เราอาจจะเคยได้ยินว่า การบริโภค อาหาร ต่างๆ ให้ค่าพลังงานกี่แคลลอรี่ นั่นคือ ปฏิกริยาการเผาไหม้ภายในร่างกายจะให้พลังงานออกมาเท่าไหร่ ซึ่งสามารถวัดได้จาก เครื่องมือวัด ที่เรียกว่า Bomb Calorimeter

แท้จริงแล้ว สสารทุกชนิด สามารถให้ค่าพลังงานได้ จากการเผาไหม้ ได้เช่นกัน ซึ่งพลังงานจากการเผาไหม้เหล่านี้เอง เรียกว่า ค่าพลังงานความร้อน (Heating Value) หมายถึง ปริมาณพลังงานที่สามารถปลดปล่อยออกมาได้เมื่อเผาไหม้สารเชื้อเพลิงหรือวัสดุใด ๆ อย่างสมบูรณ์ โดยทั่วไปจะแบ่งออกเป็นสองประเภทหลัก ได้แก่ ค่าพลังงานความร้อนสูง (Higher Heating Value, HHV) และค่าพลังงานความร้อนต่ำ (Lower Heating Value, LHV) ซึ่ง สามารถนำไปใช้ประโยชน์ในภาคอุตสาหกรรมได้หลากหลาย เพื่อใช้ในการประเมินพลังงานจากเชื้อเพลิง และประสิทธิภาพการผลิตในโรงงานต่างๆ

การประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรม

อุตสาหกรรมอาหาร

ในอุตสาหกรรมอาหาร ใช้ในการวิเคราะห์พลังงานที่มีอยู่ในอาหาร เพื่อประเมินคุณค่าทางโภชนาการ การวัดพลังงานที่ปลดปล่อยออกมาจากการเผาไหม้ของสารอาหาร เช่น คาร์โบไฮเดรต ไขมัน และโปรตีน ช่วยให้ผู้ผลิตสามารถกำหนดปริมาณพลังงานในผลิตภัณฑ์อาหารต่าง ๆ ได้อย่างแม่นยำ

อุตสาหกรรมพลังงาน

ในอุตสาหกรรมพลังงาน ถูกใช้ในการวิเคราะห์เชื้อเพลิงต่าง ๆ เช่น ถ่านหิน น้ำมัน และก๊าซธรรมชาติ โดยการวัดพลังงานที่ปลดปล่อยออกมาจากการเผาไหม้ของเชื้อเพลิง ช่วยให้สามารถประเมินประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงและการลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกได้

การวิจัยทางเคมี

ในด้านการวิจัย เป็นเครื่องมือที่ใช้ในการศึกษาปฏิกิริยาทางเคมี โดยเฉพาะการศึกษาเกี่ยวกับการเผาไหม้และการเปลี่ยนแปลงพลังงานในสารเคมีต่าง ๆ การวัดพลังงานที่ปลดปล่อยออกมาจากปฏิกิริยาช่วยให้นักวิจัยสามารถเข้าใจกลไกการเกิดปฏิกิริยาได้ดีขึ้น

ความสำคัญของค่าพลังงานความร้อน

ค่าพลังงานความร้อนมีความสำคัญในหลายด้าน เช่น

• การประเมินคุณภาพเชื้อเพลิง: ค่าพลังงานความร้อนช่วยในการประเมินคุณภาพของเชื้อเพลิง เช่น น้ำมัน ถ่านหิน หรือชีวมวล ว่าสามารถให้พลังงานได้มากน้อยเพียงใดเมื่อเผาไหม้ และนำพลังงานดังกล่าวไปใช้ในโรงงาน เพื่อขับเคลื่อนกระบวนการผลิตต่างๆในโรงงานต่อไป
• การออกแบบระบบพลังงาน: ข้อมูลค่าพลังงานความร้อนช่วยในการออกแบบและวิเคราะห์ระบบพลังงาน เช่น โรงไฟฟ้า หรือเครื่องยนต์ที่ใช้เชื้อเพลิง
• การควบคุมการปล่อยก๊าซเรือนกระจก: การรู้ค่าพลังงานความร้อนของเชื้อเพลิงช่วยในการประเมินการปล่อยก๊าซ CO2 และมลพิษอื่น ๆ ที่เกิดจากการเผาไหม้

การวัดค่าพลังงานความร้อน

การวัดค่าพลังงานความร้อนส่วนใหญ่จะใช้เครื่องมือที่เรียกว่า บอมบ์แคลอริมิเตอร์ ทำงานโดยการเผาไหม้ตัวอย่างในห้องปฏิบัติการที่มีการควบคุมอุณหภูมิและความดัน โดยทั่วไปจะมีการบรรจุตัวอย่างอาหารหรือเชื้อเพลิงในภาชนะที่ทำจากสแตนเลส (stainless steel bomb) ซึ่งมีออกซิเจนอยู่ภายใน เพื่อให้เกิดการเผาไหม้อย่างสมบูรณ์ เมื่อเกิดการเผาไหม้ ความร้อนที่ปลดปล่อยออกมาจะถูกถ่ายโอนไปยังน้ำที่อยู่รอบ ๆ ซึ่งจะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของน้ำการคำนวณพลังงานที่ปลดปล่อยออกมา

การคำนวณค่าพลังงานความร้อนจะใช้สูตร:

โดยที่

$Q$ คือปริมาณความร้อนที่ปลดปล่อยออกมา

$m$ คือมวลของน้ำ

Cp​ คือความร้อนจำเพาะของน้ำ

$\Delta T$ คือการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของน้ำ

ประเภทของ บอมบ์แคลอริมิเตอร์

Bomb calorimeter มีหลายประเภทที่ใช้ในการวัดค่าพลังงานความร้อนของสารเชื้อเพลิงและวัสดุต่าง ๆ โดยทั่วไปแล้วสามารถแบ่งออกเป็นสองประเภทหลัก ได้แก่:

1. Isoperibol Bomb Calorimeter

• หลักการทำงาน: ใช้การควบคุมอุณหภูมิของน้ำรอบ ๆ ห้องเผาไหม้ (bomb) ให้อยู่ในระดับที่คงที่ในระหว่างการทดสอบ โดยมีการวัดการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของน้ำเพื่อคำนวณค่าพลังงานที่ปลดปล่อยออกมา
• การใช้งาน: เหมาะสำหรับการวิเคราะห์ตัวอย่างที่ต้องการความแม่นยำสูง เช่น น้ำมัน ถ่านหิน และวัสดุการเกษตร
• ข้อดี: สามารถให้ผลลัพธ์ที่แม่นยำและเชื่อถือได้ โดยเฉพาะในการวิจัยและการควบคุมคุณภาพ

2. Adiabatic Bomb Calorimeter

• หลักการทำงาน: ออกแบบมาเพื่อให้ความร้อนที่ปลดปล่อยออกมาไม่สูญเสียไปยังสิ่งแวดล้อม โดยมีการควบคุมอุณหภูมิภายในห้องเผาไหม้ให้คงที่
• การใช้งาน: ใช้ในงานที่ต้องการวัดค่าพลังงานความร้อนในสภาวะที่ไม่มีการถ่ายเทความร้อน เช่น การทดลองในห้องปฏิบัติการที่มีการควบคุมอุณหภูมิอย่างเข้มงวด
• ข้อดี: เหมาะสำหรับการทดลองที่ต้องการความแม่นยำสูงในสภาวะที่ไม่ต้องการให้มีการสูญเสียพลังงาน

การเลือกใช้ประเภทของ เครื่องมือวัด ขึ้นอยู่กับลักษณะของตัวอย่างที่ต้องการวิเคราะห์และความต้องการด้านความแม่นยำของผลลัพธ์ โดยทั่วไปแล้วห้องปฏิบัติการมักเลือกใช้ Isoperibol Bomb Calorimeter เนื่องจากมีมาตรฐานและความเชื่อถือได้สูงกว่า

Chemical House and Lab Instrument จำหน่าย เครื่องมือวัด ประเภท Isoperibol ที่ให้ความแม่นยำสูง ของแบรนด์ Sundy

• ตัว Bomb ที่ทำจาก Stainless Steel ประกอบได้ง่าย
• ถังน้ำกำหนดและวัดปริมาตรอัตโนมัติ พร้อมระบบควบคุมอุณหภูมิ วัดอุณหภูมิ ระบบการเปลี่ยนน้ำ และถ่ายน้ำทิ้ง
• มีใบพัดช่วยในการถ่ายโอนความร้อน ลดระยะเวลาการทดสอบ
• มีแขนกล ยกลูก bomb ขึ้น ลง ในถังน้ำอัตโนมัติ
• มีระบบอัดแก๊สออกซิเจนอัตโนมัติเข้าไปในลูก Bomb และปล่อยออกอัตโนมัติหลังการทดสอบ มีระบบทดสอบการรั่วไหล

• ระบบจุดไฟ (Ignition System) 2 ระบบ ได้แก่ Nickel กับ Cotton
• ออกแบบ Bomb แบบ Helix tube multi-point isothermal technology คือ การวางระบบควบคุมอุณหภูมิในลูก Bomb หลายจุดเป็นเกลียวที่ Jacket รอบๆลูก Bomb ทำให้ควบคุมอุณหภูมิได้อย่างแม่นยำ คงที่ ลดการรบกวนจากสิ่งแวดล้อมภายนอก ทำให้ผลการทดสอบแม่นยำและน่าเชื่อถือ
• มีระบบถังน้ำแยกออกจาก Jacket เมื่อทำการทดสอบเสร็จสิ้น น้ำจะไหลกลับไปยังถังที่แยกออกไป ทำให้ไม่กระทบอุณหภูมิของ Jacket สำหรับการทดสอบถัดไป
• ตัวเครื่องมี Crucible ถาดใส่ตัวอย่าง รองรับทั้งการทดสอบของแข็ง ของเหลว

อย่างไรก็ตามค่าพลังงานความร้อนไม่ใช่ค่าเดียวที่บ่งบอกคุณสมบัติของเชื้อเพลิง สามารถกดติดตาม CH เพื่อรับข้อมูล หรืออเข้าชมเครื่องมืออื่นๆเพื่มเติมสำหรับการทดสอบเชื้อเพลิงได้ที่ Petroleum Product

อ้างอิง

euroventblower

thaitestlab

สามารถติดต่อ บริษัท Chemical House & Lab Instrument หากต้องการข้อมูลเพิ่มเติม

โทร: 02-1844000

อีเมล: ptsales@chemihouse.com

หรือ Line OA หรือ Add line จาก QR Code ด้านล่าง