固(液)态可燃物质发热量测定实验指导书

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饼机将煤样压成饼并切成 2~4mm 的小块后使用。 不易燃烧完全的煤样 （无烟煤、 高灰低热值煤以及焦炭等） ，必须在坩埚底部铺一层石棉垫，或用石棉绒做衬底 （先在皿底铺一层石棉绒，然后用手压实） 。如仍燃烧不完全，可提高充氧压力 到 3.2Mpa；或先称出已知热值的擦镜纸质量，然后在擦镜纸上（折成双层或三 层）称出煤样的质量（0.7~0.8g）和适量的标准苯甲酸（约 0.2~0.4g） ，混匀后用 擦镜纸包紧，放在铺有石棉绒的坩埚中燃烧。 取一段已知质量的点火丝，把两端分别接在两个电极柱上，保持良好接触。 把盛有试样的坩埚放在支架上，调节下垂的点火丝与试样接触（对难燃烧的煤如 无烟煤等） ，或保持微小距离（对易燃或易飞溅的煤） ，并注意勿使点火丝接触坩 埚，以免形成短路，导致点火失败，甚至烧毁坩埚或支架。同时还应注意防止两 电级间以及坩埚同另一电极间的短路。 往氧弹中加入 10ml 蒸馏水，小心拧紧氧弹盖。注意避免坩埚和点火丝的位 置因受震动而改变。往氧弹中缓缓充入氧气，直到压力达 2.8~3.0MPa。充氧时 间不得少于 15s 。如果不小心充氧压力超过 3.3MPa 应放掉氧气后，重新充至 3.2MPa 以下。当钢瓶中氧气压力不足 5.0MPa 时，充氧时间应酌量延长，不足 4.0MPa 时，应更换新的氧气钢瓶。 2、称量内筒水：每次试验时的用水量应与标定仪器热容量时的用水量一致 （本系统为 2000g，相差 1g 以内） 。水量最好用称重法测定。如用容量法量水， 必须对温度变化进行补正。 把装好水的内筒放在外筒中的绝缘支架上，再把氧弹小心地放入内筒（中间 隔有氧弹座） ，并检查氧弹的气密性。如有气泡出现，表明氧弹漏气，应找出原 因，加以纠正，重新充氧。然后接好点火线、搅拌线和温度计，并盖上外筒的盖 子。温度计和搅拌器均不得接触弹筒和内筒。 3、开启测量系统： （1）开电源：按顺序打开热量计控制箱、打印机、显示 器、计算机电源。 （2）双击桌面 Rzg 实验程序图标，进入测试软件。 4、调节内外筒水温：点击“水温调节”菜单，按“开始”按钮后，提示“请 将测温探头放入外桶” ，将测温探头放入外筒测温孔后，按“确定” ，系统自动测 量外筒温度。在外筒温度稳定后，系统提示“请将测温探头放入内桶，并调节水 温” ，这时将测温探头放入内筒并轻轻搅动，采用加冰或加热水的方法，使内筒 水温比外筒水温约低 1k。 （内筒水的最初温度应稍底于外筒温度并能使试验终期
f Qdt
K (T T0 t ) gb ( KJ / kg ) G
式中 G——分析基煤样质量（ g） K——量热计的热容量
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T、 T0 ——主期最终和初始温度（℃） g——引火丝的燃烧热（J/g） b——实际燃烧掉的引火丝的质量（g）] 2、高位发热量 试样在氧弹内燃烧（纯氧、高压）时，硫元素形成硫酸，空气及试样中的氮 则形成部分硝酸，它们都能放出热量。而试样空气中燃烧则不能产生这部分热 量。经过校正后的发热量称高位发热量。
固（液）态可燃物质发热量测定 实验指导书
一、实验目的 1、了解固（液）态燃料发热量的测定方法。区别弹筒发热量、高位发热量 和低位发热量。 2、掌握实验技术，实测量热计系统热容量或试样的发热量。 二、实验原理 燃料的发热量在氧弹热量计中进行测定。一定量的分析试样，在充有过量氧 气的氧弹内燃烧。完全燃烧后所放出的热量经器壁传给水，使水的温度升高。由 水的重量和水温的变化，可以计算出试样燃烧时放出的热量。 氧弹热量计的热容量通过在相似条件下燃烧一定量的基准量热物苯甲酸来 确定。根据试样点燃前后量热系统产生的温升，并对点火热等附加热进行校正后 即可求得试样的弹筒发热量。 从弹筒发热量中扣除硝酸形成热和硫酸校正热（硫酸与二氧化硫形成热之 差）后即得高位发热量。 对燃料中水分（燃料中原有的水和氢燃烧生成的水）的气化热进行校正后求 得燃料的低位发热量。 实际测试中，恒温式热量计的内、外筒水温，在试验过程中经常存在差别， 因而造成内、外筒间的热交换。另外，搅拌产生的热量也使内筒温度发生变化。 这些热量变动的最终结果都将影响测得的温升。在绝大多数情况下都使温升偏 低，这种对温升的影响通常称为冷却作用。为了保证发热量测定结果的准确性， 在 计 算结 果时 要 进行 冷却 校正 。冷 却 校正 公式 中， 最 常用 的有 瑞一 方 （Regnault-Pfaundler）公式、罗一李公式（中国标准采用的近似冷却校正公式） 、 奔特（Bunte）公式。由于公式不同，其测温程序也略有不同。 其中奔特公式计算如下
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WGR 固（液）态燃料热值测定仪连接图
对其它煤种为 0.0015。 折算成应用基
y f Qgw Qgw
100 W y 100 W f
式中 W y ——应用基全水分（%）
W f ——分析基水分含量（%）
3、低位发热量 在氧弹内燃烧产生的水蒸汽被凝结成水，它将释放气化潜热，而在空气中燃 烧，水蒸汽随烟气带走。经校正后的发热量称低位发热量。
y y Qdw Qgw 25.12(9 H y W y )
式中 Hy ——应用基的氢含量（%） Wy ——应用基的水分含量（%） 六、思考题 1、弹筒发热量、高发热量及低发热量区别？ 2、影响氧弹测热计测定准确性的因素有哪些？ 3、量热计的热容量的物理意义怎样理解？如何确定？ 4、对本实验的改进意见？
f f f f Qgw Qdt (94.2S dt Qdt )( KJ / kg )
f 式中 S dt ——分析基硫含量（%）
94.2——每 0.01g 硫（相当于 1g 燃料中含 1%的硫）形成的二氧化硫生 成硫酸的生成热与硫酸的溶解热之和（J）
——硝酸的生成热和溶解热的修正系数。对无烟煤和贫煤为 0.001，
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的温度比外筒高 1k 左右，内、外筒终期的过大温差将导致过大的冷却校正而引 起误差。发热量过低的试样温升达不到 1k 或 1.5k 时，内筒水的初始温度不要求 一定要低于外筒温度，只要终点温度能超过外筒温度 0.5~1.0k，以便终点时有明 显下降即可） 。 5、系统设置：点击“系统设置” ，对系统进行相关设定。选择做发热量还是 热容量，输入热容量值，输入含硫量、选择是否打印等。当我们设置好以后，选 择“存盘退出” ，这时程序将所修改的数据自动存盘，以便实验测试时调用并退 回主菜单。如果“选择硫”使用“弹筒硫”时，输入 NaOH 的毫升数将在做完实 验后进行，以便实验的操作正确。 6、实验测试：点击“试验测试， ” （当不需要对“系统设置”进行修改时 可直接进入“试验测试” ）根据提示输入各参数后开始实验。系统将自动完成测 试、计算、画图等工作。如不能持续实验，则必然有环节出现故障，请及时报告 指导教师。 7、实验结束：如设置为“自动打印” ，则实验结果会自动的打印出来，若为 “不打印”则需双击“不打印” ，才能打印出来。 取出温度计， 放在外筒温度计插孔上。 打开主机的盖子， 从内筒中取出氧弹。 开启放气阀，放出燃烧废气。放气完毕后，仔细观察弹筒和坩埚内部，如有试样 燃烧不完全的迹象或有炭黑存在，试验应作废。 用蒸馏水冲洗弹内各部分、 放气阀和坩埚。 若要根据弹筒洗液来确定硫含量， 则把全部洗液（共约 100ml）收集在一个烧杯中，以供测硫用。具体方法为：把 洗液煮沸 1~2min，取下稍冷后，以甲基红（或相应的混合指示剂，用氢氧化钠 标准溶液滴定，以求出洗液中的总酸量，输入氢氧化钠标准溶液的用量，则程序 自动算出燃料中硫的含量） 。 五、实验数据处理 本实验数据处理公式为： 1、弹筒发热量（分析基）
t
V V1 m V1 r 2
t ——热量计与周围环境的热交换校正值
V、V1 ——初期和末期每半分钟温度平均变化 m——主期中每半分钟温度上升不小于 0.3℃的间隔数。第一个间隔不管温
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度升高多少都计及 m 中； r——主期中每半分钟温度小于 0.3℃的间隔数 整个测试分为三个阶段： 1、初期（试样燃烧前） ：观察和记录周围环境与热量计体系在试验开始温度 下的热交换关系。 2、主期（试样燃烧） ：在初期的最末一次读取温度的瞬间，电扭自动点火， 记录温度由上升直至下降的第一次温度为止。 3、末期：这一阶段的目的和初期相同，是观察试验终了时的热交换关系。 三、实验仪器及材料、试剂 1、氧弹量热计：热容量约 10000J/k 2、氧气瓶及氧气表 3、电子分析天平：感量 0.1mg 4、点火丝：镍铬丝热值：6000J/g 5、压饼机 6、电热干燥箱 7、计算机及打印机 8、数据采集器及测试计算软件 9、标准热值苯甲酸 系统仪器连接如附图 其中，氧弹：是一个园柱形厚壁不锈钢筒，带有弹盖。弹盖上装有进气管， 以便向氧弹输送氧气。另装有出气管，以便排出废气。盖中央还装有一根与盖绝 缘的金属棒，棒的下端有一水平圈，放置坩埚。 量热容器简称内筒，是轻金属制成薄壁园筒容器。用于放置氧弹和搅拌器。 盛以一定量的水，氧弹置于水中。 量热器外壳是一个双层壁的容器， 夹层中充有水。 外壳上有盖； 试验时盖上。 搅拌器由搅拌马达带动，用以均匀实验时内外筒水温。 四、实验步骤 1、试样准备：用电子天平精确称取粒度小于 0.2mm 的试样 1g 左右（实测 时，可预估燃料发热量，结合系统热容量使实验时系统总温升在 2℃左右） 。燃 烧时易飞溅的煤样，可先用已知热值和质量的擦镜纸包紧再进行测试，也可用压