫu làm việc H^lv = 3,31%

Số liệu ghi trong quá trình xác định nhiệt lượng riêng của than nêu ở bảng 3.

Bảng 3

Thời kỳ

Thứ tự đọc

Số ghi trên thang nhiệt kế

Thay đổi nhiệt độ trong thời kỳ

Đầu

...

...

...

18,683

5d₁ = 0,014

1

18,686

2

18,687

3

18,692

4

...

...

...

5

18,697                  (t₀)

Chính

6

19,956

n = 5

D_t = t_n – t₀

= 2,052

7

...

...

...

8

20,698

9

20,747

10

20,749               (t_n)

Cuối

11

20,747

...

...

...

12

20,746

13

20,714

14

20,742

15

20,731

Tính:

...

...

...

k = 0,5.(0,0028 – 0,0020) + (5 – 1) . (-0,0020) = - 0,0076⁰C;

G₂ = 0,0060 – 0,0014 = 0,0046g;

Nhiệt lượng đốt cháy riêng trong bom của mẫu phân tích xác định theo công thức ở điều 5.4.1.1. là:

                                                                        » 5919cal/g

Nhiệt lượng riêng cao của mẫu phân tích xác định theo công thức ở điều 5.4.2.1. là:

                                                            » 5912 » 5910 cal/g

Nhiệt lượng riêng cao của mẫu làm việc xác định theo công thức ở điều 5.4.2.3. là:

...

...

...

Nhiệt lượng riêng thấp của mẫu làm việc xác định theo công thức ở điều 5.4.3. là:

                                                       » 5268 » 5270 cal/g.

Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 200:1986 về Than - Phương pháp xác định nhiệt lượng riêng