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数量:9 (6)比较的方法计算生物聚合物的燃烧热,植物生物量
迈克尔Ioelovich*
设计师能源有限公司2伯格曼Str,以色列Rehovot
- *通讯作者:
- 迈克尔Ioelovich、设计师能源有限公司,2伯格曼Str,以色列Rehovot电话:972 - 8936661;传真:972 - 89366614;电子邮件:bd895892@zahav.net.il
收到日期:2016年11月10日;接受日期:2016年11月21日;发表日期:2016年11月24日
引用:Ioelovich m .比较的方法计算生物聚合物的燃烧热,植物生物量。2016;9 (6):107。
文摘
本文计算的各种方法和净生产总值(gdp)的燃烧热不同的生物聚合物(木质素、纤维素、半纤维素、淀粉、果胶、蛋白质、脂质等)进行了分析。计算结果表明,与使用能源发布的每克双原子氧燃烧(Eq-parameter)是不准确的,因为它给了实验值的偏差超过6%。在计算结构的聚合物,基于贡献的偏差一些样品可能达到6%。最低的偏差在±1%获得了使用一种改进的计算方法,基于元素组成的聚合物。计算和净生产总值(gdp)的燃烧热生物质改进方法非常接近实验样品的发热值。发现燃烧的植物生物质浪费补充了浪费塑料是更可取的,因为这样的燃烧技术提供了更热能源比单身的生物质伴随着少排放的二氧化碳比单独的塑料燃烧浪费只有。
关键字
生物聚合物;生物质能;塑料;化学结构;组成;燃烧热;量热法;计算
介绍
人类产生大量的固体浪费包括数十亿吨的植物浪费(纸张、纸板、纺织品、锯末、刨花、树枝、稻草、外壳,等等)和数百数百万吨浪费塑料(每年1]。高达50%的浪费回收,约20%燃烧生成热吗能源(2]。
为了确定的真正价值总值能源或焓的燃烧有机材料需要一个特殊的装置,如精确,但复杂的和昂贵的量热计。此外,量热实验很长,需要引入了不同的修正和艰苦的计算。因此,描述燃料属性的有机物质,如可燃垃圾、热值的近似计算使用门捷列夫方程或其他研究人员执行3,4]。评估计算方法基于贡献的燃烧热原子和结构组聚合物热能源也提出了(5]。49合成的研究聚合物显示的净热量(E问kJ)发布的燃烧每克双原子氧气约有恒定值:E问= 13.10±0.78 kJ / 1 g O2(6,7]。然后,净热量燃烧(q, kJ / g)的聚合物样品可以通过方程计算:
(1)
在密苏里州2= 32 O的分子量2和nO2是数量的啊2一摩尔的分子完全燃烧所消耗的重复单元的聚合物分子量Mp。
众所周知,蔬菜生物质是一个复杂的天然生物高分子如纤维素、半纤维素、木质素、淀粉、果胶、蛋白质、脂类和一些其他人。因此,估计燃料的属性生物质浪费建议事先知道个人的热值生物聚合物。为此有必要执行各种计算方法的比较分析不同生物聚合物的燃烧热值。
实验材料
各种样品的生物聚合物和植物生物质研究了(表1和2)。
| 聚合物 | 缩写 | 重复单元 | 米p |
|---|---|---|---|
| 小麦谷蛋白 | GLT | C5H6O2N | 112年 |
| 木聚糖的桦树 | XYL | C5H8O4 | 132年 |
| 甘露聚糖的云杉 | 男人。 | C6H10O5 | 162年 |
| 纤维素的棉花 | 厘米/秒 | C6H10O5 | 162年 |
| 淀粉的土豆 | STR | C6H10O5 | 162年 |
| 果胶的柑橘 | 压电陶瓷 | C6H8O6 | 176年 |
| 木质素的Bjorkman云杉 | 闲逛 | C10H11O3 | 179年 |
| 角质的白杨树皮 | 减少 | C54H104年O6 | 848年 |
| 软木脂的白杨树皮 | 子 | C72年H140年O6 | 1100年 |
表1:用生物聚合物的列表。
| 生物质 | 纤维素 | 半 | 木质素 | 抽提 | 矿物质 |
|---|---|---|---|---|---|
| 软木 | 0.48 | 0.20 | 0.28 | 0.02 | 0.02 |
| 硬木 | 0.45 | 0.25 | 0.23 | 0.03 | 0.04 |
| 甘蔗渣 | 0.40 | 0.31 | 0.20 | 0.03 | 0.06 |
| 玉米秸秆 | 0.38 | 0.33 | 0.2 | 0.02 | 0.07 |
| 纸板 | 0.60 | 0.12 | 0.18 | 0.03 | 0.07 |
| 包装纸 | 0.73 | 0.07 | 0.05 | 0.03 | 0.12 |
表2:化学成分的生物质(wt. p)。
方法
燃烧热总值(Q)使用不锈钢的样品确定量热体积0.320 dm炸弹3在氧气与1.00厘米3.05 MPa的压力3去离子水添加到炸弹的8]。一个燃烧进行了测量等温水在298.15 K量热计精度±0.001 K。的值能源相当于量热计由标准苯甲酸为15802.3±0.9 J / K。每次实验中使用的样本的真实质量是从producedCO的质量决定的2。系统热1 h。点火后,内部温升测量1 h。所有需要修正。传统程序被用来调整实验燃烧的能量标准条件:T = 298.15 K, p = 0.1 MPa。为每个样本5个实验进行燃烧焓的计算平均值和标准偏差。
净燃烧热(q)的样品由方程计算(7]:
(2)
H是氢的百分比的样本。
实验结果与Q和Q值获得的各种计算方法基于方程的门捷列夫(Eq。3和4)3),帕里克说et al。(Eq。5和6)4),提高情商。7和8 E问参数(Eq。1和9)(5- - - - - -7),以及结构组聚合物(5]。
(3)
(4)
(5)
(6)
(7)
(8)
在C、H、O S N原子的比例在干燥的有机物质。
总热值也可以计算使用E问参数:
(9)
k≈0.075系数总值从净过渡到燃烧热。
实现的方法结构组织,这些组织的贡献应该使用燃烧热(表3)。
| 集团 | 问我焦每摩尔集团 | 集团 | 问我焦每摩尔集团 |
|---|---|---|---|
| ch3 | 775年 | 首席运营官, | 112年 |
| ch2- - - - - - | 670年 | - c = O | 259年 |
| ch - | 518年 | nh - | 77年 |
| - c - | 431年 | - o - | -132年 |
| - h | 190年 | -哦 | -108年 |
表3:燃烧热总值结构组织和他们的贡献[5]。
总热量的燃烧计算方程:
(10)
然后,计算样品的净燃烧热:
(11)
结果与讨论
实验测定的结果和净生产总值(gdp)的调查显示了生物聚合物的燃烧热表4。
| 聚合物 | 公式 | 米p | n (O2) | 问,MJ /公斤 | 问,MJ /公斤 |
|---|---|---|---|---|---|
| 压电陶瓷 | C6H8O6 | 176年 | 5 | 13.73 | 12.76 |
| XYL | C5H8O4 | 132年 | 5 | 17.80 | 16.38 |
| STR | C6H10O5 | 162年 | 6 | 17.53 | 16.23 |
| 男人。 | C6H10O5 | 162年 | 6 | 17.50 | 16.20 |
| 厘米/秒 | C6H10O5 | 162年 | 6 | 17.45 | 16.12 |
| GLT | C5H6O2N | 112年 | 5.5 | 21.87 | 20.64 |
| 闲逛 | C10H11O3 | 179年 | 11.25 | 27.94 | 26.45 |
| 减少 | C54H104年O6 | 848年 | 77年 | 40.51 | 37.34 |
| 子 | C72年H140年O6 | 1100年 | 104年 | 42.56 | 39.25 |
表4:总热量数据(Q)和净(Q)生物聚合物的燃烧热。
燃烧热的实验值(EXP)相比,使用各种方法计算的结果(表5和6)。分析结果表明,情商的计算。(1)和Eq。(9)使用E问参数不准确,因为他们给实验值的偏差超过6%。情商对于计算。(10)和(11)式。基于结构的聚合物,贡献一些样品可能达到6%的偏差。最低的偏差在±1%范围获得了使用一种改进的方法计算的Eq。(7)和(8),基于聚合物的元素组成。
| 聚合物 | 经验值 | Eq。(3) | (5)式。 | Eq。(7) | (9)式。 | Eq。(10) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 压电陶瓷 | 13.73 | 13.61 | 13.97 | 13.78 | 12.80 | 13.70 |
| XYL | 17.80 | 17.74 | 18.00 | 17.87 | 17.07 | 17.14 |
| STR | 17.53 | 17.43 | 17.67 | 17.55 | 16.69 | 16.49 |
| 男人。 | 17.50 | 17.43 | 17.67 | 17.55 | 16.69 | 16.49 |
| 厘米/秒 | 17.45 | 17.43 | 17.67 | 17.55 | 16.69 | 16.49 |
| GLT | 21.87 | 21.72 | 21.98 | 21.80 | 22.12 | 21.90 |
| 闲逛 | 27.94 | 27.66 | 28.10 | 27.75 | 28.32 | 27.71 |
| 减少 | 40.51 | 40.05 | 40.66 | 40.11 | 40.91 | 40.94 |
| 子 | 42.56 | 42.18 | 42.83 | 42.62 | 42.60 | 42.52 |
表5:比较实验和计算值总值的燃烧热的生物聚合物(Q, MJ /公斤)。
| 聚合物 | 经验值 | Eq。(4) | Eq。(6) | Eq。(8) | Eq。(1) | (11)式。 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 压电陶瓷 | 12.76 | 12.62 | 12.97 | 12.80 | 11.91 | 12.71 |
| XYL | 16.38 | 16.40 | 16.65 | 16.53 | 15.88 | 15.80 |
| STR | 16.23 | 16.07 | 16.31 | 16.18 | 15.52 | 15.18 |
| 男人。 | 16.20 | 16.07 | 16.31 | 16.18 | 15.52 | 15.18 |
| 厘米/秒 | 16.12 | 16.07 | 16.31 | 16.18 | 15.52 | 15.18 |
| GLT | 20.64 | 20.42 | 20.83 | 20.61 | 24.33 | 20.71 |
| 闲逛 | 26.45 | 26.42 | 26.78 | 26.60 | 26.35 | 26.34 |
| 减少 | 37.34 | 37.21 | 37.63 | 37.42 | 38.06 | 38.24 |
| 子 | 39.25 | 38.65 | 39.00 | 38.83 | 39.63 | 39.72 |
表6:实验和计算值的比较净燃烧热的生物聚合物(q, MJ /公斤)。
计算和净生产总值(gdp)的燃烧热生物质样品进行了考虑化学成分的样品(表2):
(12)
(13)
其中w我是单个组件的重量部分的生物量;问我和问我总出口和净燃烧热计算的改进方法(Eq。7和8)。
可以看到,计算不同的热量值生物质样本非常接近实验值(表7)。
| 生物质 | 问,MJ /公斤 | 问,MJ /公斤 | ||
|---|---|---|---|---|
| 经验值 | CALC | 经验值 | CALC | |
| 软木 | 20.41 | 20.53 | 19.11 | 19.18 |
| 硬木 | 19.76 | 19.90 | 18.53 | 18.61 |
| 甘蔗渣 | 19.35 | 19.23 | 18.02 | 17.97 |
| 玉米秸秆 | 18.77 | 18.82 | 17.44 | 17.54 |
| 纸板 | 18.48 | 18.45 | 17.21 | 17.24 |
| 包装纸 | 16.69 | 16.65 | 15.56 | 15.45 |
表7:对比实验(实验)和(钙)值计算的燃烧热生物质样本。
使用的主要问题生物质浪费作为固体燃料相对低热输出。解决这个问题的方法之一是获得一个混合固体燃料包含在生物质浪费也广泛的添加剂浪费塑料如聚乙烯和/或页。一方面它允许释放固体废物的环境,另一方面使用混合燃料提供了一个更大的大量的热能源(图1和2)。
此外,自生物质是中性的排放吗二氧化碳到环境中,燃烧的混合燃料结果在减少二氧化碳排放减半相比,一个单独的塑料的燃烧浪费(图3)。
结论
毛重和十燃烧热不同的生物聚合物,如木质素,纤维素,半纤维素,淀粉,果胶,蛋白质,脂类,以及一些生物质已经确定。
燃烧热的实验值相比,使用各种方法计算的结果。计算结果表明,与使用能源发布的每克双原子氧燃烧(E问参数)是不准确的,因为这种方法给实验值的偏差超过6%。在计算结构的聚合物,基于贡献偏差可能达到6%。最低的偏差在±1%获得了使用一种改进的计算方法(Q)和净(Q)生产总值(gdp)的热量值,基于元素的组成聚合物(Eq。7和8)。
值的燃烧热生物质样本计算的改进方法非常接近实验发热值。生成热能源最好把生物质浪费补充的浪费塑料,因为这样的燃烧技术提供了更多热能比的生物量,以及减少排放的二氧化碳相比,单独的塑料燃烧浪费只有。
引用
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