발열량 측정실험

1. 실험목적 (Purpose)
대부분의 동력장치나 열장치에서 에너지는 연소를 통해서 얻어지며, 공급된 에너지를 계산하기 위해서는 사용 연료의 발열량을 알아야 한다. 본 실험에서는 고체나 액체의 발열량을 측정하는데 주로 이용되는 등온식 봄(Bomb) 열량계를 사용하여 발열량을 측정해 봄으로서 열량계의 사용방법을 익히고, 발열량에 대한 이해를 깊게 하고자 한다.

2. 실험의 원리 (Principle)
<발열량의 종류>
고위(총)발열량 - 연소가스 중의 수증기 농축 잠열까지 포함한 발열량
단열 열량계(Bomb Calorimeter)로 측정한 값.
저위 발열량 - 고위발열량으로부터 수증기 응축 잠열은 뺀 것 (소각로 설계기준)

<발열량 값을 구하는 방법>
(1) 추정식
폐기물의 3성분(가연성, 수분, 회분)의 조성비를 앎으로서 구한다.
저위발열량(kcal/kg) = 4,500 × (V/100) - 600 × (W/100)
(∵) V : 폐기물 중 가연분 조성비(%)
W : 수분 함유량(%)

(2) 원소분석에 의한 방법
<Dulong 방법>
HI(kcal/kg) = 8,100C + 34,000(H-O/8) + 2,500S
(∵) C : 탄소(%), O : 산소(%), S : 황(%), W : 수분(%)

(3) Bomb 열량계
열량계가 자동적으로 연소열을 측정하고 결과를 digital로 나타내고 있다. 시료를 sample pan 위에 놓고 점화선으로 연결시켜 고압산소를 bomb에 넣어준다. 시료는 전류를 점화선에 흐르게 해 줌으로 점화되어 완전히 연소하게 된다. Calorimeter vessel에 있는 일정량의 물의 온도는 발생되는 연소열에 비례하여 상승하게 된다. Calorimeter vessel은 열손실이 최소화가 되도록 jacket으로 둘러 쌓여 있고 jacket에 있는 물의 온도는 상승하게 되어 Calorimeter vessel의 물의 온도왿� 같아진다. 이러한 조건하에서 연소열과 물의 상승온도왿�의 관계는 다음 식으로 표현될 수가 있다.