Definitie, bruikbaarheid en meting van het calorisch vermogen van een gas

Tegenwoordig gebruiken veel huizen en industrieën aardgas. Dit gas maakt een continue wereldwijde groei door en zal naar verwachting de komende decennia verder groeien. Gebruiken aardgas een zeer belangrijke parameter wordt gebruikt in de wereld van de chemie. Het gaat om de calorische waarde. Dit is de parameter die wordt gebruikt om de kwaliteit van aardgas te bepalen. Hierdoor kunnen de gaskosten die nodig zijn voor een bepaalde actie en dus de economische kosten worden verlaagd.

Maar wat is de calorische waarde? In dit bericht kom je alles te weten over de calorische waarde, je hoeft alleen maar seguir te blijven lezen

Definitie van calorische waarde

De calorische waarde van een gas is de hoeveelheid energie per massa- of volume-eenheid die vrijkomt bij volledige oxidatie. Deze oxidatie is bij ijzer niet bekend. Het is heel gewoon dat je bij het horen van wat chemie aan oxidatie als zodanig denkt. Oxidatie is een concept dat verwijst naar het verlies van elektronen uit een stof. Wanneer dit gebeurt, neemt de positieve lading toe en wordt gezegd dat het oxideert. Deze genoemde oxidatie vindt plaats in een verbrandingsproces.

Als we aardgas verbranden, krijgen we energie om elektriciteit op te wekken, water te verwarmen, enz. Daarom is het belangrijk om te weten hoeveel energie het gas kan opwekken per eenheid massa of volume om de kwaliteit te bepalen. Volgens hoe hoger de calorische waarde, hoe minder hoeveelheid van gas dat we zullen gebruiken. Hierin schuilt het belang van de kwaliteit van een gas in relatie tot de economische kosten.

Er worden verschillende meeteenheden gebruikt om de calorische waarde te meten. Kilojoules en kilocalorieën worden gebruikt voor zowel massa als volume. Net als in voedsel, zijn er ook in gassen kilocalorieën. Het is niets meer dan energie die vrijkomt tijdens een oxidatieproces. Als het om massa gaat, wordt deze berekend in kilojoule per kilo (kJ / kg) of kilocalorie per kilo (kcal / kg). Als we naar volume verwijzen, spreken we van kilojoule per kubieke meter (kJ / m³) of kilocalorie per kubieke meter (kcal / m³).

Hogere of lagere calorische waarde

Als we theoretisch spreken, is de calorische waarde van een gas uniek en constant. Als het er echter op aankomt het in de praktijk te brengen, kunnen we twee andere definities vinden. Een verwijst naar de hogere calorische waarde en een andere naar de lagere. De eerste beschouwt dat de waterdamp die ontstaat tijdens het verbrandingsproces volledig gecondenseerd is. Hierbij wordt rekening gehouden met de warmte die bij de faseverandering door het gas wordt gegenereerd.

Ervan uitgaande dat alle elementen die bij verbranding betrokken zijn, op nul graden worden genomen. Om verbranding te laten plaatsvinden moet er lucht zijn en die lucht levert ook energie. Daarom, als zowel de reactanten als de producten die deelnemen aan de verbranding, voor en daarna op nul graden worden gebracht, zal de waterdamp volledig worden gecondenseerd. Deze waterdamp is afkomstig van de vochtigheid die inherent is aan de brandstof en van de vochtigheid die wordt gevormd wanneer de waterstof in de brandstof oxideert.

Anderzijds de lagere calorische waarde houdt geen rekening met energie die vrijkomt bij de faseverandering van het gas. Het is van mening dat de waterdamp in de gassen niet condenseert. Door niet van fase te veranderen, komt er geen energie vrij en is er geen extra input. In deze situatie is er alleen energie-input van de oxidatie van de brandstof.

Industrieel gebruik

Als het om de realiteit gaat in de energieproductie-industrieën, is de lagere calorische waarde van het grootste belang. Dit komt doordat de verbrandingsgassen meestal een hogere temperatuur hebben dan de condensatie van waterdamp. Daarom wordt geen rekening gehouden met de energie als gevolg van de faseverandering van het gas.

Door de energie weer te geven die het gas kan afgeven tijdens zijn oxidatie, kunnen we ook de kwaliteit van dat gas kennen. Hoe meer calorische waarde een gas heeft, hoe minder hoeveelheid we nodig hebben. In de industrie is het erg belangrijk om met deze factoren rekening te houden. Hoe hoger de kwaliteit van het gas, hoe lager de productiekosten. Hoe stabieler de calorische waarde van een gas, goedkoper zullen de operatiekosten zijn.

De maatregelen en controles die op deze operaties worden uitgevoerd, zijn volledig afhankelijk van het type bedrijf dat het doet. Wat het bedrijf ook is (aardgas, reservoir, put of biogas), ze controleren deze parameter uitvoerig. Het wordt ook veel gebruikt in industrieën zoals metallurgie, glasfabrieken, cementfabrieken, raffinaderijen, stroomgeneratoren en petrochemische producten.

Analytische metingen

We hebben opgemerkt dat calorische waarde een zeer belangrijke parameter is en dat industrieën methoden hebben om deze te meten en te beheersen. Er zijn verschillende methoden om de calorische waarde van een gas te bepalen. De oudste en bekendste is die van de calorimetrische bom.

Deze methode bestaat uit het inbrengen van een gas in een hermetisch afgesloten container met constant volume. De container moet worden geïsoleerd van andere materialen of van mogelijke wijzigingen in de meting. Zodra het gas is ingevoerd, wordt een vonk gebruikt om het gas te ontsteken. Er wordt een thermometer geplaatst om de temperatuur te meten. Met deze verandering in de temperatuurwaarde gaan we de warmte meten die vrijkomt bij de oxidatiereactie.

Hoewel deze methode zeer nauwkeurig is, verbruikt het uiteindelijk al het gas bij de verbranding. Bovendien wordt het beschouwd als een discontinue meetmethode. Daarom wordt deze methode niet gebruikt in grootschalige gasverbruikende industrieën.

Dit gas wordt continu gemeten door middel van online gaschromatografie. Dit bestaat uit het scheiden van de componenten van het gasmonster in een chromatografische kolom. Normaal gesproken is het een capillaire buis waarin zich een stationaire fase bevindt en introduceren we het gas, de mobiele fase. De componenten van het gas worden vastgehouden door adsorptie van de stationaire fase, waarbij de elutietijd varieert afhankelijk van het molecuulgewicht. Hoe lager het molecuulgewicht, hoe korter de elutietijd en vice versa. Als de gassen de kolom verlaten, ontmoeten ze een selectieve koolwaterstofdetector. Ze werken door thermische geleidbaarheid.

Bij het analyseren van de resultaten een chromatogram wordt verkregen. Dit is niets meer dan een grafiek waarin wordt aangegeven welk percentage van elke koolwaterstof in het gas zit dat we hebben geanalyseerd. Met deze informatie kan de calorische waarde later worden berekend.

U weet al iets meer over het calorische vermogen en het belang dat het heeft bij het opwekken van aardgas of andere gassen.