范文一:弹筒发热量
煤的弹筒发热量,是单位质量的煤样在热量计的弹筒内,在过量高压氧(25~35个大气压左右)中燃烧后产生的热量(燃烧产物的最终温度规定为25C)。
目录
1简介
1简介编辑
由于煤样是在高压氧气的弹筒里燃烧的,因此发生了煤在空气中燃烧时不能进行的热化学反应。如:煤中氮以及充氧气前弹筒内空气中的氮,在空气中燃烧时,一般呈气态氮逸出,而在弹筒中燃烧时却生成N2O5或NO2等氮氧化合物。这些氮氧化合物溶于弹筒水中生成硝酸,这一化学反应是放热反应。另外,煤中可燃硫在空气中燃烧时生成SO2气体逸出,而在弹筒中燃烧时却氧化成SO3,SO3溶于弹筒水中生成硫酸。SO2、SO3,以及H2SO4溶于水生成硫酸水化物都是放热反应。所以,煤的弹筒发热量要高于煤在空气中、工业锅炉中燃烧时实际产生的热量。为此,实际中要把弹筒发热量折算成符合煤在空气中燃烧的发热量。
范文二:弹筒发热量定义
一、定 义
1、弹筒发热量
样品在氧弹中,在有过剩的氧气的情况下(氧气初始压力2.6~3.0Mpa ),燃烧单位质量的试样所产生的热量称为弹筒发热量。计量单位以kJ/g(千焦/克) 或MJ/kg(兆焦/千克) 表示。
2、热容量
量热系统在试验条件下温度上升1K 所需的热量称为热量计的热容量。以J/K表示。
二、 工 作 原 理
1、发热量测试原理
将试样置于充有高压氧的氧弹中,氧弹放在装有一定量纯水的内筒里,通过氧弹中的电热点火丝将试样点燃,样品燃烧放出的热量使量热仪的量热系统温度上升,设量热仪的量热系统的热容量为E ,温升为ΔT ,点火丝、搅拌器、测温探头在测量过程中产生的附加热为q1,升温过程中量热系统与外界的热交换(散失到外界的热量)为q2,样品质量为m ,则试样燃烧放出的热量为:
Q=E×Δt-q1+q2 (1)
试样的发热量为:
q=Q/m (2) 2、仪器热容量测试原理
量热仪热容量E 的值用发热量已知的标准物质(如苯甲酸)标定,若实验用的苯甲酸的发热量为q ˊ, 质量为m ˊ, 硝酸生成热为q3, 则仪器热容量为:
E=(qˊ×mˊ+q1-q2+q3)/ Δt (3)
三、主 要 性 能 指 标
1、 测温范围: 5—35℃ 2、 测温分辨率:0.0001℃
3、 测量精密度:符合国标GB/T213-1996的要求 4、 氧弹热容量:>10000J/K
5、 氧弹容积: 300ml ;耐压:20Mpa
四、仪 器 对 环 境 要 求
1、 实验室环境要求:不受阳光直射、无强烈空气对流; 2、 每次测定时,室温变化不超过1℃; 3、 室温与外筒水温差不大于1.5℃;
4、 电源电压:交流220±20V ;50±1Hz ,电压波动较大的场所,应配稳压设备;
五、使 用 方 法
1、热容量测试步骤及标定(以一号单筒为例)
① 启动程序。打开主机、微机、打印机电源,用鼠标双击 FRL图标 进入FRL-2000型微机量热仪主界面如图1所示。
图1 FRL-2000型微机量热仪主界面
单击 继续 进入准备测试界面,屏幕将显示如图4。
图2 准备测试界面
② 单击 系统设置 下拉菜单中的 热容量参数设置 出现如图3对话框。根据苯甲酸标签所提供的热值(J/K)、点火丝热值(J )和添加物热值(J )分别键入对话框中,如图3所示。点击 确定 。热容量参数设置完毕。
③ 样品的装置。拧开氧弹盖, 将试样(苯甲酸片1g 左右)放入不锈钢坩锅内在万分之一天平上去皮称好重量,放进装有5~10ml 水的弹筒内的样品架上,在两电极上装上点火丝,点火丝的中部紧挨着苯甲图3 热容量参数设置
酸片的顶部,不要挨着坩锅(即点火丝与坩锅不可短路),拧紧氧弹盖,将
氧弹放在充氧装置上充入2.8 ~3MPa 氧气,充氧时间不小于15s ,然后将氧弹放在装有2kg 水的内筒内氧弹架上,再盖好外筒上盖。
④ 单击 测量选择 下拉菜单中的 一号筒热容量测试 出现如图4所示输入样号及样品质量对话框。
分别键入样品号、样品质量及添加物热值(一般为0)、(自动编号出厂时已设置好)单击 确认 ,以下屏幕自动显示切换测定全过程,即:外筒温度测试(如图5)——内-外筒水温调测(如图6)——搅拌3min (如图7)——内筒温度测试(如图8)——测量 进入初期10min 、主期约10min 、末期10min (如图11)——存贮打印(如图9)。工作过程提示栏均有提示。
图4 输入样品号及样品质量
外筒温度测试。每4s 钟测量一次外筒温度,8次测定温差不大于0.0040℃,若超差系统将重新自动检测,直至测定温差不大于0.0040℃后,系统将自动进入下一步如图8所示的内-外筒水温调对话框。
图5 外筒温度测试
图6 内-外筒水温调测
内-外筒水温调测。32s 钟
内8次测定,仪器将自动判别内-外筒水温是否合适。一般外筒温度-内筒温度为0.200~1.200℃之间为合适,在此范围内工作过程提示栏显示内-外筒温度合适。若温差(外-内)<0.2℃或>1.2℃工作过程提示栏则
显示应调低或调高内筒水。
内-外筒水温合适后工作过程提示栏将自动显示,搅拌3min ,测量时间开始倒计时,如图7。结束后系统将进入内筒温度测试状态。
图7 搅拌3
min
内筒温度测试。32s 钟内8次测定温差不大于0.0040,若超差系统将重新自动检测,直至测定温差不大于0.0040℃。
⑤ 合格后进入下一个热容
量测试-温度测量对话框如图8所示。话框中初期测温10min ,主期(点火升温)测温约7~12min ,末期(降温)测温10min 。结束后屏幕出现热容量测试结果报告表如图9所示。
图8 测量初期主期末期温度
⑤
按照图9热容量测试结果报告表右边提示,单击 打印结果 自动打印出测试报告表,单击 存盘退出 恢复到图4准备测试界面,数据将保存在数据处理和查询处理中。
单次热容量测定到此结束。按照国家标准规定热容标定应进行5次重复试验,其极限差值如不超过40J/K,取结果的平均值作为仪器的热容量。否则,再做一次或两次试验,取极差不超过40J/K的5次进行平均。
图9 热容量测试结果报告表
⑥ 单击 数据处理 下拉菜单中的 一号筒热容量平均值 屏幕将出现如图10所示的计算系统热容量对话框,分别点击框中 # 号下不超差的五个数,单击 求平均 结果将在对话框下方 = 号后面,再单击 确定 冷却常数、综合常数、热容量将自动存放到 系统设置 中的 发热量参数设置 对话框中。
图10 计算系统热容量对话框
2、发热量测试步骤
① 与热容量测量步骤①相同,进入准备测试界面。 ② 参数设置已在热容量测量步骤⑥中已设置完毕。
发热量参数也可手动设置,方法是:单击 系统设置 下拉菜单中的
发热量参
数设置 将出现如图11发热量参数设置对话框。分别选中对话框中各空格,重新输入新的参数后单击 确认,发热量参数手动设置完毕。
图11 发热量参数设置
③ 与热容量测试步骤③相似。样品的装置。拧开氧弹盖,在坩锅内平铺一层酸洗石棉,将试样(煤样或其它样品1g 左右)放入不锈钢坩锅内在万分之一天平上去皮称好重量,放进装有5~10ml 水的弹筒内的样品架上,在两电极上装上点火丝,点火丝的中部紧挨着煤样的中部,不要挨着坩锅,拧紧氧弹盖,将氧弹放在充氧装置上充入2.8~3MPa 氧气,充氧时间不小于15s ,然后将氧弹放在装有2kg 水的内筒内氧弹架上,再盖好外筒上盖。
④ 测量选择 下拉菜单中 一号筒发热量测试 出现如图12所示输入样号及样品质量对话框。分别键入样品号、样品质量及添加物热值(一般为0)、(自动编号出厂时已设置好)单击 确认 。(如要测出高、低位发热量需输入含硫量%、收到基全水份%、分析试样水份%、分析试样含氢量%)。
图12 输入样号及样品质量
至此以下屏幕自动显示切换测定全过程与测定热容量相似即:外筒温度测试——内-外筒水温调测——搅拌3min ——内筒温度测试——测量进入主期约10min (发热量测定过程没有初期和末期如图13)——存贮打印(如图14)。工作过程提示栏均有提示。
图13 温度测试阶段
单击 打印结果 自动打印出测试报告表,单击 存盘退出 恢复到图4准备测试界面,数据并保存在查询处理中。单次发热量测定到此结束。需要做下一个样品重复步骤③~⑤。
⑤ 如图13所示,发热量测试-测量进入温度测试阶段对话框。该对话框显示点火后温升过程一般6~12min 。结束后。屏幕显示发热量测试结果报告表如图14。
图14 发热量测试结果报告表
范文三:弹筒发热量与收到基低位热量的区别是什么?
弹筒发热量与收到基低位热量的区别是什么?
为了便于理解弹筒发热量和收到基低位发热量两个概念的区别,我们通过大家在经营当中所熟悉的毛利和纯利来说明它们。
例如在某地的某煤炭经营单位,从煤矿购进100吨原煤,进价300元,用汽车运到港口煤场,运费6000元,过一段时间,100吨的原煤都销售出去,销售价格400元/吨,毛利为(400-300)*100=10000元。纯利是多少呢?纯利=毛利-各种费用。费用主要包括:运费6000元;人工装卸费约600元;仓库费用约400元;税费约500元。即纯利=毛利-运输费-装卸费-仓库费-税费,那么纯利仅为10000-6000-600-400-500=2500元。
弹筒发热量就相当于毛利,收到基低位发热量就相当于纯利。正如我们不能将毛利和纯利混为一谈一样,我们不能将弹筒发热量混为收到基低位发热量。收到基低位发热量必须从弹筒发热量中扣除四项热值,即水分产上的热值、氢产生的热值、硫产生的热值和氮产生的热值,所以,收到基低位发热量=弹筒发热量-水分产生的热值-氢产生的热值-硫产生的热值-氮产生的热值。
收到基低位发热量是工业燃烧设备所能得到的最大理论热值,那么怎样才能由弹筒发热量得到收到的基低位发热量?换句话说,收到基低位发热量比弹筒发热量低多少呢?要回答这个问题还得来看上
例总结的毛利和纯利的关系,我们知道,要想得到较高的纯利,在毛利不变的情况下,其他四项费用运输费、装卸费、仓库费和税费越低越好。四项费用当中,任何一项发生变化,都会影响纯利。同样道理,要想得到较高的收到基低位发热量,在弹筒发热量不变的情况下,水分产生的热值、氢产生的热值、硫产生的热值和氮产生的热值越低越好。一般情况下,全水分、氢、硫越低,收到基低位发热量就越高,至于氮产生的热值,一般弹筒发热量越高,氮产生的热值就越高,弹筒发热量越低,氮产生的热值就越低。
可见,煤炭生产、加工、利用、贸易、结算中所说的发热量,其实就是本文所说的收到基低位发热量,它是一个综合指标,必须进行水分、氢和硫等的检测,才能得出正确的结果。
范文四:收到基低位热量与弹筒发热量的区别是什么?
要回答这个问题首先弄清楚两个概念,即弹筒发热量和收到基低位发热量,为了便于理解,我们通过大家在经营当中所熟悉的毛利和纯利来说明它们。
例如在徐州的某煤炭经营单位,从煤矿购进100吨原煤,进价300元,用汽车运到港口煤场,运费6000元,过一段时间,100吨的原煤都销售出去,销售价格400元/吨,毛利为(400-300)*100=10000元。纯利是多少呢?纯利=毛利-各种费用。费用主要包括:运费6000元;人工装卸费约600元;仓库费用约400元;税费约500元。即纯利=毛利-运输费-装卸费-仓库费-税费,那么纯利仅为10000-6000-600-400-500=2500元。
弹筒发热量就相当于毛利,收到基低位发热量就相当于纯利。正如我们不能将毛利混为纯利一样,我们不能将弹筒发热量混为收到基低位发热量。收到基低位发热量必从弹筒发热量中扣除四项热值,即水分产上的热值、氢产生的热值、硫产生的热值和氮产生的热值,所以,收到基低位发热量=弹筒发热量-水分产上的热值-氢产生的热值-硫产生的热值-氮产生的热值。
收到基低位发热量是工业燃烧设备所能得到的最大理论热值,那么怎样才能由弹筒发热量得到收到的基低位发热量?换句话说,收到基低位发热量比弹筒发热量低多少呢?要回答这个问题还得来看上例总结的毛利和纯利的关系,我们知道,要想得到较高的纯利,在毛利不变的情况下,其他四项费用运输费、装卸费、仓库费和税费越低越好。四项费用当中,任何一项发生变化,都会影响纯利。同样道理,要想得到较高的收到基低位发热量,在弹筒发热量不变的情况下,水分产生的热值、氢产生的热值、硫产生的热值和氮产生的热值越低越好。一般情况下,全水分、氢、硫越低,收到基低位发热量就越高,至于氮产生的热值,一般弹筒发热量越高,氮产生的热值就越高,弹筒发热量越低,氮产生的热值就越低。
可见,煤炭生产、加工、利用、贸易、结算中所说的发热量,其实就是本文所说的收到基低位发热量,它是一个综合指标,必须进行水分、氢和硫等的检测,才能得出正确的结果。
怎样根据煤质分析检验报告正确评煤炭质量?
煤炭质量检验报告格式各不相同,在阅读检测结果之前,应注意以下信息。
首先应注意报告上是否有计量认证标识“CMA”,无该标识的报告,不具有法律效力。因为《中华人民共和国计量法》规定,为社会提供公证数据的产品质量检验机构,必须通过省以上人民政府计量部门考核合格,并发给计量合格证,允许使用CMA标识。省以上人民政府计量部门对取得计量认证检测机构定期进行监督评审,对不合格的产品质量检测机构,限期整改。整改期间不得使用计量认证标识,不得对外开展检测工作。对整改后仍不合格的,取消其计量认证证书和计量认证标识,不得对外开展检测工作。可见,具有计量认证标识的检验报告具有法律效力,双方、多方都支持。
其次要注意检测结果中,煤的发热量是否是以“收到基低位”(符号Qnet,ar)的形式提供。因为目前我国绝大多数煤炭是以“收到基低位发热量”作为贸易、结算的依据。以收到基低位发热量作为贸易、结算依据时,不必考虑全水分问题。结算也非常方便。
结算煤款(元)=实际到货煤炭重量(吨)*结算价格(元/吨)
如果发热量不是以“收到基低位”的形式,而是以“高位”的形式,不但会带来很多不便和误解,而且常常还需进行煤炭重量校正:
结算重量(吨)=实际到货重量(吨)*(100-实际全水分)/(100-合同规定全水分)。
则结算方式应按下式进行:
结算煤款(元)=结算重量(吨)*结算价格(元/吨)
可见,收到基低位发热量在煤炭贸易和结算中具有准确、方便和快捷特点,可以减少贸易由雨雪自然原因引起煤炭全水分变化而产生的贸易磨擦。
第三还要注意检测结果中是否含有“全水分(符号Mt)”、“空气干燥基水分(符号Mad)”、“全硫(符号St)”和“氢(符号H)”,因这四项指标都是计算收到基低位发热量所必不可少的辅助指标,如果缺少任何一项指标,对收到基低位发热量准确性都有很大的影响。
第四还要注意除了煤的收到基低位发热量之外,不要看工业分析结果是否齐全,因为煤炭作为工业的原料,对煤炭进行工业分析是必不可少的,这样才能粗略估计煤炭的性质和用途。煤的工业分析包括空气干燥基水分、灰分、挥发分、焦渣特征和固定碳。在环境问题日益突出的今天,控制煤炭燃烧造成的污染也是政府和整个社会都重视的工作,因此应进行煤的元素分析,元素分析应包括全硫、氮、碳、氢和氧。其中全硫是重要的环保指标,全硫和氢又是计算收到基低位发热量的重要辅助指标。
范文五:烟煤弹筒发热量的测定
煤炭发热量的测定
一、实验目的
掌握煤炭发热量的测定原理,学习利用恒温式热量计测定煤炭发热量的方法与步骤,熟练掌握各项校正方法。
二、实验原理
称取一定样的煤样放入氧弹。氧弹充人氧气后浸没在盛水的内筒中,点火使煤样完全燃烧,根据氧弹周围的水温升高值,计算煤的发热量。实际上煤样燃烧释放的热量,不仅使内筒水温升高,还使氧弹本身,内筒、插入内筒的搅拌器和温度计等组成的热量系统吸热升温,此外,恒温式热量计的内外筒之间还存在热交换。因此,必须经过一定量的校正后,方可计算出煤样在氧弹中燃烧所放出的热量。
三、仪器设备和试剂
(1)热量计:恒温式热量计包括以下主件和附件。
1氧弹:由耐热耐腐蚀的镍铬或镍铬合金钢制成。○
2内筒:紫铜黄铜或不锈钢制成。内筒盛水2000~3000ml,能浸没氧弹(进出气阀和点火○
电极除外)为准。内筒外表面应该电镀抛光,以减少内外筒之间的辐射传热。
3外筒:为金属制成的双壁容器,装有盖。外筒底部设有绝缘支架,以便放置内筒。○
4搅拌器:螺旋桨式,转速以400~600r/min为宜,搅拌率应使在热容量标定时,由点火倒○
终点的时间不超过10min,同时又要避免过多的搅拌热(当内、外筒和室温保持一致时,连续搅拌10min钟,所产生的热量不应超过120J)。
(2)温度计:精密温度计或贝克曼温度计,分度值均为0.01°C此外,也可以使用测温
准确度达到0.002C的数字式精密温度计。
(3)温度计读数放大镜和照明灯:为了使温度计读数能估计到0.001C,需要一个大约
5倍的放大镜。通常放大镜装在镜筒中,筒的后部装照明灯,可以照明温度计的刻度。镜筒可沿垂直方向向上、下移动,可以观测温度计水银柱的位置。
(4)振荡器:电动振荡器,用于在读取温度前震荡温度计,以克服水银柱和毛细管间
的附着力。如无此装置,也可用套有较胶皮管的玻璃棒等敲击温度计。
(5)燃烧皿:鉑制品或镍铬钢制品。规格为高17mm,上部直径为25~26mm,底部直径
为19~20mm,厚0.5mm。由其他合金钢或石英制的燃烧皿也可以使用,但必须保证试样燃烧完全,而本身又不受腐蚀和产生热效应为原则。
(6)压力表和氧气导管:压力表应由两个表头组成,一个指示氧气瓶中的压力,另一
个指示充氧时氧弹的压力。表头上应装设减压阀和保险阀。压力表每年至少经计量机关检定一次,以确保指示正确和操作安全。
(7)点火装置:点火采用12~24伏的电源。点火电压应预先实验确定。其方法是:接
好点火线,在空气中通电实验。熔断法点火时,调节电压使点火丝在1-2s内达到暗红,电压调节好后,实验时应准确测定电压、电流和通电时间,以便计算电能产生的热量;若采用棉线点火,在遮火罩以上的两电极柱间连接一段直径为0.3mm的镍铬丝,丝的中部预先绕成螺旋状,以便发热集中,调节电压使发热丝在4~5秒内达到暗红,使用时棉线一端夹在螺旋中,另一端通过遮火罩上的小孔搭接在试样上。
(8)压饼机:螺旋式压饼机和杠杆式压饼机,能压制直径10mm的煤饼或饼甲酸饼。模
具和压杆应为硬质钢制成,表面光洁,易于擦拭。
(9)秒表
(10)分析天平:感量0.1mg。
(11)工业天平:最大称量4~5kg,感量0.5g。
(12)氧气:至少99.5%的纯度,不含可燃成分,因此不许使用电解氧,
(13)苯甲酸:经计量机关检定并标明热值的基准量热物质。使用前应在40~50C的温
度下烘烤3~4h.
(14)点火丝:直径0.1mm左右的铁铜镍铬丝或其他已知热值的金属丝。若使用棉线,
则应选用粗细均匀不涂蜡的白棉线。各种点火丝的燃烧热如下:
铁丝6700j/g
镍铬丝6000j/g
铜丝2599j/g
棉线17500j/g
(15)酸洗石棉绒:使用前在800C下灼烧30min。
(16)擦镜纸:使用前先测定其燃烧热,方法是将3~4张擦镜纸,用手团紧,精确称量,放入燃烧皿,按常规方法测量其发热量。取两次结果的平均值作为标定值。
四、实验步骤
(1)在燃烧皿中称取粒度小于0.2mm的一般分析实验煤样0.9~1.1g(准至0.0002g)。对于燃烧时易飞溅的的试样,可用已知质量和发热量的的擦拭纸包紧,或在压饼机中压成饼并切成2~4mm的小块使用。不易燃烧完全的试样,可以在燃烧皿的底铺上一个石棉垫圈,或用石棉绒做衬垫。若用石英燃烧皿则不需任何衬垫。如果加衬垫后仍然燃烧不完全,可提高充氧压力至3.0~3.2mpa,或用已知质量的和发热量的的擦镜纸包裹试样并用手压紧,放入燃烧皿。
(2)取一段已知质量的点火丝,将两端分别接在两个电极柱上,注意与式样保持良好接触或微小距离(对飞溅和易燃煤样)。切勿使点火丝接触燃烧皿,以免形成短路致使点火时失败,甚至烧毁燃烧皿。同时还应防止两极间及燃烧皿与另一电极间的短路。
在非熔断式点火情况吸下用棉线点火时,把已知质量的棉线的一端固定在点火导线上,;另一端搭在式样上。
(3)将10mL蒸馏水注入氧弹,小心拧紧氧弹盖,接上氧气导管,开始充氧,直到氧弹压力达2.6~2.8MPa。充氧时间不得超过30s。当钢瓶氧压力降至5.0MPa以下时,充氧时间可酌量延长;降至4.0MPa以下时应更换氧气。
(4)向内筒加入一定量的蒸馏水(应与热容量标定时内筒水量相同,相差不大于0.5g),须使氧弹盖的顶面(不包括突出的氧气阀和电极)淹没在水面以下10~20mm。
内筒中加入的水量最好用称量法确定。若采用容量法,则需对温度进行补正。注意恰当调节内筒水温,使终点时内筒温度比外筒高约1K,使至终点时内筒温度出现明显下降。外筒温度应尽量接近室温,相差不得超过1.5K。
(5)将氧弹放入已加水的内筒,若氧弹内无气泡逸出,表明气密性良好,即可将内筒放置在外筒的绝缘架上;如果有气泡出现,则表明漏气,应查明原因,加以纠正,重新充氧。接上点火电极插头,装上搅拌器和温度计,盖上外筒盖。温度计的水银球应对准杨弹主体(进出气阀和电极除外)的中部。温度计不得接触氧弹和内筒。在靠近温度计的露出水银柱的部位另悬一支普通温度计,用以测定露出柱温度。
(6)开动搅拌器,5min后开始计时和读取内筒温度(t0)并立即点火。同时记下外筒温度(tj)和露出柱温度(te).外筒温度至少读到0.05K,内筒温度借助放大镜读到0.001K。读取温度时,视线、放大镜中线和水银柱顶端应位于同一水平线上。每次读数前,应开启振动器振动3~5s。
(7)观察内筒温度(注意在点火后20s不得将身体任何部位靠近热量计上方),如在30s内温度急剧上升,表明点火成功。点火后1min40s时读取一次内筒温度(t1ˊ40"),读准到0.01K。
(8)接近终点时(一般点火到终点时间为8~10min)每个1min读取一次内筒温度。读数前开启振荡器,并读准到0.001K。以第一个下降温度作为终点温度(tn)。实验主要阶段到此结束。
(9)停止搅拌,取出内筒和氧弹,开启氧弹上的放气阀,放出燃烧废气。打开氧弹,仔细观察氧弹和燃烧皿内部,如发现试样燃烧不完全的迹象或有炭黑存在,则实验应作废。
(10)金属丝点火时,找出未烧完全的点火丝,量出长度,并计算实际消耗量。
(11)需要时用蒸馏水充分冲洗氧弹内各部分、放氧阀、燃烧皿内外和燃烧残渣。将全部洗液(约100mL)收集在烧杯中,供测定弹筒洗液硫量之用。
五、实验记录和结果计算1、实验记录表:煤炭发热量的测定
煤样编
号
煤样质
量/g
露出柱
温度/℃
基点温
度/℃
点火时外筒温度/℃热容量/E常数K常数AnNaOH标
液浓度
/mol?
L-1
时间
/min
3
4
5内筒温度/℃时间/min678
测定人:
2、结果计算
1温度计刻度校正:根据鉴定证书中所给的修正值(时用贝克曼温度计时称为(1)校正:○
毛细孔径修正值)校正点火温度t0和终点温度tn,再由校正后的温度(t0+h0)和(tn+hn)求出温升。其中h0和hn分别代表t0和tn的刻度修正值。
2贝克曼温度计平均分度值的校正:平均分度值就是温度计刻度改变1K(作毛细孔径修正○
后)时,代表的实际温度的改变数。当贝克曼温度计的基点温度改变时,水银球及其相连的毛细管中的水银量随之改变,所以分度值也随之改变。另外,温度计浸没深度和露出柱水银所处的温度不同,分度值也有所改变。因此,必须对分度值进行校正。
在热容量标定和发热量测定中,温度计的浸没深度与检定时可能不同,但在标定热容量和测煤的发热量时,温度计的浸没深度是一致的,对分度值的影响可以互相抵消,不必校正。基点温度变化和露出柱温度变化对贝克曼温度计分度值的影响按下式计算:
H=H0+0.00016(ts-te)
式中H——平均分度值;H0——基点温度下对应于标准露出柱温度的平均分度值(由测定证书中查得),成为标准分度值;ts——基点温度对应的标准露出柱温度(由测定证书中查T0/℃T1ˊ40"℃tn/℃St,ad/%NaOH溶液耗量/mL内筒温度/℃时间/min91011审定人:Mad/%Aad/%Qb,ad/j.g-1Qgr,ad/j.g-1Sb,ad=时间/min01min40s2内筒温度/℃内筒温度/℃
得),℃;te——实验中的实际露出柱温度,℃;0.00016——水银对玻璃的相对膨胀系数。平均分度值计算示例:某贝克曼温度计测定证书给出平均分度值如下:
基点温度/℃
10
20
30
…标准露出柱温度/℃16182022…校准平均分度值0.9900.9950.9991.003…
已知某次测定中,基点温度为22.22℃,露出柱温度为24.20℃,求平均分度值。
解:查平均分度值表,没有基点温度为22.22℃似的参数,可由内插法进行计算:ts=20+[(22-20)/(30-20)]×(22.22-20)=20.44℃
H0=0.999+[(1.003-0.999)/(30-20)]×(22.22-20)=0.9999
则H=H0+0.00016(ts-te)=0.9999+0.00016(20.44-24.20)=0.9993
3冷却校正:在实验过程中,恒温式热量计的内、外筒之间始终存在着热交换,对此热量○
应予以矫正。方法是将内筒水的温升加上校正值C,C称为冷却校正值。
C=(n-a)vn+av0
式中C——冷却校正值,K;n——由点火到终点的时间,min;a——当Δ/Δ1'40"≤1.20时,a=Δ/Δ1'40"—0.10;当Δ/Δ1'40">1.20时,a=Δ/Δ1'40";Δ——总温升,
Δ=tn-t0,K;Δ1'40"——点火后1min40s时的温升,Δ1'40"=t1'40"-t0,K;tn=——终点时内筒温度,℃;t0——点火时内筒温度,℃;t1'40——点火后1min40s时内筒温度,℃;v0——点火时内筒降温速度,K/min;vn——终点时内筒降温速度,K/min;其中v0=K(t0-tj)+Avn=K(t0-tj)+A
K——热量计的冷却常数,A热量计的综合常数,K/min;
tj——外筒温度(若内筒温度采用贝克曼温度计测定,tj指外筒实际温度减去基点温度,下同)。
4点火热量的校正○
点火热包括点火电能热和点火丝燃烧热。
点火电能热(J)=电压(V)×电流(A)×时间(s)
在熔断式点火法中,点火丝燃烧热应由实际消耗量计算;在棉线点火法中,要预先测定1根棉线的燃烧热(可将棉线裁成长度相等的短线,取其中几根,按煤的发热量步骤测定,求出每根棉线的热值)。
1弹筒发热量的计算:(2)发热量的计算:○
Qb,ad={E·H·[(tn+hn)-(t0+h0)+C]-(q1+q2)}/m
式中Qb,ad——空气干燥基弹筒发热量,J/g;E——热量计的热容量,J/℃;
q1——点火热(点火电能热和点火丝燃烧热之和),J;q2——添加物(如包纸等)产生的热,J;m——煤样的质量,g;其余符号同前。○2高位发热量的计算:
Qgr,v,ad=Qb,a-(94.1Sb,ad+a·Qb,ad)
式中Qgr,v,ad——空气干燥基恒容高位发热量,J/g;
Sb,ad=弹筒洗液中硫占试验煤样的的百分比,%;a——硝酸生成热校正系数,
当Qb,ad≤16.7kj/g,a=0.0010,
当Qb,ad>25.10kj/g,a=0.0016,
当16.7kj/g<Qb,ad≤25.10kj/g,a=0.0012,
加助燃剂时,应按总释热计;94.1——煤样中每1%硫生成硫酸的热校正值,j/g。
在需要用弹筒洗液硫的情况下,将洗液煮沸1~2min,取下稍冷,以甲基红作指试剂,用NaOH标准溶液进行滴定,求出洗液中总酸量,按下式求Sb,ad。
Sb,ad=(c·V/m-aQb,ad/59.8)×1.6
式中c——氢氧化钠标液的浓度,mol/L;V——氢氧化钠标液耗量,mL;
59.8——1mmol硝酸的生成量,g;1.6——换算为硫的系数。
(3)发热流量测定结果的表达:弹筒发热量和高位发热量的结果计算至1J/g。取高位发热量的的两次重复测定的平均值,按数字修约至最接近10J/g的倍数,以kJ/g的形式报出。
六、精密度高位发热量同一化验室重复性限Qgr,v,ad/J·g-1
120不同化验室再现性临界Qgr,v,ad/J·g-1300
七、仪器常数和热容量的标定:仪器常数K和A、热容量E,通过同一实验进行标定。方法如下
(1)在不加衬垫的燃烧皿中称取经过干燥并压成饼的苯甲酸0.9~1.1g(准至0.0002g)。苯甲酸应预先研细,在盛有浓硫酸的干燥器中干燥3d或在60~70℃烘箱中干燥3~4h,冷却后压成饼。
(2)按照发热量测定步骤准备氧弹和内、外筒。搅拌5min后准确读取一次内筒温度(T0),经10min再读取一次内筒温度(t0),然后按发热量测定步骤点火,记下外筒温度(tj)和露出柱温度(te),延续到终点温度(tn),然后再继续搅拌10min并记下内筒温度(Tn),实验即结束。注意检测氧弹,如有炭黑,实验应予作废。
(3)K和A的计算:根据所测得数据,按下面的方程组求解K和A
(T0-TN)/10=K[(T0+t0)/2-tj]+A(tn-Tn)/10=K[(Tn+tn)/2-tj]+A
K和A应取不少于5次测值的平均值。
(2)热容量E的计算
E=(Q·m+q1+qn)/H[(tn+hn)-(t0+h0)+C]
式中Q——苯甲酸的热值
m——苯甲酸的质量
qn——硝酸的生成热,qn=Q·m·0.0015,J;C——冷却校正值,K;其余符号同前。
热容量的标定应进行5次重复试验,计算5次重复测值的平均值和相对标准差(计算方法见附录),其相对标准差应小于0.20%‘;若超过,补做一次实验,取符合要求的5次结果的平均值,修约至1J/K作为热容量。如还不能满足要求,表明仪器有故障,应排除故障后,重新标定热容量。热容量标定后的有效期为3个月,过期需复查。如果中途更换贝克曼温度计、弹筒盖等大部件,应重新标定热容量。
八、注意事项
(1)充氧和放气应缓慢进行。充氧时间可不应少于30s,放气时间不应少于60s。
(2)金属点火丝不得与燃烧皿接触,以防短路。
九、思考题
(1)实验前为什么要在弹筒内加入10mL蒸馏水?
(2)为什么要进行冷却校正?
(3)为什么要对贝克曼温度计做平均分度值的校正?
(4)什么是基点温度?如何根据实验条件进行调整?
十、附录
重复测定值相对标准差的计算S=√﹛∑X2i-[(∑Xi)2]/n﹜/(n-1)相对标准差=(S/X平均)×100
式中Xi——苯甲酸燃烧实验中热容量值或发热量测定值;X——苯甲酸燃烧实验结果的平均值。
0.2℃或>