ISO 1928:1976
(Main)Solid mineral fuels — Determination of gross calorific value by the calorimeter bomb method, and calculation of net calorific value
Solid mineral fuels — Determination of gross calorific value by the calorimeter bomb method, and calculation of net calorific value
Combustibles minéraux solides — Détermination du pouvoir calorifique supérieur selon la méthode à la bombe calorimétrique, et calcul du pouvoir calorifique inférieur
General Information
Relations
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Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL STANDARD 1928
~
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION .WEX.lYH4POJHAR OPrAHM3AUMR no CTAHLIAPTM3AUUM *ORGANISATION INTERNATIONALE DE NORMALISATION
i/
Solid mineral fuels - Determination of gross calorific value
by the calorimeter bomb method, and calculation of net
calorific value
Combustibles minéraux solides - Détermination du pouvoir calorifique supérieur selon la méthode
à la bombe calorimétrique, et calcul du pouvoir calorifique inférieur
First edition - 1976-12-01
-
I W
UDC 662.62 : 536.662 Ref. No. IS0 1928-1976 (E)
r-
z
Descriptors : solid fuels, coal, coke, tests, measurement
Co
hl
m
c
O
'"
Price based on 14 pages
---------------------- Page: 1 ----------------------
FOREWORD
IS0 (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation
(IS0 member bodies). The work of developing
of national standards institutes
International Standards is carried out through IS0 technical committees. Every
member body interested in a subject for which a technical committee has been set
up has the right to be represented on that committee. International organizations,
governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
Draft International Standards adopted by the technical committees are circulated
to the member bodies for approval before their acceptance as International
Standards by the IS0 Council.
Prior to 1972, the results of the work of the technical committees were published
as IS0 Recommendations; these documents are in the process of being transformed
into International Standards. As part of this process, Technical Committee
Solid mineral fuels, has reviewed IS0 Recommendation R 1928-1971
ISO/TC 27,
and found it technically suitable for transformation. International Standard
IS0 1928 therefore replaces IS0 Recommendation R 1928-1971, to which it is
tech nical ly identical.
IS0 Recommendation R 1928 had been approved by the member bodies of the
following countries :
Australia Greece Swi tzer I and
Belgium I ran Thailand
Canada Netherlands Turkey
Chile Portugal United Kingdom
Czechoslovakia Romania U.S.A.
Denmark
South Africa, Rep. of U.S.S.R.
Egypt, Arab Rep. of
Spain Yygoslavia
France
Sweden
The member bodies of the following countries had expressed disapproval of the
Recommendation on technical grounds :
Germany
Poland *
Subsequently, this member body approved the Recommendation
The member body of the following country disapproved the transformation of the
Recommendation into an International Standard :
Czechoslovakia
0 International Organization for Standardization, 1976
Printed in Switzerland
---------------------- Page: 2 ----------------------
CONTENTS Page
1
1 Scope and field of application .
2 References . 1
3 Units . 1
4 Definitions . 1
5 Principle . 1
6 Reagents . 2
7 Apparatus . 2
8 Sample . 3
9 Procedure . 3
10 Corrections . 5
6
11 Expression of results .
7
12 Precision of the method .
7
13 Calculation of net calorific value .
Annexes
8
A Determination of the effective heat capacity of the calorimeter
9
B Examples to illustrate a method of calculating results .
C Additional calculations . 12
...
III
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INTERNATIONAL STANDARD IS0 1928-1976 (E)
Solid mineral fuels - Determination of gross calorific value
by the calorimeter bomb method, and calculation of net
calor if ic value
SCOPE AND FIELD OF APPLICATION The international reference temperature for thermo-
1
chemistry of 25 "C is used as the reference temperature for
This International Standard specifies a method for the
calorific value, though the temperature dependence of the
determination of the gross calorific value of a solid fuel at
calorific value of coai or coke is small [about 1 J/(g.K)].
constant volume in an adiabatic, an isothermal, or a static
bomb calorimeter.
4 DEFINITIONS
The result obtained by this method is the gross calorific
L
value of the analysis sample at constant volume, the water
For the purpose of this International Standard, the
at
of the combustion products being condensed to liquid
following definitions apply.
the calorimeter temperature. In practice, fuel is burned at
constant (atmospheric) pressure and the water is not
4.1 gross calorific value at constant volume : The number
condensed but is removed, as vapour, with the flue gases.
of heat units measured as being liberated when unit mass of
Under these conditions, the operative heat of combustion is
solid fuel is burned in oxygen in a bomb under standard
the net calorific value of the fuel at constant pressure. The
conditions; the materials after combustion are taken to
net calorific value at constant volume may also be used;
consist of the gases oxygen, carbon dioxide, sulphur dioxide
formulae for calculating both values are given.
and nitrogen, liquid water in equilibrium with its vapour
and saturated with carbon dioxide, and solid ash.
2 REFERENCES
4.2 net calorific value at constant volume : The number of
IS0 331, Coal - Determination of moisture in the analysis
heat units which would be liberated if unit mass of the fuel
sample - Direct gravimetric method.
were burned in oxygen under conditions of constant
volume, the residual materials being taken as oxygen,
IS0 348, Hard coal ~ Determination of moisture in the
carbon dioxide, nitrogen, water vapour and ash, all at
analysis sample - Direct volumetric method.
25 Oc.
IS0 609, Coal and coke - Determination of carbon and
hydrogen - High temperature combustion method.
4.3 net calorific value at constant pressure : The number
of heat units which would be liberated if unit mass of the
L
ISO625, Coal and coke - Determination of carbon and
fuel were burned in oxygen under conditions of constant
hydrogen - Liebig method.
pressure, the residual materials being taken as oxygen,
carbon dioxide, sulphur dioxide, nitrogen, water vapour
IS0 687, Coke - Determination of moisture in the analysis
and ash, all at 25 "C.
sample.
IS0 1170, Coal and coke - Calculation of analyses to
4.4 effective heat capacity of the system : The heat
different bases.
required to cause unit rise in temperature in the calorimeter
system under the conditions of a calorimetric deter-
mination.
3 UNITS
3.1 Unit of heat : The joule (J)
5 PRINCIPLE
1 J = 1 newton metre (N.m)
5.1 Gross calorific value
= 1 x 107 ergs
A weighed portion of the sample of solid fuel is burned in
= 0,238 846 International Table calories (calIT)
oxygen in a bomb calorimeter under standardized
conditions. The gross calorific value is calculated from the
(1 callT = 4,1868J)
temperature rise of the water in the calorimeter vessel and
the mean effective heat capacity of the system. Allowances
3.2 Unit of temperature : The kelvin (K).
are made for the heat released by the ignition fuse, for
thermochemical corrections and, where appropriate, for
A temperature interval of 1 K is equal to a temperature
heat losses from the calorimeter to the water jacket.
interval of I OC.
1
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IS0 1928-1976 (E)
Drying or any treatment other than pelleting shall not be
5.2 Net calorific value
carried out.
The net calorific value at constant volume and the net
The heat of combustion of the benzoic acid listed in the
calorific value at constant pressure of a fuel are obtained by
certificate for the conditions of use shall be adopted in
calculation from the gross calorific value at constant
calculating the effective heat capacity of the colorimeter.
volume determined on the analysis sample. The calculation
of the net calorific value at constant volume requires a
knowledge of the moisture and hydrogen contents of the
7 APPARATUS
analysis sample; the calculation of the net calorific value at
constant pressure requires, in addition, a knowledge of the
7.1 Bomb, capable of withstanding safely the pressures
oxygen content of the analysis sample.
developed during combustion. The design shall permit
complete recovery of all liquid products. The materials of
6 REAGENTS
construction shall resist corrosion by the acids produced by
the combustion of coal or coke.
6.1 Oxygen, at a pressure capable of filling the bomb to
3 MPa" and free from combustible matter (oxygen made
NOTE - Bomb parts shall be inspected regularly for wear and
by the electrolytic process may contain up to 4 % of
corrosion; particular attention shall be paid to the condition of the
threads of the main closure.
hydrogen and is therefore unsuitable).
,e
6.2 Fuse 7.2 Calorimeter, made of metal, highly polished on the
outside and capable of holding sufficient water to cover
Firing wire : nickel-chromium 0,16 to 0,20 mm diameter,
completely the flat upper surface of the bomb while the
or platinum 0,06 to 0,lO mm diameter.
water is being stirred.
Cotton : white cellulose cotton.
7.3 Stirrer, driven at a constant speed. The stirrer shaft
6.3 Paste, of fused aluminosilicate cement passing a 63 pm
shall contain a non-conducting section below the cover of
test sieve and suitable for use up to a temperature of
the water jacket to minimize the transmission of heat to or
1 400 OC, mixed with water.
from the system. If a cover is used for the calorimeter
vessel, the non-conducting section shall be above this cover.
6.4 Aluminium oxide, fused, of analytical reagent quality,
NOTE - For isothermal and static bomb calorimeters, the rate of
passing a 180 pm test sieve and retained on a 106 pm test
stirring shall ensure that the length of the chief period (see 9.2) in
sieve.
determinations of effective heat capacity using benzoic acid (see
annex A) does not exceed 10 min.
6.5 Standard volumetric solutions
7.4 Water jacket, which may be an adiabatic, isothermal or
static type, enclosing the calorimeter vessel with an air-gap
6.5.1 Barium hydroxide, 0.1 N solution
of approximately 10 mm separating the vessel and water
jacket.
6.5.2 Sodium carbonate, 0.1 N solution.
-
The adiabatic water jacket shall have either electrode or
immersion heaters capable of supplying energy at a rate
6.5.3 Sodium hydroxide, 0,l N solution
sufficient to maintain the temperature of the water in the
jacket within 0,l K of that of the calorimeter vessel after
6.5.4 Hydrochloric acid, 0,l N solution
the charge has been fired. When in balance at 25 OC, the
temperature drift of the calorimeter vessel shall not exceed
6.6 Coloured indicators
0,000 5 Khin.
6.6.1 Screened methyl orange indicator, 1 g/I solution.
The isothermal water jacket shall be provided with a means
of keeping its temperature constant to it 0,l K.
Dissolve 0.25 g of methyl orange and 0,15 g of xylene
cyano1 FF in 50 ml of 95 % (V/V) ethanol and dilute to
The static water jacket shall have a thermal capacity big
250 ml with water.
enough to restrict changes of temperature of the water in it.
From the time of firing the charge to the end of the after-
6.6.2 Phenolphthalein, 10 g/I solution. period or during a period of 15 min, whichever is the
a cooling constant d of 0,002 O (see 10.2), the
greater, with
Dissolve 2,5 g of phenolphthalein in 250 ml of 95 % (V/V)
rise in temperature of the water in the jacket shall be less
ethanol.
than 0.16 K; with a cooling constant d of 0,003 O, the rise
in temperature shall be less than 0.1 1 K.
6.7 Benzoic acid of thermochemical standard certified by
NOTE - For an insulated metal jacket, this can be ensured by
a national testing authority.
making the capacity at least 12.5 I, contained in a wide annular
jacket.
The benzoic acid shall be used in the condition as certified.
1 MPa = 1 MNh2
2
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7.5 Temperature measuring instrument, capable of 7.8.2 Pressure gauge (O to 5 MPa) to indicate the pressure
indicating temperatures which when corrected have an in the bomb.
accuracy of 0,002 K, so that temperature intervals of 2 to
3 K can be determined with an accuracy of 0,004 K. It shall
7.8.3 Relief valve or bursting disk operating at 3.5 MPa
be calibrated against a known standard by a national testing
installed in the filling line, to prevent overfilling the bomb.
authority, at intervals not larger than 0,5 K over the range
CAUTION - Equipment for high pressure oxygen shall be
of use or, for mercury-in-glass thermometers, over the
kept free from oil and grease. Do not test or calibrate the
whole graduated scale.
pressure gauge with hydrocarbon fluid.
The following types of thermometer are suitable :
7.9 Timer, fitted in a convenient place, indicating minutes
a) resistance thermometers composed of a platinum
a device giving
and seconds. It may usefully incorporate
resistance, resistance bridge and galvanometer;
audible signals lasting 10 s starting at 1 min intervals.
b) mercury-in-glass thermometers which conform to
IS0 651, IS0 652, ISO/R 1770 or ISO/R 1771.
A viewer with about X 5 magnification is needed for
8 SAMPLE
reading the temperature to the required accuracy.
L' The coal or coke used for the determination of calorific
A mechanical vibrator to tap the thermometer for a period
value shall be the analysis sample ground to pass a test sieve
of about 10 s Defore reading the temperature is desirable to
of 200 pm aperture. The sample shall be exposed in a thin
is not
prevent sticking of the mercury column; if this
layer for the minimum time necessary for the moisture
available, the thermometer shall be tapped manually, for
content to reach approximate equilibrium with the
example with a pencil.
laboratory atmosphere.
7.6 Crucible, of silica, nickel-chromium or platinum.
The sample shall be mixed, preferably by mechanical
means, immediately before the determination. Portions for
For coal, it shall be about 25 mm in diameter, flat based
duplicate determinations shall be weighed out at the same
and not more than 20 mm deep. Silica crucibles shall
time. The moisture content of the sample shall be deter-
be about 1,5 mm thick and metal crucibles about 0.5 mm
mined at the same time as the determination of calorific
thick. A shallow crucible of nickel-chromium foil about
value, so that the appropriate correction can be made.
0,25 mm thick is recommended when testing high ash coals,
in order to reduce any error from incomplete combustion.
For coke, the nickel-chromium crucible, as described for
use with coal, shall be lined with a paste of fused alumino-
9 PROCEDURE
silicate cement (see 6.3). After drying at 50 to 60 OC, the
excess cement shall scraped off to leave a smooth lining
9.1 Adiabatic calorimeter
about 1.5 mm thick; the crucible shall then be incinerated
at 1 O00 "C for 2 h. Before use, 0,3 g of aluminium oxide Weigh the crucible (7.6) :O the nearest 0.1 mg and
(see 6.4) shall be spread over the base of the lined crucible introduce into it sufficient of the sample to cause a
L
a metal rod. temperature rise of 2 to 3 K (see note 1 after 9.2). Weigh
and compacted with the flat end of
the crucible and contents to determine the mass of sample
For benzoic acid, either of the crucibles specified for coal is
taken.
suitable. If smears of unburned carbon occur, a small
nickel-chromium crucible, for example 0,25 mm thick, Connect a piece of firing wire tautly across the terminals of
the bomb. Tie a known mass of cotton to the firing wire
15 mm in diameter and 7 mm deep, may be used.
(see note 2 after 9.2); arrange the ends of the cotton so
that they touch the sample.
7.7 Ignition circuit.
Put 5 ml of distilled water in the bomb. Assemble the
The electrical supply shall be 6 to 12 V alternating current
bomb and charge it slowly with oxygen to a pressure of
from a step-down transformer or direct current from
3 MPa without displacing the original air. If the bomb is
batteries. It is desirable to include an ammeter or pilot
inadvertently charged with oxygen above 3,3 MPa, discard
light in the circuit to indicate when current is flowing.
the test and begin again.
The firing switch shall be of the spring-loaded, normally
Put sufficient water in the calorimeter vessel to cover the
open type.
flat upper surface of the bomb cap. This quantity of water
CAUTION - The firing switch shall not be mounted on the
shall be the same, to within 1 g, as that used in determining
calorimeter.
the mean effective heat capacity of the calorimeter (see
annex A). Transfer the calorimeter vessel to the water
7.8 Ancillary pressure equipment
jacekt; lower the bomb into calorimeter vessel and check
that the bomb is gas-tight. If gas escapes from the bomb,
discontinue the test, eliminate the cause of leakage and
7.8.1 Pressure regulator, to control the filling of the bomb
begin again.
with oxygen.
3
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Assemble and start up the apparatus. Use a constanl rate of of 3 MPa without displacing the original air. If the bomb is
stirring such that the length of the predetermined interval inadvertently charged with oxygen above 3.3 MPa, discard
(see annex A, clause A.4) does not exceed 10 min. Select the test and begin again.
the setting of the bridge circuit that will result in the
Put sufficient water in the calorimeter vessel to cover the
minimum drift in the temperature of the calorimeter vessel
flat upper surface of the bomb cap. This quantity of water
at the final temperature.
shall be the same, to within 1 g, as that used in determining
the mean effective heat capacity. The initial temperature of
After 10 min, tap the thermometer lightly and read it to
the water shall be such that, at the end of the chief period,
0,001 K (the "firing temperature", to). Fire the charge;
the temperature will not exceed that of the watei- in the
hold the switch closed only long enough to ignite the fuse.
jacket by more than 0.5 K. Transfer the calorimeter vessel
CAUTION - Do not extend any part of the body over the
to the water jacket; lower the bomb into the calorimeter
20 s thereafter.
calorimeter during firing, nor for
vessel and check that the bomb is gas-tight. If gas escapes
from the bomb, discard the test, eliminate the cause of
After the predetermined interval, established when the
leakage and begin again.
effective heat capacity of the system is determined (see
annex A), tap the thermometer again and read it to
Assemble the apparatus. Start the stirrer and keep in
0,001 K (the "final temperature", tn). The observer shall
operation at a constant rate throughout the determination.
take care tc; avoid parallax errors when using the
at least 10 min before starting to read the
Stir for
magnifying viewer to read mercury-in-glass thermometers.
temperature (see note 5). Read the temperature to 0,001 K
and continue to do so at intervals of 1 min for a period
Remove the bomb from the calorimeter vessel, release the
of 5 min. Tap the thermometer lightly for 10 s before
pressure and dismantle the bomb. Examine the bomb
each reading; take care to avoid parallax errors when
interior and discard the test if unburned sample or a sooty
using magnifying viewer to read mercury-in-glass
deposit is visible.
thermometers. Fire the charge immediately after reading
When certain unreactive cokes are tested, the residue in the
the last temperature in the preliminary period (see
bomb frequently contains detectable unburned sample. A
a) below); hold the switch closed only long enough to ignite
correction to be applied for such persistently incomplete
the fuse.
combustion may be calculated from the amount of
CAUTION - Do not extend any' part of the body over the
unburned carbon, which may be estimated by the
Calorimeter during firing, nor for 20 s thereafter.
procedure described in note 3 after 9.2.
Read the thermometer as follows :
Wash the contents of the bomb into a beaker with distilled
water. Wash the underside of the bomb cap and the outside
a) Preliminary period. If the average deviation of the
of the crucible with distilled water; add the washings to the
values of the rate of change of temperature during this
beaker. Dilute to approximately 100 ml and boil to expel
5 min exceeds 0,001 K/min (see note 6) con-
period of
carbon dioxide. While still hot, titrate with the barium
tinue to read the thermometer at 1 min intervals until
hydroxide solution (6.5.1 ) using the phenolphthalein
the average deviation is less than 0,001 K/min for a
solution (6.6.2) as indicator. Add 20ml of the sodium
period of 5 min.
(6.5.2), filter the warm solution and
carbonate solution
wash the precipitate with distilled water. When cold,
The last temperature of the preliminary period IS the
titrate the filtrate with the hydrochloric acid solution
initial temperature of the chiefperiod (to).
(6.5.4), using the screened methyl orange solution (6.6.1)
b) Chief period. During the first few minutes of the
as indicator, ignoring the phenolphthalein colour change.
chief period it will not be possible to read the
(These titrations may be omitted if the sulphur content of
thermometer to 0,001 K but resume readings to this
the coal and the nitric acid correction are known - see
precision as soon as possible and continue them to
note 4 after 9.2.)
the end of the test. The chief period does not necessarily
end with the attainment of maximum temperature; the
end is assessed as the point at which the after-period
9.2 Isothermal and static calorimeters
begins.
Weigh the crucible (see 7.6) to the nearest 0,l mg and c) After-period. The after-period begins at the point
it sufficient of the sampie to cause a
introduce into when, for a subsequent 5 min period, the average
temperature rise of 2 to 3 K (see note 1). Weigh the deviation of the individual values of change of
crucible and contents to determine the mass of sample temperature per minute is not more than 0,001 K (see
taken. note 6).
Connect a piece of firing wire tautly across the terminals of
Remove the bomb from the calorimeter vessel, release the
the bomb. Tie a known mass of cotton to the firing wire
pressure and dismantle the bomb. Examine the bomb
(see note 2); arrange the ends of the cotton so that they interior and discontinue the test if unburned sample or a
touch the sample.
sooty deposit is visible.
Put 5 ml of distilled water in the bomb. Assemble the When certain unreactive cokes are tested, the residue in the
bomb and charge it slowly with oxygen to a pressure bomb frequently contains detectable unburned sample. A
4
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correction to be applied for such persistently incomplete 6 A convenient method of checking that the average deviation of
the rate of change of temperature during the preliminary period and
combustion may be calculated from the amount of
the after-period is within the specified limit is to list the five
unburned carbon, which may be estimated by the
differences as units without the decimal place, code them by
procedui-e described in note 3.
subtracting the smallest and arrange the coded differences in
descending sequence If the sequence is listed in the following table.
Wash the contents of the bomb into a beaker with distilled
the average deviation is within the specified limit
water. Wash the underside of the bomb cap and the outside
of the crucible with distilled water; add the washings to the
Table of acceptable difference sequences
beaker. Dilute to approximately 100 ml and boil to expel
carbon dioxide. While still hot, titrate with the barium
hydroxide solution (6.5.1) using the phenolphthalein
Average
Average
solution (6.6.2) as indicator. Add 20 ml of the sodium
Coded Coded
deviation
deviation
carbonate solution (6.5.2), filter the warm solution and difference difference
x 103
x 103
wash the precipitate with distilled water. When cold,
22210
1 O000 0.32 0.72
titrate the filtrate with the hydrochloric acid solution
0.48 22220
1 1 O00 O ,64
(6.5.4), using the screened methyl orange solution (6.6.1)
11100 0.48 30000 0.96
as indicator, ignoring the phenolphthalein colour change.
31000
11110 0.32 0.96
(These titrations may be omitted if the sulphur content of
31 100
20000 0.64 0.80
the coal and the nitric acid correction are known ~~~ see
L
0.72 31 110
21000 0.72
note 4.)
21 100 321 10
0.64 0.88
0,40 32210
21110
OB8
22000 0.96 32220
0.72
NOTES 22100 33220
0.80 0.80
221 10 33320
0 0.96
1 Normally 1 g of coal ia an appropriate test portion. For high
22200 0.96 33330 0.96
0.75 g of the sample and the shallow crucible
ash coals, the use of
of nickel-chromium foil (see 7.6) should reduce the possibility of
incomplete combustion,
Example :
2 For convenience, a imeasured length of cotton of known mass per
unit length may be used, the length used in each determination of
calorific value should be the same as was used in the determination
of the effective heat capacity of the system
Coded
difference
3 The unburned carbon in the crucible may be estimated as
24,157
follows Transfer the contents of the crucible (not the lining) to a
silica or porcelain dish and dry for 1 h at 320 C Cool, weigh the
24,164
dish and its contents to the nearest 0.1 mg, heat at 815 C for 1 h,
24,169
cool and reweigh to determine the loss in mass The loss is taken to
be unburned carbon Alternatively, the unburned carbon may be
24.177
determined by one of the methods specified is IS0 609 or
24,185
IS0 625 Should more than 6 mg of unburned carbon be found, the
L
correction will be invalid and the determination of calorific value
24,192
should be reoeated
L 1 I I
4 For any given bomb, under constant conditions of heat release,
The sequence 33220 is acceptable.
the quantity of nitric acid formed, and therefore the consequent
correction, is relatively constant; for hard coals in general, a
typical value would be 33 J and for anthracite 25 J. After the
value has been firmly established it may be applied in subsequent
tests as an alternative to its determination. The determination of the
10 CORRECTIONS
sulphuric acid correction may then be shortened as follows :
Titrate the warm (not boiling) bomb washings with the 0.1 N The following corrections shall be made to the exper-
sodium hydroxide solution (6.5.3). using the screened methyl
imental observations :
orange solution (6.6.1) as indicator, to determine the total
acidity. Deduct from this titre (in millilitres) 0,7 times the nitric
10.1 Thermometer corrections
acid correction, in joules, to obtain the volume of 0.1 N SUI-
phuric acid solution present.
If a mercury-in-glass thermometer is used, the corrections
If the sulphur content of the sample and the appropriate nitric acid
prescribed in the certificate issued with the thermometei-
correction are both known, the titration of the acids in the bomb
shall be applied to the observed firing temperature, to, and
washings is unnecessary. The sulphuric acid correction is equal to
9.5 J per milligram of sulphur in the mass of coal used for deter-
to the final temperature, t,.
mination of calorific value.
10.2 Cooling correction
5 If the Regnault-Pfaundler cooling correction (see 10.2) is to be
calculated, the procedure specified should be adopted; if an alterna-
The heat loss to the water jacket is negligible in an
tive formula, which is equivalent and acceptable, is to be used, some
as is specified and a cooling
adiabatic calorimeter such
of the temperature readings may not be required and the procedure
correction is not necessary.
should be modified accordingly.
5
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IS0 1928-1976 (E)
These corrections amount to 15,l J/ml of 0,l N sulphuric
The heat lost to the water jacket of an isothermal or static
acid and 6.0 J/ml of 0.1 N nitric acid present in the bomb
calorimeter may be compensated by an addition to the
temperature rise. This correcting addition may be washings (see note 4 after 9.2).
calculated by the Regnault-Pfaundler formula or by any
If
formula which is equivalent to it and which is accepted as
such by a national standardizing body
V1 is the volume, in millilitres, of the standard
volumetric hydrochloric acid solution (6.5.4) used, and
Regnault-Pfaundler formula
V, is the volume, in millilitres, of the standard
Cooling correction
volumetric barium hydroxide solution (6.5.1) used,
I=, 1
then the sulphuric acid correction, in joules,
t, ++ (to + t,) -nt'
I- 1
= 15.1 (Vl j(V2 -20)
+x
= nu' + dZ
and the nitric acid correction, in joules,
where
-6,0(20-V,)
n is the number of minutes in the chief period; W
The sum of these two may be calculated directly rom the
U' is the rate of fall of temperature per minute in the formula
preliminary period (if the temperature is rising, VI is
total correction (joules) = 9.1 Vl f 15.1 V, - 81,7
negative, i.e. it should be added);
Y" is the rate of fall of temperature per minute in the
after-period; 10.5 Correction for unburned carbon (coke only)
loss in mass on ignition of the residue from the
t' is the average temperature during the preliminary Take the
coke crucible to be unburned carbon. Its heat equivalent,
period;
on the basis of 1 mg = 33.5 J, shall be added to the
t" is the average temperature during the after-period;
determined heat release.
to is the firing temperature;
tl, t,, t3 . . . tn are the successive temperatures
11 EXPRESSION OF RESULTS
recorded during the chief period, t, being t
...
NORME INTERNATIONALE 1928
~
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION .MEWlYHAPORHAR OPTAHUîAUUR no CTAHLiAPTM3AUMM .ORGANISATION INTERNATIONALE DE NORMALISATION
L-
Combustibles minéraux solides - Détermination du pouvoir
calorifique supérieur selon la méthode à la bombe calorimé-
trique, et calcul du pouvoir calorifique inférieur
Solid mineral fuels - Determination of gross calorific value by the calorimeter bomb method,
and calculation of net calorific value
Première édition - 1976-12-01
_____~ ~~ ~ ___
CDU 662.62 : 536.662 Réf. no : IS0 1928-1976 (FI
Descripteurs : combustible solide, charbon, coke, essai, mesurage.
sur 14 pages
Prix basé
---------------------- Page: 1 ----------------------
AVANT-PROPOS
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale
d'organismes nationaux de normalisation (comités membres de I'ISO). L'élaboration
des Normes internationales est confiée aux comités techniques de I'ISO. Chaque
comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partieducomité technique
correspondant. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec I'ISO, participent également aux travaux.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques sont
soumis aux comités membres pour approbation, avant leur acceptation comme
Normes internationales par le Conseil de I'ISO.
Avant 1972, les résultats des travaux des comités techniques étaient publiés comme
recommandations ISO; ces documents sont en cours de transformation en Normes
internationales. Compte tenu de cette procédure, le comité technique ISO/TC 27,
Combustibles minéraux solides, après examen, est d'avis que la Recommandation
ISO/R 1928-1971 peut, du point de vue technique, être transformée. La présente
Norme internationale remplace donc la Recommandation ISO/R 1928-1 971 a
laquelle elle est techniquement identique.
Les comités membres des pays suivants avaient approuvé la Recommandation
ISO/R 1928 :
France Suisse
Afrique du Sud, Rép. d'
Grèce Tchécoslovaquie
Australie
I ran Th aï I a nde
Belgique
Pays-Bas Turquie
Canada
Chili Portugal U.R.S.S.
Danemark Roumanie U.S.A.
Égypte, Rép. arabe d' Roy au me-U n i Yougoslavie
Espagne Suède
Les comités membres des pays suivants l'avaient désapprouvée pour des raisons
techniques :
Allemagne
Poi ogne *
Ultérieurement, ce comité membre l'a approuvée.
Le comité membre du pays suivant a désapprouvé la transformation de la Recom-
mandation en Norme internationale :
Tchécoslovaquie
O Organisation internationale de normalisation, 1976 O
Imprimé en Suisse
---------------------- Page: 2 ----------------------
SOMMAI RE Page
1 Objet et domaine d'application . . , . . . . . . . . . . . 1
2 Références . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
3 Unités . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
........... 1
4 Définitions . . . . . . . . .
..._....... 2
5 Principe . . . . . . . . . .
2
6 Réactifs . . . . . . . . . . .
2
7 Appareillage . . . . . . . . . .
4
8 Échantillon , . . . . . . . . _.
........... 4
9 Mode Opératoire . . . . . . . .
........... 6
10 Corrections . . . . . . . . .
7
11 Expression des résultats . . . . . .
7
12 Fidélité de la méthode . . . . . .
8
13 Calcul du pouvoir calorifique inférieur .
Annexes
A Détermination de la capacité calorifique effective du calorimetre . . . 9
10
B Exemples illustrant une méthode de calcul des résultats . . . . . .
13
C Calculs supplémentaires , . . . , . . . . . . . . . . .
...
III
---------------------- Page: 3 ----------------------
IS0 1928-1976 (F)
NORME INTERNATIONALE
Combustibles minéraux solides - Détermination du pouvoir
calorifique supérieur selon la méthode à la bombe calorimé-
et calcul du pouvoir calorifique inférieur
trique,
3.2 Unité de température : Le kelvin (K).
1 OBJET ET DOMAINE D'APPLICATION
Un intervalle de température de 1 K est égal à un intervalle
La présente Norme Internationale spécifie une méthode de
détermination du pouvoir calorifique supérieur a volume de température de 1 OC.
constant d'un combustible solide dans une bombe calori-
La température de référence internationale de thermo-
métrique adiabatique, isothermique ou statique.
OC est utilisée comme température de
chimie de 25
L
référence pour le pouvoir calorifique, bien que le pouvoir
Le résultat obtenu selon cette méthode est le pouvoir
calorifique du charbon ou du coke dépende très peu de la
calorifique supérieur à volume constant de l'échantillon
température [environ 1 J/g.K)].
pour analyse, l'eau des produits de la combustion étant
condensée en liquide à la température du calorimètre. Dans
la pratique, le combustible est brûle a une pression
(atmosphérique) constante et l'eau n'est pas condensée,
4 DÉFINITIONS
mais éliminée, sous forme de vapeur, avec les gaz de
dégagement. Dans ces conditions, la chaleur de combustion
Dans le cadre de la présente Norme Internationale, les
qui apparaît est le pouvoir calorifique inférieur à pression
définitions suivantes sont applicables.
constante du combustible. Le pouvoir calorifique inférieur
à volume constant peut également être utilisé; les formules
4.1 pouvoir calorifique supérieur à volume constant :
permettant de calculer ces deux valeurs sont données.
Nombre d'unités de chaleur mesurée, dégagé par la
combustion de l'unité de masse de combustible solide, dans
2 RÉFÉRENCES une atmosphère d'oxygène, a l'intérieur d'une bombe
calorimétrique, dans des conditions normalisées; les
IS0 331, Charbon - Détermination de l'humidité de
produits résiduels sont présumés être formés de gaz
l'échantillon pour analyse - Méthode gravimétrique directe.
d'oxygène, de dioxyde de carbone, de dioxyde de soufre et
d'azote, d'eau liquide en équilibre avec sa vapeur et saturée
IS0 348, Houille - Détermination de l'humidité de
de dioxyde de carbone, et de cendres solides.
l'échantillon pour analyse - Méthode volumétrique directe.
c. IS0609, Charbon et coke - Dosage du carbone et de
l'hydrogène - Méthode par combustion à haute tempé-
4.2 pouvoir calorifique inférieur à volume constant :
rature.
Nombre d'unités de chaleur qui se dégagerait si une unite
de masse du combustible était brûlée dans une atmosphère
ISO625, Charbon et coke - Dosage du carbone et de
d'oxygène, dans des conditions de volume constant, les
- Méthode de Liebig.
ïh ydrogène
produits résiduels étant présumés être de l'oxygène, du
IS0 687, Coke - Détermination de l'humidité de I'échan-
dioxyde de carbone, du dioxyde de soufre, de l'azote, de la
tillon pour analyse.
vapeur d'eau et des cendres, tous a 25 OC.
IS0 1 170, Charbon et coke - Calculs pour les analyses par
rapport à différentes bases.
4.3 pouvoir calorifique inférieur à pression constante :
Nombre d'unités de chaleur qui se dégagerait si une unité de
masse du combustible était brûlée dans une atmosphère
3 UNITÉS
d'oxygène, dans des conditions de pression constante, les
produits résiduels étant présumés être de l'oxygène, du
3.1 Unité de chaleur : Le joule (JI.
dioxyde de carbone, du dioxyde de soufre, de l'azote, de la
vapeur d'eau et des cendres, tous à 25 "C.
1 J = 1 newton mètre (N.m)
= 1 x 107 ergs
4.4 capacité calorifique effective de l'appareillage :
= 0,238 846 calories de la Table Internationale
Chaleur nécessaire pour provoquer l'élévation de la tempé-
(cal, I 1
rature d'une unité dans le vase calorimétrique, dans les
(lcal,, = 4,1868 J) conditions d'une détermination calorimétrique.
1
---------------------- Page: 4 ----------------------
IS0 1928-1976 (F)
6.5.4 Acide chlorhydrique, solution 0,l N.
5 PRINCIPE
6.6 Indicateurs colorés
5.1 Pouvoir calorifique Supérieur
Une fraction pesée de l'échantillon de combustible solide
6.6.1 Méthylorange, solution a 1 g/I.
est brûlée en atmosphère d'oxygène dans une bombe
calorimétrique, dans des conditions normalisées. Le pouvoir Dissoudre 0,25 g de méthylorange et 0.15 g de xylène
calorifique supérieur est calculé d'après l'élévation de la cyano1 FF dans 50 ml d'éthanol a 95 % (V/V), et compléter
température de l'eau dans le vase calorimétrique et la
à 250 ml avec de l'eau.
capacité calorifique effective moyenne de l'appareillage. II
est tenu compte de la chaleur diffusée par le fusible
6.6.2 Phénolphtaléine, solution à 10 g/I.
d'allumage, des corrections de thermochimie et, s'il y a lieu,
Dissoudre 2,5 g de phénolphtaléine dans 250 ml d'éthanol
des pertes de chaleur transmise du calorimètre à la chemise
à 95 % (V/V).
d'eau.
6.7 Acide benzoïque, étalon thermochimique certifié par
5.2 Pouvoir calorifique inférieur
un organisme national d'essais.
Le pouvoir calorifique inférieur à volume constant et le
L'acide benzoïque doit être utilisé dans la condition où il
pouvoir calorifique inférieur à pression constante d'un
'd
est certifié. Le séchage, ou tout traitement autre que la mise
combustible sont obtenus par calcul, d'après le pouvoir
calorifique supérieur à volume constant déterminé sur en forme de pastilles, ne doit pas être effectué.
l'échantillon pour analyse. Le calcul du pouvoir calorifique
La chaleur de combustion de l'acide benzoïque inscrite sur
inférieur à volume constant exige la connaissance du taux
le certificat pour les conditions d'emploi doit être adoptée
d'humidité et de la teneur en hydrogène de l'échantillon
pour calculer la capacité calorifique effective du vase
pour analyse; le calcul du pouvoir calorifique inférieur à
calorimétrique.
pression constante exige, en plus, la connaissance de la
teneur en oxygène de l'échantillon pour analyse.
6 RÉACTIFS
7 APPAREILLAGE
6.1 Oxygène, à une pression permettant le remplissage de la
7.1 Bombe, pouvant resister en toute sécurité aux
bombe à 3 MPa" et exempt de matières combustibles
pressions apparaissant pendant la combustion. Sa
(l'oxygène obtenu par procédé électrolytique peut contenir
construction doit permettre une récupération totale de tous
jusqu'à 4 %d'hydrogène et, par consequent, ne convient pas
les produits liquides. Les matériaux utilisés pour sa
ici).
construction doivent resister à la corrosion par les acides
qui se dégagent lors de la combustion du charbon ou du
6.2 Fusible
coke.
Fil d'allumage : nickel-chrome de diametre 0,16 à 0,20 mm,
NOTE - Les différentes parties de la bombe doivent être vérifiées
ou platine de diamètre 0.06 à 0,lO mm.
4
régulièrement, du point de vue de l'usure et de la corrosion; les
filetages de la fermeture principale doivent être l'objet d'une
Coton : coton de cellulose blanc.
attention toute particulière.
6.3 Pâte, de ciment à I'aluminosilicate fondu, passant au
7.2 Vase calorimétrique, en metal, très poli à l'extérieur
tamis d'ouverture de maille 63 pm et pouvant être utilise a
et pouvant contenir suffisamment d'eau pour recouvrir
des températures allant jusqu'à 1 400 OC, mélangé avec de
complètement la surface supérieure plane de la bombe
l'eau.
lorsque l'eau est brassée.
6.4 Oxyde d'aluminium, fondu, de qualité analytique
7.3 Agitateur, mû par un moteur à vitesse constante. L'axe
reconnue, passant au tamis d'essai d'ouverture de maille
de l'agitateur doit comporter un joint isolant au-dessous du
180 pm et étant retenu par un tamis d'essai d'ouverture de
couvercle de la chemise d'eau, de manière à réduire la
maille 106 pm.
transmission de chaleur soit en provenance du système, soit
en sens inverse. Si un couvercle est utilisé pour le vase
6.5 Solutions titrées
calorimétrique, le joint isolant doit se trouver au-dessus de
ce couvercle.
6.5.1 Hydroxyde de baryum, solution 0,l N.
NOTE - Pour les bombes calorimétriques isothermiques et
statiques, le rythme de brassage doit être tel que, Ion de la déter-
6.5.2 Carbonate de sodium, solution 0,l N.
mination de la capacité calorifique effective faisant intervenir l'usage
d'acide benzoïque (voir annexe A), la durée de la période principale
6.5.3 Hydroxyde de sodium, solution 0,l N. (voir 9.2) ne dépasse pas 10 min.
1 MPa = 1 MNh2
2
---------------------- Page: 5 ----------------------
IS0 1928-1976 (F)
7.4 Chemise d'eau, pouvant être du type adiabatique, 7.6 Creuset, en silice, nickel-chrome ou platine.
isothermique ou statique, et contenant le vase calori-
Pour le charbon, le creuset doit être à fond plat, de
métrique avec un vide d'air de 10 mm environ entre le vase
profondeur inférieure à 20mm et de diamètre 25 mm
et la chemise d'eau.
environ. Les creusets en silice doivent avoir une épaisseur
La chemise d'eau adiabatique doit comporter des chauffe-
de 1,5 mm environ, et les creusets en métal de 0,5 mm
eau à électrode ou à immersion, capables de fournir de
environ. L'utilisation d'un creuset peu profond en feuille de
l'énergie à un taux suffisant pour maintenir la température nickel-chrome, d'épaisseur 0,25 mm environ, est
de l'eau dans la chemise, dans les limites de 0,l K, à la
recommandée pour réaliser les essais avec des charbons à
température du vase calorimétrique après l'allumage. taux élevé de cendres, afin de réduire les erreurs résultant
Lorsque celle-ci est en équilibre à 25 OC, l'écart de tempé- d'une combustion incomplète.
rature du vase calorimétrique ne doit pas dépasser
Pour le coke, le creuset en nickel-chrome, tel qu'il est
0,000 5 K/min.
décrit pour le charbon, doit être recouvert de la pâte de
La chemise d'eau isothermique doit être munie d'un ciment à I'aluminosilicate fondu (6.3). Après séchage entre
dispositif permettant de maintenir une température 50 et 60 OC, l'excès de pâte doit être gratté afin d'obtenir
constante à ? 0,l K. un revêtement lisse d'épaisseur 1.5 mm environ; le creuset
doit alors être incinéré à 1 O00 OC durant 2 h. Avant
La capacité calorifique de la chemise d'eau statique doit
l'emploi, 0.3 g de l'oxyde d'aluminium (6.4) doit être étalé
être suffisamment importante pour restreindre les variations
L sur le fond du creuset recouvert et tassé à l'aide de I'extré-
de température de l'eau qu'elle contient. Pendant I'inter-
mité aplatie d'une tige métallique.
valle de temps compris entre l'allumage et l'issue de la
période finale, ou durant une période de 15 min, selon la Pour l'acide benzoïque, il est possible d'utiliser l'un des
période de temps la plus longue, l'élévation de la tempé- creusets en nickel-chrome décrits pour le charbon. Si des
rature de l'eau dans la chemise doit être inférieure à 0,16 K
traces de carbone non brûlé apparaissent, il est possible
pour une constante de refroidissement, d, de 0,002 O (voir d'utiliser un creuset plus petit en nickel-chrome ayant, par
10.2); pour une constante de refroidissement, d, de
exemple, une épaisseur de 0,25 mm, un diamètre de 15 mm
0,003 O, l'élévation de la température doit être inférieure à et une profondeur de 7 mm.
0.11 K.
NOTE - Dans le cas d'une chemise métallique calorifugée, cette
7.7 Circuit d'allumage.
condition peut être réalisée en prévoyant une capacité de 12.5 I au
moins, contenus dans une chemise large et annulaire.
L'énergie électrique doit être de 6 à 12 V, en courant
alternatif si elle est fournie par un transformateur-
dévolteur, ou en courant continu si elle est fournie par des
batteries. II est souhaitable d'incorporer un ampèremètre ou
une lampe témoin dans le circuit, pour indiquer le passage
7.5 Appareil de mesurage de la temperature, permettant
du courant.
d'apprécier les températures avec une précision de 0,002 K
après correction, et tel que des intervalles de température
L'interrupteur d'allumage doit être a ressort, généralement
de 2 à 3 K puissent être déterminés avec une précision de
du type ouvert.
c 0,004 K. II doit être étalonné, par rapport a un étalon
connu, par un laboratoire national de contrôle et d'essais, à ATTENTION - L'interrupteur d'allumage ne doit pas être
des intervalles égaux ou inférieurs à 0,5 K sur l'intervalle de monté sur le vase calorimétrique.
mesure utilisé, ou sur toute l'échelle graduée pour les
thermomètres à dilation de mercure dans une gaine en
verre. 7.8 Appareillage auxiliaire pour la pression
Les types de thermomètre suivants conviennent :
7.8.1 Régulateur de pression, permettant de contrôler le
a) thermomètres comprenant une résistance en platine,
remplissage de la bombe en oxygène.
un pont de résistance et un galvanomètre;
b) thermomètres a dilation de mercure dans une
7.8.2 Manomètre (de O à 5 MPa), indiquant la pression
gaine en verre, conformes à l'lS0651, I'ISO652,
dans la bombe.
I'ISO/R 1770 ou I'ISO/R 1771.
Un viseur avec un grossissement de 5 X est nécessaire pour
7.8.3 Soupape de décharge, ou disque de rupture, opérant
lire la température avec la précision requise.
à 3,5 MPa, monté(e) sur le circuit de remplissage pour
a frapper doucement le
Un vibreur mécanique destiné
empêcher une surcharge de la bombe.
thermomètre durant une période de 10 s environ avant la
ATTENTION - Les appareillages utilisés pour l'oxygène à
lecture de la température est souhaitable, afin d'éviter
haute pression doivent être exempts d'huiles et de graisses.
l'adhérence de la colonne de mercure; si ce n'est pas
Ne pas essayer, ni étalonner le manomètre avec un fluide
réalisable, le thermomètre doit être frappé manuellement,
avec un crayon. hydrocarboné.
par exemple
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IS0 1928-1976 (F)
Après 10 min, tapoter légèrement le thermomètre et le lire
7.9 Chronomètre, place à un endroit commode et
à 0,001 K près (((température d'allumage)), to). Allumer;
indiquant les minutes et les secondes. II peut être utile d'y
maintenant l'interrupteur en position fermée juste assez
incorporer un dispositif émettant des signaux sonores
10 s à intervalles de 1 min. longtemps pour allumer le fusible.
durant
ATTENTION - N'étendre aucune partie du corps au-dessus
du calorimètre pendant l'allumage et les 20 s qui suivent.
8 ÉCHANTILLON
Après l'intervalle de temps fixé au préalable lors de la
Le charbon ou le coke, utilisé pour la détermination du
détermination de la capacité calorifique effective de
pouvoir calorifique, doit être représenté par l'échantillon
l'appareillage (voir annexe A), tapoter le thermomètre de
pour analyse broyé pour passer au tamis d'essai d'ouverture
nouveau et le lire à 0,001 K près (((température finale)), r").
de maille 200 pm. L'échantillon doit être exposé en une
L'observateur doit prendre soin d'éviter les erreurs de
mince couche pendant une période de temps minimale
parallaxe lorsqu'il utilise le viseur grossissant pour lire les
nécessaire pour que son taux d'humidité soit approximati-
thermomètres à dilation de mercure dans une gaine en
vement en équilibre avec l'atmosphère du laboratoire.
verre.
L'échantillon doit être homogénéisé, de préférence par des
Retirer la bombe du vase calorimétrique, faire tomber la
moyens mécaniques, immédiatement avant la déter-
pression et démonter la bombe. Examiner l'intérieur de la
mination. Les fractions utilisées pour les déterminations en
bombe et rejeter l'essai si l'échantillon n'est pas complète-
double doivent être prélevées en même temps. Le taux
d
s'il y a des dépôts de suie.
ment brûlé ou
d'humidité doit être déterminé en même temps que le
pouvoir calorifique, pour appliquer la correction
Lors de l'essai de certains cokes non réactifs, le résidu dans
appropriée.
la bombe contient très souvant une quantité détectable
d'échantillon non brûlé. Une correction à appliquer dans le
cas d'une combustion incomplète aussi persistante peut être
9 MODE OPÉRATOIRE
calculée à partir de la quantité de carbone brûlé, qui peut
être évaluée selon la méthode décrite dans la note 3 à 9.2.
9.1 Calorimètre adiabatique
Laver le contenu de la bombe calorimétrique dans un
Peser le creuset (7.6). à 0,l mg près, et y placer une
le dessous du couvercle
bécher avec de l'eau distillée. Laver
quantité suffisante de l'échantillon pour provoquer une
de la bombe et l'extérieur du creuset avec de l'eau distillée;
élévation de température de 2 à 3 K (voir 9.2, note 1).
verser les eaux de lavage dans le bécher. Diluer jusqu'à
Peser le creuset et son contenu pour déterminer la masse
100 ml environ et faire bouillir pour éliminer le dioxyde de
d'échantillon prélevée.
carbone. La solution étant encore chaude, titrer avec la
solution d'hydroxyde de baryum (6.5.11, en utilisant la
Tendre, entre les deux bornes de la bombe, un fragment de
solution de phénolphtaléine (6.6.2) comme indicateur.
fil métallique d'allumage. Attacher une masse connue de
Ajouter 20 ml de la solution de carbonate de sodium
coton au fil d'allumage (voir 9.2, note 2) et disposer les
(6.5.2), filtrer la solution chaude et laver le précipité avec
extrémités du coton de façon qu'elles touchent
de l'eau distillée. Lorsque la solution est froide, titrer le
I 'éc han ti I Ion.
filtrat avec la solution d'acide chlorhydrique (6.5.41, en
Placer 5 ml d'eau distillée dans la bombe. Assembler la
la solution de méthylorange (6.6.1) comme -i
utilisant
bombe et la charger lentement avec de l'oxygène à une
indicateur, sans tenir compte du virage de la phénol-
pression de 3 MPa, sans déplacer l'air initial. Si, par
phtaléine. (Ces titrages peuvent être omis si la teneur en
inadvertance, la bombe est chargée avec de l'oxygène à une
soufre du charbon et la correction pour la formation
pression supérieure à 3,3 MPa, l'essai doit être rejeté et l'on
d'acide nitrique sont connues; voir 9.2, note 4.)
doit recommencer.
Placer suffisamment d'eau dans le vase calorimétrique pour
9.2 Calorimètres isothermiques et statiques
recouvrir la surface supérieure plane du couvercle de la
bombe. Cette masse d'eau doit être le même, à 1 g près, que
Peser le creuset (7.6), à 0,l mg près, et y placer une
celle utilisée pour déterminer la capacité calorifique
quantité suffisante de l'échantillon pour provoquer une
effective moyenne du calorimètre (voir annexe A). Placer le
élévation de température de 2 à 3 K (voir note 1). Peser le
vase calorimétrique dans la chemise d'eau, placer la bombe
creuset et son contenu pour déterminer la masse d'échan-
dans le vase calorimétrique et vérifier que la bombe soit
tillon prélevée.
bien étanche. Si de l'air s'échappe de la bombe, l'essai doit
la cause de la fuite éliminée et l'on doit
être abandonné, Tendre, entre les deux bornes de la bombe, un fragment de
recommencer.
fil métallique d'allumage. Attacher une masse connue de
coton au fil d'allumage (voir note 2) et disposer les
Assembler l'appareillage et le faire fonctionner. Utiliser une
extrémités du coton de façon qu'elles touchent I'échan-
vitesse constante de brassage de façon que la longueur de
tillon.
l'intervalle prédéterminé (voir annexe A, chapitre A.4) ne
dépasse pas 10 min. Régler le circuit en pont de facon que Placer 5 ml d'eau distillée dans la bombe. Assembler la
la variation de température du vase calorimétrique soit bombe et la charger lentement avec de l'oxygène à une
à la température finale.
minimale pression de 3 MPa, sans déplacer l'air initial. Si, par
4
---------------------- Page: 7 ----------------------
IS0 1928-1976 (F)
Lors de l'essai de certains cokes non réactifs, le résidu dans
inadvertance, la bombe est chargée avec de l'oxygène a une
la bombe contient très souvent une quantité détectable
pression supérieure à 3,3 MPa, l'essai doit être rejeté et l'on
d'échantillon non brûle. Une correction a appliquer dans le
doit recommencer.
cas d'une combustion incomplète aussi persistante peut
Placer suffisamment d'eau dans le vase calorimétrique pour
être calculée a partir de la quantité de carbone brûlé, qui
recouvrir la surface supérieure plane du couvercle de la
peut être évaluée selon la méthode décrite dans la note 3.
bombe. Cette masse d'eau doit être la même, à 1 g pres, que
Laver le contenu de la bombe calorimétrique dans un
celle utilisée pour déterminer la capacité calorifique
bécher avec de l'eau distillée. Laver le dessous du couvercle
effective moyenne du calorimètre. La température initiale
de la bombe et l'extérieur du creuset avec de l'eau distillée;
de l'eau doit être telle que, a la fin de la période principale,
verser les eaux de lavage dans le bécher. Diluer jusqu'à
la température ne dépasse pas celle de l'eau dans la chemise
100 ml environ et faire bouillir pour éliminer le dioxyde de
0,5 K. Placer le vase calorimétrique dans la
de plus de
carbone. La solution étant encore chaude, titrer avec la
chemise d'eau, placer la bombe dans le vase calorimétrique
solution d'hydroxyde de baryum (6.5.1), en utilisant la
et vérifier que la bombe soit bien étanche. Si de l'air
solution de phénolphtaléine (6.6.2) comme indicateur.
s'échappe de la bombe, l'essai doit être rejeté, la cause de la
la solution de carbonate de sodium
Ajouter 20 ml de
fuite éliminée et l'on doit recommencer.
(6.5.2), filtrer la solution chaude et laver le précipité avec
Assembler l'appareillage. Mettre l'agitateur en marche et
de l'eau distillée. Lorsque la solution est froide, titrer le
maintenir son fonctionnement à une vitesse constante filtrat avec la solution d'acide chlorhydrique (6.5.4). en
i
pendant toute la durée de la détermination. Agiter durant
utilisant la solution de méthylorange (6.6.1) comme
10 min au moins avant de commencer la lecture de la
indicateur, sans tenir compte du virage de la phénol-
température (voir note 5). Faire cette lecture à 0,001 K
phtaléine. (Ces titrages peuvent être omis si la teneur en
près et continuer ainsi a intervalles de 1 min durant 5 min.
soufre du charbon et la correction pour la formation
Tapoter légèrement le thermomètre durant les 10 s qui
d'acide nitrique sont connues; voir note 4.)
précèdent chaque lecture; prendre soin d'éviter les erreurs
NOTES
de parallaxe en utilisant le viseur grossisant pour lire les
1 Généralement 1 g de charbon constitue une prise d'essai corive-
thermomètres à dilatation de mercure dans une gaine en
nable. Pour les charbons a taux élevé de cendres, l'utilisation d'un
verre. Allumer immédiatement après avoir effectué la échantillon de 0.75 g et d'un creuset peu profond en feuille de
7.6) réduira les risques de combustion incom-
nickel-chrome (voir
dernière lecture de température de la période préliminaire
plète.
(voir a), ci-après); maintenir l'interrupteur en position
2 Pour plus de commodité, une longueur mesurée de coton de
assez longtemps pour allumer le fusible.
fermée juste
masse linéique connue peut être utilisée; la longueur utilisée pour
ATTENTION - N'étendre aucune partie du corps au-dessus
chaque détermination du pouvoir calorifique devrait être la même
que celle utilisée pour la détermination de la capacité calorifique
du calorimètre pendant l'allumage et les 20 s qui suivent.
effective du système.
Lire le thermomètre comme suit :
3 Le carbone non brûlé dans le creuset peut être déterminé de la
manière suivante. Transférer le contenu du creuset (sans le revéte-
a) Période préliminaire. Si, durant cette période de
ment) dans une capsule en porcelaine ou en silice, et sécher durant
5 min, l'écart moyen entre les valeurs du taux de
1 h à 320°C. Refroidir, peser la capsule et son contenu, à 0,l mg
près, chauffer à 815°C durant 1 h, refroidir et peser de nouveau
variation de la température est supérieur a 0,001 Khin
pour déterminer la perte de masse. Cette perte représente la masse
(voir note 6), continuer à lire le thermomètre à des inter-
de carbone non brûlé. La masse de carbone non brûlé peut égale-
i valles de 1 min jusqu'a ce que l'écart moyen soit
ment être déterminée selon l'une des méthodes spécifiées dans
inférieur à 0,001 K durant une période de 5 min.
I'ISO 609 et 1'1S0 625. Si l'on trouve plus de 6 mg de carbone non
brûlé, la correction ne sera pas valable et la determination du
La dernière température de la période préliminaire est la
pouvoir calorifique devra être répétée.
température initiale de la période principale (ro).
4 Pour une bombe quelconque donnée et dans des conditions
constantes de dégagement de la chaleur, la quantité d'acide nitrique
b) Période principale. Durant les quelques premières
formé et, par conséquent, la correction qui en découle, sont relative-
la période principale, il n'est pas possible
minutes de
ment constantes; pour les charbons durs, la valeur caractéristique
de lire le thermomètre à 0,001 K près, mais reprendre
sera généralement de 33 J et de 25 J pour les charbons anthracites.
les lectures a cette précision des que possible et les Une fois que la valeur a été fermement établie, on peut l'utiliser
dans les essais ultérieurs, au lieu de la déterminer. La détermination
continuer jusqu'à la fin de l'essai. La période principale
de la correction pour la formation d'acide sulfurique peut alors être
ne se termine pas nécessairement au moment où la
:
simplifiée de la façon suivante
température maximale est atteinte; la fin est estimée au
Titrer les eaux de lavage chaudes (mais pas bouillantes) de la
point où commence la période finale.
16.5.3). en
bombe avec la solution d'hydroxyde de sodium
utilisant la solution de méthylorange (6.6.1) comme indicateur,
c) Période finale. Elle commence avec la période de
pour déterminer l'acidité totale. Retrancher de ce titre (en
5 min consécutives durant lesquelles le gradient moyen
millilitres) 0.7 fois la correction pour la formation d'acide
des décroissances de température, avec la décroissance
nitrique, en joules, afin d'obtenir le volume de solution d'acide
moyenne des gradients entre eux, est inférieur ou égal à
sulfurique 0.1 N présente.
0,001 K (voir note 6).
Si la teneur en soufre de l'échantillon et la correction convenable
Pour la formation d'acide nitrique sont toutes deux connues, le
Retirer la bombe du vase c
...
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