Pommikalorimetri on laite, millä voidaan määrittää eri aineiden palamislämpötiloja vakiotilavuudessa. Poltettava aine palaa kammiossa ja luovuttaa lämpöenergiaa palamisastian ympärillä olevaan veteen, joka toimii prosessin väliaineena. Palamislämpö voidaan laskea veden lämpötilan muutoksesta poltetulle aineelle massayksikköä kohti. (Kuusisto 2009, 20)
Palamislämpö, joka tunnetaan myös toisella nimellä lämpöarvona, kertoo kuinka paljon tietty massa, jotain tunnettua ainetta vapauttaa lämpöenergiaa massayksikköä kohden palaessaan täydellisesti. Kiinteillä ja nestemäisillä aineilla lämpöarvo ilmoitetaan useimmiten megajouleina polttoainekiloa kohti, MJ/kg. (Kuusisto 2009, 7)
Näytteen valmistus ja laitteen käyttäminen
Lämpöarvon määritys voidaan tehdä erilaisisille näytteille kuten esimerkiksi nestemäiset näytteet (öljyt), kiinteät näytteet (puuhake) tai jauhemaiset näytteet (tuhka). Kiinteät ja nestemäiset näytteet voidaan yleensä laittaa sellaisenaan, mutta jauhemaiset näytteet pitää puristaa pelletiksi ennen koestusta. Joissain tapauksissa nestemäiset ja jauhemaiset näytteet tarvitsevat jonkun tunnetun apuaineen, jotta lämpöarvo saadaan määritettyä. Apuaineina voidaan käyttää esimerkiksi bentsoehappoa tai mineraaliöljyä. Käytettävä näytemäärä on maksimissaan 1,1 grammaa, ja näytteen koko puolestaan määräytyy käytettävien upokkaiden mukaan.
Polttokammion sisällä on jigi eli näytepidike, johon poltettava näyte asetetaan omassa erillisessä upokkaassa. Näyte sytytetään puuvillalangan avulla, joka sidotaan näytepidikkeessä olevasta elektrodista suoraan tutkittavaan näytteeseen. Elektrodien kautta kulkeva sähkövirta sytyttää ensin puuvillalangan, joka edelleen sytyttää varsinaisen näytteen. Näyte ”räjäytetään” kammiossa puhtaan hapen avulla (99,999 %) ja noin 30 bar:n ylipaineessa, jolloin saavutetaan täydellinen palaminen. Jäljelle jää lopuksi vain vesihöyryä ja saatu tulos eli lämpöarvo luetaan laitteen näytöltä.
Pommikalorimetrian käyttökohteita
Pommikalorimetrillä mitataan erilaisten materiaalien energiapitoisuudet pienistä näytemääristä. Laitetta voidaan käyttää esimerkiksi kierrätysmateriaalista vapautuvan energian määrittämiseksi ja uusiutuvien polttoaineiden kehittämiseksi. Laitteella voidaan tehdä mm. selvityksiä eri materiaalien ja seosten soveltuvuudesta energian tuotantoon. Mittaukset ovat erittäin tarkkoja ja tehdään voimassa olevien standardien mukaisesti, jolloin yritykset voivat käyttää mittausten tuloksia ja niiden perusteella laadittavia raportteja tukemaan tuotekehitystä sekä myyntiä.
LAB-ammattikorkeakoulun Energia- ja kiertotalouden toimintaympäristöt (EKI) -hankkeessa vuonna 2021 valmistuneen kiertotalouslaboratorion varustukseen kuuluu pommikalorimetri. Laitteen avulla voidaan määrittää lämpöarvo kiinteille ja nestemäisille sekä jauhemaisille näytteille tarkasti ja luotettavasti. Linkki EKI-hankkeen kotisivulle.
Kirjoittaja
Kusti Ruokamo toimii kehitysinsinöörinä LAB-ammattikorkeakoulun kiertotalouslaboratoriossa ja kiertotaloutta edistävissä hankkeissa.
Lähteet
Kuusisto, T. 2009. Pommikalorimetria palamislämpöjen määrityksessä. AMK-opinnäytetyö. Satakunnan ammattikorkeakoulu, kemiantekniikan koulutusohjelma. Pori. Viitattu 16.6.2022. Saatavilla https://www.theseus.fi/bitstream/handle/10024/12286/Kuusisto_Tuomas.pdf;jsessionid=1260E7A2A97D045F0E682FA830D82535?sequence=1
Linkit
EKI. 2022. EKI: Energia- ja kiertotalouden toimintaympäristöt. Projekti. Viitattu 16.06.2022. Saatavilla https://lab.fi/fi/projekti/eki
