实验一 燃料发热量的测定实验

实验一 燃料发热量的测定实验
一、 预备知识
单位燃料完全燃烧后所放出的热量称为发热量，又叫热值，它是衡量燃料质量优劣的重要指标之一。

燃料发热量可用氧弹量热计直接测定。

二、 实验目的
1. 了解氧弹热量计的构造和使用，掌握燃料热值测定原理和方法。

2. 测定燃料的发热量。

三、 实验设备
本实验采用XRY-1A 型数显氧弹热量计，其构造见图1，氧弹的构造见图2。

1 玻璃管温度计
2 搅拌电机
3 温度传感器
4 翻盖手柄
5 手动搅拌柄
6 氧弹体
7 控制面板
图1 氧弹热量计构造图
图2 氧弹结构
四、 实验原理
将已知量的燃料置于密封容器（氧弹）中，通入氧气点火使之完全燃烧，燃料所放出的热量传给周围的水，根据水温升高度数计算出燃料热值。

测定时，除燃料外，点火丝燃烧，热量计本身（包括氧弹、温度计、搅拌器和外壳等）也吸收热量。

此外量热计还向周围散失部分热量，这些计算时都应考虑加以修正。

热量计系统在实验在条件下，温度升高1℃所需要的热量称为热量计的热容量。

测定之前，先使已知发热量的苯甲酸（量热计标准物质、热值为26466J/g ）在氧弹内燃烧，标定热量计的热容量K 。

设标定时总热效应为Q ，测得温度升高为t ∆，测得热容量为/K Q t =∆。

热量计的热容量已由实验室已经测得15155/K J =℃，同学可不必再测。

测定时，再将被测燃料置于氧弹中燃烧，如测得温度升高x t ∆，则燃烧总效应为
x Q K t =⨯∆。

再经进一步修正计算出燃料的热值。

具体计算方法如下：
1. 热量计的热容量K 值的计算：
1122
0()n Q M Q M K t t θ
+=
-+∆
式中：K ——热量计的热容量，J/℃；
Q 1——苯甲酸（量热计标准物质）的热值为26466J/g ； M 1——苯甲酸的净重量，g ； Q 2——点火丝的热值为6000J/g ； M 2——点火丝的净重量，g ； t 0和t n ——主期初温和末温，℃；
θ∆——量热体系与环境的热交换修正值，℃；计算方法如下： 1
001
0()2n n n i n n n V V t t t n nV θθθθ--+∆=+-+-∑
其中：V 0和V n ——初期和末期的温度变化率，℃/30s ； θ0和θn ——初期和末期的平均温度，℃； n ——主期读取温度的次数； t i ——主期按次序温度的读数。

2. 计算燃料燃烧的氧弹热值 n 022
(t t )K Q M Q G
θ⋅-+∆-=
式中：Q ——试样燃料的氧弹热值，KJ/Kg
G——试样重量，g
五、实验步骤
1. 实验准备
a. 燃料准备
每次测定柴油0.6~0.8克，精确至0.0002克。

b. 点火丝
直径约0.1mm镍铬丝，长80~100mm，再把等长的10~15根点火丝同时放在分析天平上称量,计算每根点火丝的平均重量。

c.氧气
准备纯度为99.5%的工业氧气用于氧弹内，禁止使用电解氧。

2.操作步骤
a. 先将热量计外筒装满水（与室温相差不超过0.5℃的水），试验前用外筒搅拌器（手拉式）将外筒水温搅拌均匀。

b. 称取柴油0.6~0.8克，再称准至0.0002克放入坩埚中。

c. 把氧弹的弹头放在弹头架上,将盛有试样的坩埚固定在坩埚架上，将1根点火丝的两端固定在两个电极柱上，并让其与试样有良好的接触(点火丝与坩埚壁不能相碰)，然后，在氧弹中加入10ml蒸馏水，拧紧氧弹盖，并用进气管缓慢地充入氧气直至弹内压力为2.5~3.0MPa大气压为止，氧弹不应漏气。

d. 把上述氧弹放入内筒中的氧弹座架上,再向内筒中加入约3000克(称准至
0.5克)蒸馏水(温度已调至比外筒低0.2~0.5℃左右)，水面应至氧弹进气阀螺帽高度的约2/3处，每次用水量应相同。

e. 接上点火导线，并连好控制箱上的所有电路导线，盖上胶木盖，将测温传感器插入内筒，打开电源和搅拌开关，仪器开始显示内筒水温，每隔半分钟蜂鸣器报时一次，实验开始读数。

f. 实验读数
实验读数分为三期:初期,主期和末期,三个期互相衔接.
初期:由读数开始至点火为初期,用以记录和观察周围环境与量热计在实验开始温度下热交换的关系,以求得散热校正值.初期内半分钟记录温度一次,直至得到10个读数为止.
主期:从第10个读数开始,在此阶段燃烧试样所放出的热量传给水和量热计,并使量热计设备的各部分温度达到平衡.
当记下第10次时，同时按“点火”键，点火指示灯亮,随之在1~2秒内熄灭
表示点火完毕,测量次数自动复零。

以后每隔半分钟贮存测温数据共31个，第1个读数作为主期初温t0，第一个开始下降的温度读数作为主期末温t n，到开始下降的第一个温度读数为止为主期。

末期:这一阶段的目的与初期相同,是为了观察实验终了温度下热交换的关系.主期的最后一个温度读数t n作为末期的第一个读数,此后仍每半分钟读取一次温度读数,至第11次读数,末期结束,读数也结束，按“结束”键表示结束试验。

g. 关闭搅拌开关和电源开关，拔出测温传感器探头，打开热量计盖（注意：先拿出传感器，再打开水筒盖）,取出氧弹并擦干。

用放气阀小心放掉氧弹内的氧气，(切不可先拧开氧弹盖),放出废气,响声停止后再拧开盖,检查弹内与弹盖,若有试样燃烧完全，试验有效，取出未烧完的点火丝称重。

若有试样燃烧不完全，则此次试验作废。

h. 将内筒的水倒掉，用蒸馏水洗涤氧弹内部及坩埚并擦拭干净，将弹头置于弹头架上。

六、实验数据
1. 记录和计算：
实验设备名称：设备编号：室温：℃实验温度：℃Ni-Cr合金丝长：cm剩余Ni-Cr合金丝长：cm试样质量：g
表1测量实验记录（℃）
2. 燃料发热量的计算
七、实验注意事项
1. 氧弹内使用纯度为99.5%的工业氧气，禁止使用电解氧。

2. 保持仪器表面清洁干燥，不可让水流入仪器，引起电路板损坏。

尤其是外筒不能加得过满以免搅拌时，水溢出造成电路板损坏。

八、思考题
1.氧弹中为什么要放入10ml蒸馏水，多放或少放会带来什么问题？。