Universidade Federal do Pará

Instituto de Tecnologia– Faculdade de Engenharia Mecânica Sistemas Térmicos I – TE 04181- 2ºSEM 2015 – Prof. Manoel Nogueira

Experimento 1 – Analise do Poder Calorífico

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Devolução 23mar2016

1. Objetivo deste experimento

O objetivo deste experimento é determinar o PCS (Poder Calorifico Superior) e o PCI (Poder Calorífico Inferior) de três amostras de combustíveis, tanto na base úmida quanto na base seca. Será

construído um gráfico para análise e comparação dos poderes caloríficos das três amostras.

2. Aparato Experimental

O equipamento a ser utilizado será uma Bomba Calorimétrica digital da marca IKA WERKE, modelo

C2000 Control. Localizada no LACBIO do LABEM da FEM.

Informações sobre o aparelho:

Bomba Calorimétrica IKA, Modelo C2000

Consumo de Energia 1,8kW

Valor máximo de Medição 40kJ

Pressão Operacional

Erro Médio

30bar

< 0,2%

A Bomba Calorimétrica irá determinar o Poder Calorífico Superior da amostra a ser utilizada, ou

seja, o calor liberado pela amostra durante sua combustão por unidade de massa do combustível. Tal

processo dura aproximadamente 20 min. Todos os parâmetros resultantes do experimento serão coletados

no display digital da bomba calorimétrica. As amostras serão colocadas em uma bomba de oxigênio, recipiente metálico onde ocorrera a combustão da amostra. Esse recipiente contém uma válvula para a

liberação dos gases resultantes da combustão. O calorímetro abre automaticamente após o fim do processo.

A bomba calorimétrica é um recipiente que contém determinado volume de água, responsável pela refrigeração do sistema. A água do recipiente irá aquecer devido ao calor liberado na combustão da amostra.

Todo o Vaso Calorimétrico está envolvido por uma Camisa Isolante, para evitar a troca de calor com o

ambiente.

3. Metodologia experimental

O experimento será iniciado com a pesagem de 0,3-0,5g das três amostras em três cadinhos

diferentes: dois combustíveis líquidos e um sólido.

Combustível Fórmula química ou empírica

Biomassa Sólida (Lascas de Cupiuba)

Óleo de Cozinha C6,29 H12,2N0,26 O0,53

Óleo Diesel – S-10

Fonte: NOGUEIRA, M. F. M. Combustão e Gasificação de Biomassa Sólida. 1.

ed. 2008.

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Experimento 1 – Analise do Poder Calorífico

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O combustível sólido, biomassa vegetal, será triturado para acelerar o processo de combustão. Primeiro deverá ser tarado o peso dos cadinhos na balança analítica e em seguida pesar as amostras e anotar

o valor encontrado. Após o preparo das amostras, uma amostra será colocada na bomba de oxigênio do

equipamento, ajustando o cadinho no suporte do recipiente.

Em seguida deverá ser colocado um fusível na haste metálica do suporte aonde irá passa uma corrente

elétrica e ignitar o fio que está em contato com a amostra do combustível. Tal procedimento é necessário

para que o fio inicie a combustão da amostra. Em seguida deve-se colocar o recipiente no calorímetro. Depois de preparado a amostra, deve-se inserir o valor da massa, identificar a amostra na máquina por

intermédio do display digital e iniciar o experimento. O processo ira durar aproximadamente 20min. Após

a combustão, o equipamento abre automaticamente. Antes de se abrir a bomba de oxigênio, os gases

oriundos da combustão serão liberados por meio da válvula.

Inspecione o interior da bomba de oxigênio. Se houver cinzas e água, o procedimento ocorreu

corretamente, caso ainda haja material não queimado ou deposito de fuligem o experimento deverá ser

rejeitado. Anotar o PCS mostrado no display e realizar os cálculos para a determinação do PCI. Repetir todo o procedimento para as outras duas amostras.

4. Tratamento de dados.

O Poder Calorífico fornecido pela Bomba Calorimétrica é o PCS em base seca (a biomassa foi

previamente secada). Tendo o PCS das três amostras, deverá ser calculado o Poder Calorífico Inferior PCI.

No cálculo do PCI a equação 1 remove a quantidade de energia que é liberada pela condensação da

água após a combustão.

𝑃𝐶𝐼 = 𝑃𝐶𝑆 − [𝑚𝐻2𝑂

𝑚𝑐𝑜𝑚𝑏] × ℎ𝑙𝑣,(25°𝐶) (1)

PCS: Poder Calorífico Superior.

PCI: Poder Calorífico Inferior.

mH2O: massa de água condensada contida nos produtos da combustão. Use seus

conhecimentos de balanço estequiométrico.

mcomb: massa total do combustível que produziu essa água.

hlv: entalpia de vaporização da água a 25°𝐶. Obtenha esse valor das tabelas de

termodinâmica na pressão de 1 atm.

5. Conclusão.

Deverá ser construído um gráfico de colunas contendo os Poderes Caloríficos Superior e Inferior (kJ/kg) x Amostras, contendo os resultados obtidos no experimento. Uma análise sobre os resultados deverá

ser feita, comentando as diferenças entre os resultados de todas as amostras. O texto a ser entregue deverá

ter o formato de um relatório técnico, composto de

1. Folha de rosto com a identificação do assunto, autores e data;

2. Resumo dos resultados encontrados (não maior que uma página);

3. Aparato e Metodologia Experimental (não maior que uma página);

4. Dados obtidos; 5. Tratamento de dados;

6. Resultados e;

7. Comentários e Conclusão (não maior que uma página).