Lịch sử vắn tắt & các khái niệm cơ bản
Nhiệt lượng kế được sử dụng để đo lượng nhiệt sinh ra khi đốt cháy một mẫu đặt trong môi trường giàu ô xy bên trong một bình kín (bom) được bao quanh bởi một lượng nước xác định. Năng lượng điện được sử dụng để làm bắt lửa mẫu; khi mẫu cháy, nó sẽ làm nóng lớp nước bao quanh bom. Từ đó người ta có thể đo sự thay đổi nhiệt độ của mẫu để tính nhiệt trị (năng suất tỏa nhiệt) của mẫu. Các kết quả này cho phép rút ra một số kết luận quan trọng vê chất lượng, đặc tính sinh lý, vật lí và hóa học của sản phẩm.
Thuật ngữ “nhiệt lượng kế” được đề cập đến lần đầu tiên bởi Josef Black vào năm 1770. Một trong những nhiệt lượng kế đầu tiên được phát triển bởi Lavoisier và Laplace vào khoảng năm 1780. Bom nhiệt lượng cũng còn được gọi là “Berthelotsche Bomb”. Marcellin Berthelot là người đã phát triển quy trình đốt cháy mẫu ở trong một bình chịu áp suất trở thành một phương pháp tiêu chuẩn. Ông là người đầu tiên sử dụng ô xy tinh khiết ở áp suất cao hơn để quá trình cháy diễn ra nhanh hơn và hoàn toàn hơn (1885). Năm 1892, bằng sáng chế đầu tiên về một nhiệt lượng kế dùng để đo năng suất tỏa nhiệt của nhiên liệu khí đã được trao cho Hugo Junkers, một nhà phát minh và kỹ sư hàng không người Đức. IKA® đã giới thiệu sản phẩm bom nhiệt lượng đầu tiên vào năm 1920. Từ đó các máy đo nhiệt lượng của chúng tôi đã liên tục được cải tiến theo những tiêu chuẩn và công nghệ mới nhất.
Lấy khoảng 1g mẫu dạng rắn hoặc lỏng vào trong một chén nung, sau đó đặt vào bên trong một bình kín bằng thép không gỉ. Bình kín hay bom nhiệt lượng được điền đầy bằng ô xy kỹ thuật (99,95%) áp suất 30 bar. Mẫu được đốt cháy nhờ một sợi cotton nối với dây bắt lửa bên trong bom nhiệt lượng và bốc cháy. Trong quá trình cháy, nhiệt độ bên trong chén nung có thể lên đến 1000oC, và áp suất cũng tăng theo. Trong điều kiện như vậy tất cả các vật chất hữu cơ đều bị đốt cháy và ô xy hóa hoàn toàn.
Nhiệt sinh ra trong quá trình đốt cháy mẫu có thể được tính toán theo phương pháp đoạn nhiệt, đẳng nhiệt hay động lực
Nhiệt lượng kế đoạn nhiệt
Trong nhiệt lượng kế đoạn nhiệt, nhiệt độ của bình cách nhiệt bên ngoài (Tov) và nhiệt độ của bình chứa bom nhiệt lượng bên trong là bằng nhau trong suốt quá trình thí nghiệm. Điều này gần đạt đến mức “cách nhiệt hoàn toàn” nhất có thể. So với nhiệt lượng kế đẳng nhiệt, phương pháp này không yêu cầu tính toán hiệu chỉnh.
Nhiệt lượng kế đẳng nhiệt
Trong nhiệt lượng kế đẳng nhiệt, nhiệt độ của bình cách nhiệt bên ngoài (Tov) được duy trì không đổi trong suốt quá trình thí nghiệm. Tác động của môi trường được giảm thiểu bằng cách duy trì nhiệt độ không khí trong phòng ổn định. Trong trường hợp này không có sự “cách nhiệt hoàn toàn” và quá trình truyền nhiệt giữa bình chứa bom nhiệt lượng và bình cách nhiệt vẫn diễn ra ở mức độ nhỏ. Do đó, khi tính toán kết quả thí nghiệm cần phải tính đến sự trao đổi nhiệt này bằng một hệ số hiệu chỉnh gọi là hệ số Regnault-Pfaundler:
Nhiệt lượng kế động lực
Là phiên bản rút gọn của chế độ đo đoạn nhiệt và/hoặc đẳng nhiệt. Kết quả phép đo vẫn tuân theo các tiêu chuẩn Relative Standard Deviation (RSD).
Các tiêu chuẩn nhiệt lượng kế
| GB/T 213-2008 | Tiêu chuẩn kiểm tra nhiệt lượng của than đá |
| ASTM - D240 | Tiêu chuẩn kiểm tra nhiệt trị của nhiên liệu hyđrocacbon lỏng bằng nhiệt lượng kế |
| ASTM - D4809 | Tiêu chuẩn kiểm tra nhiệt trị của nhiên liệu hyđrocacbon lỏng bằng nhiệt lượng kế (phương pháp chính xác) |
| ASTM - D5865 | Tiêu chuẩn kiểm tra tổng nhiệt trị của than đá và than cốc |
| ASTM - D5468 | Tiêu chuẩn kiểm tra tổng nhiệt trị và độ tro của vật liệu phế thải |
| ASTM - E711 | Tiêu chuẩn kiểm tra tổng nhiệt trị của nhiên liệu dẫn xuất bằng nhiệt lượng kế |
| JIS M 8814 | Than đá và than cốc: xác định tổng nhiệt trị bằng phương pháp nhiệt lượng kế , và tính giá trị năng lượng thực |
| ISO 1928 | Nhiên liệu khoáng rắn Xác định tổng nhiệt trị bằng phương pháp bom nhiệt lượng, và tính giá trị năng lượng thực |
| ISO 1716 | Phản ứng để kiểm tra cháy các vật liệu xây dựng |
| DIN EN ISO 9831 | Xác định yếu tố calorie của thức ăn chăn nuôi, nước tiểu và phân động vật |
| DIN EN 14582:2007 | Đặc tính chất thải - hàm lượng halogen và lưu huỳnh và phương pháp xác định |
| DIN 51900-1 | Kiểm tra nhiên liệu rắn và lỏng – xác định tổng nhiệt trị của năng lượng bằng nhiệt lượng kế và tính giá trị năng lượng thực Phần 1: Nguyên lý, dụng cụ, phương pháp |
| DIN 51900-2 | Phương pháp sử dụng nhiệt lượng kế đoạn nhiệt |
| DIN 51900-3 | Phương pháp sử dụng nhiệt lượng kế đoạn nhiệt |
Các ngành công nghiệp & Ứng dụng
Than và cốc
• Than an-tra-xít
• Than cứng
• Than bùn
• Than bitum
• Than cốc
Xăng dầu
• Nhiên liệu phản lực
• Dầu Kerosene
• Nhiên liệu lỏng
• Xăng
• Dầu
• Nhiên liệu sinh học
Xi măng
• Cốc
• Lốp xe
• Bột mì cho động vật
• Hỗn hợp chất thải
Quản lý chất thải/Tái chế
• Túi Tetra
• Bột PVC
• Bảng mạch in
• Sơn mài
• Dung môi thải
Nhà máy điện
• Than an-tra-xít
• Than cứng
• Than bùn
• Than bitum
• Than cốc
Thực phẩm
• Mỳ sợi
• Trái cây sấy khô
• Cá
• Sữa
• Chocolate
• Pho mát
Nông nghiệp (Cỏ khô)
• Cây cho gia súc
• Thức ăn cho gia súc
• Nước tiểu và chất thải
động vật
Sinh khối
• Gỗ
• Gỗ tấm
• Mùn cưa
• Cỏ khô
• Cỏ
• Ngô
• Nhiên liệu sinh học
Trường đại học và viện nghiên cứu
• Nhiệt động lực học
• Enthalpy
• Máy bay
• Sinh thái học
• Các loài gặm nhấm
Xây dựng và vật liệu xây dựng
• Xốp
• Vật liệu cách nhiệt
• Xốp cách nhiệt
• Vữa
• Bông thủy tinh
