《煤的发热量测定方法》课件
煤的发热量的测定
实验八 煤的发热量的测定 一、实验目的 1 掌握“氧弹法”法测定煤的发热量的原理及方法。
2 掌握本法测定煤的发热量的条件。
二、实验原理 取一定量的分析煤样在充满高压氧气的弹筒(浸没在装一定质量的水的容器——俗称内筒)内完全燃烧,生成的热被水吸收,水温升高,由水升高的温度,计算样品的发热量。
三、仪器及设备 测定发热量的仪器称为“量热计”,其结构如图1所示。
量热计型号很多,根据水套温度的不同控制方式,可分成两种类型的量热计。
恒温式:以适当方式使外筒温度保持恒定不变,以便用较简便的计算公式来校正热交换的影响;绝热式:以适当方式使外筒温度在试验过程申始终与内筒保持一致,因而消除热交换。
量热计应安置在完全不受阳光直射的单独房间内,室温稳定在15~35℃之间。
试验时应尽量保持温度恒定,每次测定的室温变化不应超过1℃。
量热计主要部件如下: 1 氧弹 用优质不锈钢制成(其结构见图2)。
弹筒容积为250~300mL ,经9.81×106Pa 水压试验证明无问题后方能使用。
氧弹针形阀不仅供充氧、抽气、排气用,同时又是点火电极一端,另一电极为弹体本身,两电极间采用聚四氟乙烯绝缘。
2 内筒 用优质不锈钢板制成,结构如图3所示。
内筒的装水量为2000~3000mL ,应能浸没氧弹。
内筒内侧的半圆形竖筒为搅拌器室。
内筒置于外筒内,与外筒间距10mm ,底部有绝缘支柱支撑。
内筒外表面应光亮,避免与外筒间的辐射作用。
3 外筒 由不锈钢板制成的夹层筒,外壁呈圆形。
夹层中充水并使水温保持恒定。
内表面也应光亮,避免辐射作用。
外筒有两个半圆形的胶木盖,盖上有孔,以插入温度计、搅拌器等。
设用自动恒温装置,控制水温在测试过程中稳定不变(±0.1℃)。
4 搅拌器 搅拌内筒中的水,使样品燃烧生成的热尽快、均匀地分散。
搅拌器是螺旋浆式,用马达带动,转速一般为400~600转/分。
螺旋浆与马达之间用绝热材料连接,避免传热。
《煤的发热量测定方法》
1.2、恒温式热量计 (1)外筒温度在试验过程中始终保持恒定,内外
筒间存在温差,即存在热交换,需要进行冷却校 正。 (2)操作和计算复杂,但仪器结构简单,容易维 护。 (3)保持外筒恒温方法有两种,一是采用大容量 的外筒并加绝热层,使其少受室温变化影响,称 为静态式。国家标准规定,盛满水的外筒容量应 不小于热容量的5倍(通常12.5L的水量可以满足 外筒恒温的要求);二是使用自动控制装置,称 为自动恒温式。自动控温装置的灵敏度应能达到 使点火前和终点后内筒温度保持稳定(5min内温 度变化平均不超过0.0005 K/min);在一次试验的 升温过程中,内外筒间热交换量应不超过20J。
2、手动、半自动和全自动热量计 根据热量计控制方式不同,热量计可分为
三类:经典(手动)热量计、半自动热量 计和全自动热量计。经典(手动)热量计 采用精密水银温度计测温,实验过程中所 有操作包括数据记录和结果计算均由人工 完成。半自动热量计采用数字量热温度计 测温,热量计自动记录和计算。全自动热 量计采用数字温度计,除样品称量和氧弹 安装由人工完成外,其它所有操作均自动 完成。
第二节、发热量的三种状态及其相 互关系
一 、燃烧条件与发热量的关系 燃料在氧弹内燃烧的发热量与燃料在空气中或 在工业锅炉内燃烧的发热量是不同的。 在下氧:弹内,燃料可燃元素的燃烧产物及其状态如 C液在—)空;C气ON2中—(,H气N燃)O料3;(稀完H—溶全H液燃2)O烧。(后液,)燃;料S可—燃H2元SO素4(稀的溶燃 烧产物及其状态如下: CN在——工CN业O2(2锅气(炉)气。内),;燃H—料H可2O燃(元液素)的;燃S烧—产SO物2(及气其)状; 态如下: CN——CNO22((气气)。);H—H2O(气);S—SO2(气);
第一节、发热量测定基本原理
煤的发热量测定
煤的发热量测定方法GB/T213-2008代替GB/T213-2003 (2008-07-29发布、2009-05-01实施)适用于泥煤、褐煤、烟煤、无烟煤、焦炭、碳质页岩等固体矿物燃料及水煤浆1.发热量的测定原理是什么?答:将单位质量的试样放在充有过量氧气的氧弹内燃烧,放出的热量被一定量的水吸收,根据水温的升高来计算试样的发热量。
要准确测得发热量需要解决两个问题:①、要预知仪器热容量;即量热系统温度升高1℃所吸收的热量,一般用基准物苯甲酸标定仪器来解决;即试样燃烧后释放出的热量不仅被水吸收,还会被氧弹本身、水筒、搅拌器和温度计吸收。
②、量热系统与外界的热交换问题,可通过控制水套温度或校正量热系统与外界的热交换来解决。
③、测定过程中引入额外热量校正问题。
主要有搅拌热、点火热、添加热。
发热量的测定由两个独立的试验组成:①热容量标定,②试样的燃烧试验;试验过程分初期、主期(燃烧反应期)和末期。
对于绝热式热量计,初期和末期是为了确定开始点火的温度和终点的温度,对于恒温式热量计,初期和末期作用是确定热量计的热交换特性,以便在燃烧反应主期内对热量计内筒和外筒的热交换进行正确的校正。
2.什么是弹筒发热量?什么是高位发热量?什么是低位发热量?答:①弹筒发热量:单位质量的试样在充有过量氧气的氧弹内燃烧,其燃烧后的物质组成氧气、氮气、二氧化碳、硝酸和硫酸、液态水以及固态灰时放出的热量成为弹筒发热量。
②恒容高位发热量:单位质量的试样在充有过量氧气的氧弹内燃烧,其燃烧后的物质组成为氧气、氮气、二氧化碳、二氧化硫、液态水以及固态灰时放出的热量。
恒容高位发热量是由弹筒发热量减去硝酸形成热和硫酸校正热后得到的发热量。
③恒容低位发热量:单位质量的试样在恒容条件下,在有过量氧气中燃烧,其燃烧后的物质组成为氧气、氮气、二氧化碳、二氧化硫、气态水以及固态灰时放出的热量。
恒容低位发热量是由恒容高位发热量减去水(煤中原有的水和煤中氢燃烧生成的水)的气化热后得到的发热量。
煤的发热量测定方法
煤的发热量测定方法
1煤的发热量测定方法
煤是一种重要的可再生能源,主要用于冶炼钢铁和发电,因此煤的发热量是它的重要性质。
一般来说,发热量越大,煤的热值就越高。
由于它具有高热量和低灰分以及便宜和容易获取等特点,使煤被广泛应用于金属冶炼,蒸汽动力和建筑等行业。
煤的发热量测定主要是根据标准《煤炭分析仪器通则》归定的,主要有大气循环法、灼烧法、发泡法和重量法等。
第一种,大气循环法,也称大容积法,是根据热力学法则完成热量测定的方法,它可以测出煤的发热量和灰分的含量。
它的特点是测定快速准确,广泛应用于煤、矿、炭、大自然煤及煤粉中的发热量测定。
第二种,灼烧法,也称容积燃烧法,是一种特殊的燃烧测试方法,通过煤碳灼烧计算煤的发热量。
由于有量热容较大,所测出的发热量参差不齐,数值普遍比实际的低20%至30%。
第三种,发泡法,也称祁灯法,是一种发热量测定法,是根据热量对有机物发生变化来测定发热量的方法,是近年来开发的较新的煤热值测试机。
它的特点是测定结果准确,使用费用低,实验周期短,主要被应用在介观物料中的发热量测试中。
第四种,重量法,它是根据煤热值,通过重量法得到煤热值的一种测定方法,它可以测得煤热值极大、极小及多样化煤样本。
它利用特定煤质量、特定密度发热量精度高,可用于大量样品同时处理,操作简单,但需要比较多的仪器。
以上就是煤的发热量测定的方法,各种测定方法具有不同的特点,其中有较高的准确率。
但是,无论使用哪种测定方法,都要遵循一定的操作规程,小心检查数据,控制误差,以保证测定结果的准确性。
5.4 煤质分析--煤的发热量的测定方法
——系数。 系数。 系数
2.烟煤空气干燥基低位发热量的计算式 .
3.褐煤空气干燥基低位发热量的计算式 .
• Qnet,ad = 100 K2′-(K2′+6)( )(Mad + Aad )′ ( ′ )( 3Vad - 40Mad 系数。 • 式中 K2′——系数。 系数 • 我国主要褐煤矿区的K2′:
5.4.5 自动量热仪法
• 1. 仪器及测定原理
• 自动量热仪基本原理:将对温度变化有敏感作用的铂电阻探头 插入量热仪内,因温度变化引起铂电阻的阻值变化,使精密电 桥输出一模拟电压信号,此信号经放大器放大后,又经A/D 转 换器转换成数字信号,再将数字信号用微机进行处理。它与热 量计配套使用,整个测试过程能自动点火、自动测温、自动显 示及打印出内筒温度变化、计算冷却校正值(恒温式)和最终 结果。 • 自动量热仪的操作步骤中,称样,装氧弹,称量内筒水均与上 述要求相同。然后按照说明书要求安装热量计,输入必要的参 数,测试自动开始。测试结束并打印结果后,核对输入的参数, 确定无误后即可报计算式 . Qnet,ad = K 0′ - 86Mad - 92Aad - 24Vad 式中: 式中: Qnet,ad—— 煤 的 空 气 干 燥 基 低 位 发 热 量 , kcal/kg (1cal = 4.1816 J); ) Mad——煤的空气干燥基水分; 煤的空气干燥基水分; 煤的空气干燥基水分 Aad——煤的空气干燥基灰分; 煤的空气干燥基灰分; 煤的空气干燥基灰分 Vad——煤的空气干燥基挥发分; 煤的空气干燥基挥发分; 煤的空气干燥基挥发分
5.4.3 发热量的种类
• 弹筒发热量:是指单位质量的煤样在充有 弹筒发热量: 过量的氧弹内燃烧,其燃烧产物为氧气、 过量的氧弹内燃烧,其燃烧产物为氧气、 氮气、二氧化碳、硝酸和硫酸、 氮气、二氧化碳、硝酸和硫酸、液态水以 及固态灰时放出的热量。 及固态灰时放出的热量。 • 煤中原有的水和氢元素燃烧生成的水冷凝 在弹筒中,氮被氧化为NO 在弹筒中,氮被氧化为NO2或N2O5,硫被氧 化为SO 它们溶于水也会产生热量。 化为SO3,它们溶于水也会产生热量。因此 煤在弹筒中燃烧要比在空气中燃烧时产生 的热量多,所以又称为“最高发热量” 的热量多,所以又称为“最高发热量”。
第五章 煤发热量的测定
第五章煤发热量的测定第五章煤发热量的测定火电厂是利用煤炭等燃料燃烧产生热量来生产电能的企业。
发热量的高低是煤炭计价的主要依据,是计算电厂经济指标标准煤耗的主要参数,故发热量的测定在发电厂煤质检测中占有特殊重要的地位。
第一节有关发热量的基础知识一、发热量的单位煤的发热量,指单位质量的煤完全燃烧所发出的热量。
热量的单位为J(焦耳)。
1 J =1N・m(牛顿・米)注:我国过去惯用的热量单位为20℃卡,以下简称卡(cal)lcal(20℃)=4.1816 J。
发热量测定结果以MJ/kg(兆焦/千克)或J/g(焦/克)表示。
二、发热量的表示方法煤的发热量的高低,主要取决于可燃物质的化学组成,同时也与燃烧条件有关。
根据不同的燃烧条件,可将煤的发热量分为弹筒发热量、高位发热量及低位发热量。
同时,还有恒容与恒压发热量之分。
(一)弹筒发热量(Qb)(GB/T213-2021定义)单位质量的试样在充有过量氧气的氧弹内燃烧,其燃烧产物组成为氧气、氮气、二氧化碳、硝酸和硫酸、液态水以及固态灰时放出的热量称为弹筒发热量。
注:任何物质(包括煤)的燃烧热,随燃烧产物的最终温度而改变,温度越高,燃烧热越低。
因此,一个严密的发热量定义,应对燃烧产物的最终温度有所规定。
但在实际发热量测定时,由于具体条件的限制,把燃烧产物的最终温度限定在一个特定的温度或一个很窄的范围内都是不现实的。
温度每升高1K,煤和苯甲酸的燃烧热约降低0.4~l.3J/g。
当按规定在相近的温度下标定热容量和测定发热量时,温度对燃烧热的影响可近于完全抵消,而无需加以考虑。
在此条件下,煤中碳燃烧生成二氧化碳,氢燃烧后生成水汽,冷却后又凝结成水;而煤中硫在高压氧气中燃烧生成三氧化硫,少量氮转变为氮氧化物,它们溶于水,分别生成硫酸和硝酸。
由于上述反应均为放热反应,因而弹筒发热量要高于煤在实际燃烧时的发热量。
(二)高位发热量(Qgr)单位质量的试样在充有过量氧气的氧弹内燃烧,其燃烧产物组成为氧气、氮气、二氧化碳、二氧化硫、液态水以及固态灰时放出的热量称为高位发热量。
煤的发热量测定方法-文档资料
a.更换温度计;
b.更换量热仪的大部件,如氧弹头.连接环(密封圈.电 极柱.螺母等小部件不在此列); c.标定热容量和测发热量时的内筒水温相差超过5K; d.量热仪经过较大的搬动。
chs5e
如果量热仪的量热系统没有显著改变,重新标定 的热容量与前一次的热容量相差不应大于0.25%,否 则,应找出原因,解决后再重新标定。
(3)温度单位
开尔文是热力学温标的温度单位,是统一的法定 计量单位。符号为K。 摄氏温度不是法定计量单位,不过目前还允许使 用。符号为℃。 T(开尔文)=273.15+t(摄氏度) 即摄氏温度的0℃,对应热力学温标的温度为
273.15K。而热力学温标的0K,对应摄氏温度的-
273.15℃。
chs5e
chs5e
3.发热量的测定
(1)定义 当要测某种可燃物质的热值时,只需将一定量的 该物质置于量热体系中燃烧,测出量热体系的温升值, 即可算出该物质的热值。 其操作步骤与标定热容量时类似,也要称样、装 样、充氧、测水温等。不同的是点火丝热量和添加物 的热量不是试样燃烧产生的热量,所以要减去。
chs5e
在过量氧气中燃烧,其燃烧后的物质组成为氧气、氮
气、二氧化碳、气态水和固态的灰时放出的热量。其
符号为Qnet,p,ar。
chs5e
注意:
①恒容高位发热量即由弹筒发热量减去硝酸生成
热和硫酸校正热后得到的发热量。
②恒容低位发热量是高位发热量减去水(煤中原
有的水和煤中氢燃烧生成的水)的气化热后得到的发
热量。
(4)量热体系
量热体系是指热容量标定和发热量测试过程中, 试样放出的热量所能达到的各个部件。它们包括内筒 中的水、内筒、氧弹及搅拌器、感温探头浸没在水中 的部分等。
煤炭发热量测定.
煤的发热量测定
• MJ/kg(7000Cal/g)进行折算的。凡释放收到基低位发热量达29.27MJ 的任何燃料,相于1kg标准煤。电厂主要经济指标——发电标准煤耗,就是将 实际用煤根据收到基低位发热量大小按上述规定进行换算的。因此,发热量 不仅是一项重要的煤质特性指标,而且也是重要的工程技术指标和经济指标。 准确测定煤的发热量,对于电厂的安全生产和经济运行具有重要意义。 • 一、基本概念 • 1.发热量的定义与单位 • 单位质量的燃料在特定条件下完全燃烧时产生的热量称为燃料的发热量, 一般以符号Q表示。 • 燃料质量的单位,可用克(g)、千克(kg)和吨(t)表示;热量的基 本单位是焦尔(J),也可用千焦(kJ)、兆焦(MJ)和吉焦(GJ)来表示; 因此,燃料发热量的单位可以用下列单位表示:焦/克(J/g),千焦/克 (kJ/g),兆焦/千克(MJ/kg)和吉焦/吨(GJ/t)等。各种单位之间的关系 如下: • 1 GJ/t=1MJ/kg=1kJ/g • 1kJ/g=1000J/g
• • • • • • • •
2017/10/22
吉林省电力科学研究院
12
煤的发热量测定
• 在苯甲燃烧过程中,由于高温和高压的作用,氧弹充氧封入的空气中的氮 气也会发生化学反应: • 1/2N2+5/2O2+1/2H2O=HNO3
• 封入氧气的质量约0.01mol(0.28g)。若这些氧气全部反应生成HNO3 (0.02mol),则用NaOH滴定时,消耗0.1mol/L的NaOH的体积应为200mL。而 实际过程中,滴定弹筒洗液消耗的NaOH的体积一般为6~7mL。由此可见,只 有少量的氮气发生化学反应生成HNO3。 – 标定热容量的实验过程与有关计算 • 热量计的热容量,是计算发热量测定结果必不可少的基础数据。准确标定 热容量,是准确测定发热量的前题。通常在标定热容量的同时,根据试验数据 确定热量计的冷却常数K和综合常数A。这两个常数,既是表征热量计冷却特性 的特征参数,又是采用国标冷却校正公式计算冷校正值时要用到的基础数据。
煤的发热量测定方法
GB/T 213- 2003
煤 的发热量测定方法
1 范围
本标准规定了煤的高位发热量的测定方法和低位发热量的计算方法。 本标准适用于泥炭、褐煤、烟煤、无烟煤 、焦炭及碳质页岩。
的 11 。本 版的 l.1. 1 );
一 一方法的精密度中重复性限由150J 厂 g改为 1'、)J - (1996年版的 13,本版的 1三。; --一恒压低位发热L*计算公式中增加氮的修正项(1993年版的 14.2.本版剑 13.三:;
-一 增加了不同基低位发热量的换算公式(几仁版 以 竺); --一 增加 了对试验报告的要求 (本版 I,-,); 一一一增加汁算相对标准差方法的描述(本版附录 勺 : --一 增加一个测定弹筒洗液硫的方法(本版附录 C); 本标准的附录 八为规范性附录,附录 B和附录 C为资料ht附录。 本标准 由中国煤炭工业协会提出。 本标准 由全国煤炭标准化技术委员会归口 本标准起 草单位 :煤炭科学研究总院煤炭分听实验室 本标准主要起草人:李英华、皮中原。 本标准所 代替的历次版本和发布情 况 为 :
grossc alorificv alueb yt heb ombc alorimetricm ethod, an dc al cu lat iono fn etc alorificv alue,NEW
2003-07-01发布
2003-11-01实施
中华人民共和国 国家质量监督检 验检疫总 局
发布
GB/T 213- 2003
目
月U舀
IN
1 范围
1
2 规范性引用文件
煤的发热量测定
Q m q1 qn E H[(tn hn ) (t0 h0 ) C]
2014-6-12
11
热量计种类与结构原理
二、氧弹量热仪基本结构组成 结构:杯、连接环、盖、电极、密封圈 氧弹 性能:耐高温、耐高压、不漏气、无热效应 安全使用:水压试验、点火避开 内外筒 搅拌装置 普通精密温度计 玻璃水银温度计 温度计 贝克曼温度计 数显温度
2014-6-12 12
2014-6-12 16
热容量及其标定
3.什么情况下要重新标定热量计的热容量? 热容量标定的有效期为3个月,但有如下情况发生时应 立即重新标定: a) 测定发热量时的内筒水温与热容量标定时的平均内筒 水温相差 5℃以上时; b) 更换量热温度计; c) 更换氧弹的较大部件,如氧弹盖、连接环等; d) 热量计经过较大的搬动; ★ 注: 如果热量计量热系统没有显著变化,重新标定热 容量值与前一次的热容量值相差大于0.25%。
2014-6-12
5
发热量的基本概念
3.热量单位的换算关系 1)cal/g与MJ/kg之间的换算 MJ/kg× 1000/4.1816= cal20 ℃ /g MJ/kg× 1000/4.1855= cal15 ℃ /g MJ/kg× 1000/4.1816= calIT /g
2014-6-12
6
14
2014-6-12
一、热量计热容量的定义 所谓热容量,是指量热系统温度每升高1℃所需要吸收的 热量,以J/K(或J/ ℃ )表示。 K:开尔文,热力学温度 单位 1.为什么要标定热量计的热容量? 要想根据试验燃烧后水温的升高来计算试样的发热量,必 须首先知道水温升高1℃需要吸收多少热量。 在热量计的量热系统中,除了水吸收热量外,氧弹、内 筒、温度计和搅拌器都会吸热,其不同构件的吸热能力不 同(材料比热不同),不能用简单的累加计算的方法得到 其热容量。需采用已知热值的基准物如苯甲酸来实际标 定。所以正确地标定热容量,是保证发热量测定结果准确 可靠的必要前提。 2014-6-12 15
第6、7节 煤的发热量、 磷 测定.ppt.Convertor
教学内容及课时安排:§2-6 煤发热量测定 6 课时教学过程[投影] §2-6 煤发热量测定一、发热量的定义及单位1、煤的发热量或热值:是指单位质量的煤完全燃烧,当燃烧产物冷却到燃烧前的温度时(室温)所放出的热量,用Q表示。
2、发热量的单位: J/g、kJ/kg或MJ/kg表示。
热量的单位可用卡(cal)表示,1 cal = 4.1816 J。
二、发热量的表示方法及其测定原理、方法提要1、弹筒发热量(Qb )单位质量的煤样在充有过量高压氧气(初始压力为26~30大气压)的弹筒内燃烧,其燃烧产物为25℃下的CO2、过量O2、N2、HNO3、H2SO4和液态水以及固态灰时所放出的热量,也就是用弹筒量热计实测出的热量。
煤中原有的水和氢元素燃烧生成的水冷凝在弹筒中,氮被氧化为NO2或N2O5,硫被氧化为SO3,它们溶于水也会产生热量。
因此煤在弹筒中燃烧要比在空气中燃烧时产生的热量多,所以又称为“最高发热量”。
2、恒容高位发热量(Qgr,v )煤在工业装置的实际燃烧中,硫只生成二氧化硫,氮则成为游离氮,这是同氧弹中的情况不同的。
由弹筒发热量减掉稀硫酸生成热和二氧化硫生成热之差以及稀硝酸的生成热,得出的就是高位发热量。
Qgr,ad = Qb,ad -(94.1St,ad + a Qb,ad)式中:Qgr,ad——空气干燥基煤的高位发热量,J/g;Qb,ad——空气干燥基煤的弹筒发热量,J/g;St,ad——空气干燥基煤的全硫含量;94.1——煤中每1%硫的校正值,J;a—硝酸生成热校正系数(可由下表查得)。
因为弹筒发热量的测定是在恒定容积(即弹筒的容积)下进行的,由此算出的高位发热量也相应地称为恒容高位发热量,它比工业上的恒压(即大气压力)状态下的发热量约低8~16J/g,一般可忽略不计。
3、恒容低位发热量Qnet,v低位发热量是指煤在工业窑炉中燃烧时所产生的热量。
工业燃烧与氧弹中燃烧情况比较:在工业燃烧情况下全部水(包括燃烧生成的水和煤中原有的水)呈蒸汽状态随燃烧废气排出,而在氧弹中燃烧情况下水蒸气凝结成液体。
煤的发热量测定方法课件
已知热值的物质,现在常用的是一种由权威机构 已经定值的叫做苯甲酸的基准量热物质,二等或二等 以上。
(2)计算公式
E Q m q1 qn Q m q1 热容量(J/℃ 或J/K) m——试样质量(g)
6.点火装置
(1)点火电源 一般采用(24~36)V的直流或交流电源。
(2)点火方式 a.熔断式 b.非熔断式
熔断式安装比较方便,但容易短路,烧坏坩埚和 坩埚支架;非熔断式安装时麻烦一点,但安全,绝不 会烧坏坩埚和坩埚支架。
7.附属部件
(1)压饼机 将试样(苯甲酸或煤样)压制成饼状的装置。
(2)充氧仪 充氧仪是将钢瓶中的氧气充入氧弹中的装置,分
c.在工业鍋炉中燃烧产生的发热量就是恒压低位发热 量,可由以下公式计算:
Qnet,p,ar=[ Qgr,v,ad -212Had-0.8(Qad+Nad)]×-24.4Mar 而恒容低位发热量的计算公式为: Qnet,v,ar=(Qgr,v,ad-206Had) × -23Mar
二、量热仪结构
一台完整的量热仪应包括如下部件:氧弹、内筒、 外筒、搅拌器、温度传感器、点火装置、温度测量部 件、水量定量装置、控制系统及软件。
(4)量热体系
量热体系是指热容量标定和发热量测试过程中, 试样放出的热量所能达到的各个部件。它们包括内筒 中的水、内筒、氧弹及搅拌器、感温探头浸没在水中 的部分等。
(5)量热仪的有效热容量
量热体系产生单位温升所需要的热量,称为量热 仪的有效热容量,用E表示,单位为J/℃或J/K。
2.热容量的标定 (1)定义
为手动式、半自动式和全自动式几种型式。 (3)放气阀
实验八 煤的发热量的测定
实验八 煤的发热量的测定一、实验目的1 掌握“氧弹法”法测定煤的发热量的原理及方法。
2 掌握本法测定煤的发热量的条件。
二、实验原理取一定量的分析煤样在充满高压氧气的弹筒(浸没在装一定质量的水的容器——俗称内筒)内完全燃烧,生成的热被水吸收,水温升高,由水升高的温度,计算样品的发热量。
三、仪器及设备测定发热量的仪器称为“量热计”,其结构如图1所示。
量热计型号很多,根据水套温度的不同控制方式,可分成两种类型的量热计。
恒温式:以适当方式使外筒温度保持恒定不变,以便用较简便的计算公式来校正热交换的影响;绝热式:以适当方式使外筒温度在试验过程申始终与内筒保持一致,因而消除热交换。
量热计应安置在完全不受阳光直射的单独房间内,室温稳定在15~35℃之间。
试验时应尽量保持温度恒定,每次测定的室温变化不应超过1℃。
量热计主要部件如下:1 氧弹 用优质不锈钢制成(其结构见图2)。
弹筒容积为250~300mL ,经9.81×106Pa 水压试验证明无问题后方能使用。
氧弹针形阀不仅供充氧、抽气、排气用,同时又是点火电极一端,另一电极为弹体本身,两电极间采用聚四氟乙烯绝缘。
2 内筒 用优质不锈钢板制成,结构如图3所示。
内筒的装水量为2000~3000mL ,应能浸没氧弹。
内筒内侧的半圆形竖筒为搅拌器室。
内筒置于外筒内,与外筒间距10mm ,底部有绝缘支柱支撑。
内筒外表面应光亮,避免与外筒间的辐射作用。
3 外筒 由不锈钢板制成的夹层筒,外壁呈圆形。
夹层中充水并使水温保持恒定。
内表面也应光亮,避免辐射作用。
外筒有两个半圆形的胶木盖,盖上有孔,以插入温度计、搅拌器等。
设用自动恒温装置,控制水温在测试过程中稳定不变(±0.1℃)。
4 搅拌器 搅拌内筒中的水,使样品燃烧生成的热尽快、均匀地分散。
搅拌器是螺旋浆式,用马达带动,转速一般为400~600转/分。
螺旋浆与马达之间用绝热材料连接,避免传热。
图1 恒温式量热计 图2 氧弹结构1.外筒;2.内筒;3.搅拌器;4.马达; 1.弹体;2.弹盖;3.进气管;4.进气阀;5.绝缘支柱;6.氧弹;7.量热温度计; 5.排气管;6.遮火罩;7.电极柱;8.外筒温度计;9.盖子;10.放大镜;11震荡器 8.燃烧皿;9.接线柱;10.弹脚图3 内筒搅拌热不应超过125J。
煤的发热量的测量方法
煤的发热量的测量方法一名词解释1 弹筒发热量单位质量的试样在充有过量氧气的氧弹内燃烧,其燃烧产物组成为氧气、氮气、二氧化碳、硝酸和硫酸、液态水以及固态灰时放出的热量称为弹筒发热量。
2 恒容高位发热量单位质量的试样在充有过量氧气的氧弹内燃烧,其燃烧产物组成为氧气、氮气、二氧化碳、二氧化硫、液态水以及固态灰时放出的热量。
恒容高位发热量即由弹简发热量减去硝酸生成热和硫酸校正热后得到的发热量。
3 恒容低位发热量单位质量的试样在恒容条件下,在过量氧气中燃烧,其燃烧产物组成为氧气、氮气、二氧化碳、二氧化硫,气态水以及固态灰时放出的热量。
恒容低位发热量即由高位发热量减去水(煤中原有的水和煤中氢燃烧生成的水)的气化热后得到的发热量。
4 恒压低位发热量单位质量的试样在恒压条件下,在过量氧气中燃烧,其燃烧产物组成为氧气、氮气、二氧化碳、二氧化硫.、气态水以及固态灰时放出的热量。
5 热量计的有效热容量量热系统产生单位温度变化所需的热量(简称热容量)。
通常以焦耳每开尔文(J/K)表示。
二试验原理1 高位发热量煤的发热量在氧弹热量计中进行测定。
一定量的分析试样在氧弹热量计中,在充有过量氧气的氧弹内燃烧,氧弹热量计的热容量通过在相近条件下燃烧一定量的基准量热物苯甲酸来确定,根据试样燃烧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生成热和硫酸校正热(硫酸与二氧化硫形成热之差)即得高位发热量。
2 低位发热量煤的恒容低位发热量和恒压低位发热量可以通过分析试样的高位发热量计算。
计算恒容低位发热量需要知道煤样中水分和氢的含量,原则上计算恒压低位发热量还需知道煤样中氧和氮的含量。
三试验室条件1 进行发热量测定的试验室,应为单独房间,不得在同一房间内同时进行其他试验项目。
2 室温应保持相对稳定,每次测定室温变化不应超过1℃,室温以不超过15-30℃范围为宜,3 室内应无强烈的空气对流,因此不应有强烈的热源、冷源和风扇等,试验过程中应避免开启门窗。
《煤的发热量测定方法》课件
上式中当St,ad<4.00%或Qb,v,ad >14.60MJ/㎏时,可用St,ad 代替Sb,ad
当Qb,ad≤16700焦/克时,=0.0010 16700焦/克<Qb,ad≤25100焦/克时,=0.0012 25100焦/克<Qb,ad时,=0.0016
的方向上移动1米(m)所做的功。
1J=1 N×m
(2)发热量
单位质量的物质完全燃烧时所放出的热量,称为 该物质的发热量(或称热值)。 发热量是以焦 /克(J/g)或兆焦 /千克( MJ/kg) 为单位。1MJ/kg=1000J/g。 注意:热量和发热量(或称热值)是两个不同的 概念。
(3)温度单位
1.氧弹
(1)氧弹材料的主要性能
(2)氧弹容积
氧弹的容积一般在(250~350)mL左右。 (3)水压试验及使用期限 我国氧弹水压试验是20MPa,使用期限是2年。 (4)充氧压力和时间 充氧的压力要求达到(2.8~3.0)MPa,达到压力后的 持续充氧时间不得少于15S。 对于难燃烧的试样可以
提高到3.2MPa,但不允许再高了。
H2SO4( HNO3(I) 恒容状 I) 态 SO2(g) SO2(g) N2(g) N2(g) 恒压状 态 恒压状 态
g—气态
I—液态
a.在氧弹中燃烧产生的发热量就是弹筒发热量(恒容
状态),可由以下公式计算
Qb , v , ad
E ( C ) q1 q2 m
b.在空气中燃烧产生的发热量就是恒压高位发热量
(2)计算公式
Q m q1 qn Q m q1 qn E (tn to ) C C
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
4.搅拌器
●搅拌的方式: 螺旋桨式和电磁式,但都需要电机带动。 ●转速:(400~600)r/min为宜,根据经验转速 500r/min比较理想,应保持恒定,不能时快时慢。
●搅拌效率:点火到终点的时间不超过10min,如果超过
10min,说明搅拌效率不够 。 ●搅拌热:当内、外筒水温与室温一致时,连续搅拌 10min所产生的热量不应超过120J。
放出的热量被内筒水所吸收,测出内筒水的温升,计算出点火
丝热量、硝酸生成热、冷却校正值,就可得出量热体系温度升 高1℃所需的热量,此即这台量热仪的热容量。
(3)计算公式
Q m q1 qn Q m q1 qn E (tn to ) C C
E——热容量(J/℃ 或J/K) m——试样质量(g) Q——苯甲酸热值(J/g) q1——点火丝热量(J) qn——硝酸生成热(J) qn= Q〓m〓0.0015 △——主期温升(K或℃) C——温升冷却校正值(K或℃)
热量的单位为焦耳,焦耳的符号为J。
焦耳(J)是指1牛顿(N)的力使其作用点在力的方向上 移动1米(m)所做的功。
1J=1 N〓m
(2)发热量
单位质量的物质完全燃烧时所放出的热量,称为该物质的 发热量(或称热值)。
发热量是以焦/克(J/g)或兆焦/千克(MJ/kg)为单位。
1MJ/kg=1000J/g。 注意:热量和发热量(或称热值)是两个不同的概念。
HNO3(I)
N2(g) N2(g)
恒容状态
恒压状态 恒压状态
g—气态
I—液态
a.在氧弹中燃烧产生的发热量就是弹筒发热量(恒容状态),
可由以下公式计算
Qb , v , ad
E ( C ) q1 q2 m
b.在空气中燃烧产生的发热量就是恒压高位发热量
Qgr,p,ad ,可由以下公式计算: Qgr,v,ad =Qb,v,ad –(94.1Sb,ad +αQb,v,ad ) 上式中当St,ad<4.00%或Qb,v,ad >14.60MJ/㎏时,可用St,
绝对零度 0K
(4ห้องสมุดไป่ตู้量热体系
量热体系是指热容量标定和发热量测试过程中,试样放出 的热量所能达到的各个部件。它们包括内筒中的水、内筒、氧
弹及搅拌器、感温探头浸没在水中的部分等。
(5)量热仪的有效热容量
量热体系产生单位温升所需要的热量,称为量热仪的有效 热容量,用E表示,单位为J/℃或J/K。
注意:热容量和比热是两个不同的概念,热容量是指量热
3.发热量的测定
(1)定义
当要测某种可燃物质的热值时,只需将一定量的该物质臵 于量热体系中燃烧,测出量热体系的温升值,即可算出该物质 的热值。
注意:发热量测定的作步骤与标定热容量时类似,也要称
样、装样、充氧、测水温等。不同的是点火丝热量和添加物的 热量不是试样燃烧产生的热量,所以要减去。
(2)计算公式
Qnet,v,ar=(Qgr,v,ad-206Had) 〓 -23Mar
二、量热仪结构
一台完整的量热仪应包括如下部件:氧弹、内筒、外筒、 搅拌器、温度传感器、点火装臵、温度测量部件、水量定量装
臵、控制系统及软件。
另外附属部件还有:充氧仪、放气阀、压饼机、天平、氧 气钢瓶等。 通常量热仪有两种,恒温式和绝热式。 目前国内大量使用的是恒温式量热仪,所以接下来我们主
动式和自动式两种型式。
(4)压力表
a.组成部分:由两个表头组成,一个指示氧气瓶中的压力,一
个指示充氧时充入氧弹内的压力。表头上应装有减压阀和保险 阀。 b.检定:压力表每2年应经计量部门检定一次,以保证指示正 确和操作安全。 c.禁油 :压力表和各连接部分禁止与油脂接触或使用润滑油。 油脂在氧气中容易氧化而产生热量,使油脂温度升高,在高压 氧的条件下,油脂的上述过程比在常压下进行快得多,所以油
要介绍恒温式量热仪。
1.氧弹
●氧弹材料:耐热、耐腐蚀的 镍铬或镍铬钼合金。
●氧弹容积:一般在(250~350)mL。
●水压试验:我国氧弹水压试验是 20MPa,2年内有效。 ●充氧压力和时间:(2.8-3.0)Mpa 并持续充氧15s以上。禁止超过 3.2MPa。
图为5E-AC8018使用的氧弹
2.内筒
脂很容易点着,引发火灾。
(5)燃烧皿
燃烧皿也称坩埚,是用来盛试样的。
建议:测灰分高的试样和测挥发份高的试样最好不用同一 种坩埚,前者坩埚应浅一些,后者坩埚应深一些。 (6)点火丝 直径0.1mm左右的铂、铜、镍丝或其他已知热值的金属丝 或棉线,使用棉线则应选用粗细均匀,不涂蜡的白棉线。 铁丝 铜丝 6700J/g 2500J/g
ad代替Sb,ad
当Qb,ad≤16700焦/克时,=0.0010
16700焦/克<Qb,ad≤25100焦/克时,=0.0012 25100焦/克<Qb,ad时,=0.0016 c.在工业锅炉中燃烧产生的发热量就是恒压低位发热量,可由 以下公式计算: Qnet,p,ar=[ Qgr,v,ad -212Had-0.8(Qad+Nad)]〓-24.4Mar 而恒容低位发热量的计算公式为:
a.弹筒发热量:单位质量的试样在充有过量氧气的氧弹内燃烧,
其燃烧后的物质组成为氧气、氮气、二氧化碳、硝酸、硫酸、 液态水和固态的灰时放出的热量。其符号为Qb.ad。 弹筒发热量也就是实验室内用氧弹热量计直接测得的发热 量。
弹筒发热量要高于煤在实际燃烧时发出的热量。
b.恒容高位发热量:单位质量的试样在充有过量氧气的氧弹内
3.热容量的标定
(1)定义
用一种已知热值的物质来测量整个量热体系温度升高 1℃ 所需的热量,即测得量热仪的热容量。 已知热值的物质,现在常用的是一种由权威机构已经定值
的叫做苯甲酸的基准量热物质,二等或二等以上。
(2)操作
标定热容量时,是将一定量已知热值的二级苯甲酸臵于密 封的氧弹中,在充足的氧气条件下,令试样完全燃烧,燃烧所
(3)温度单位
开尔文是热力学温标的温度单位,是统一的法定计量单位。 符号为K。
摄氏温度不是法定计量单位,不过目前还允许使用。符号
为℃。
水的三相点 273.16K T(开尔文)=273.15+t(摄氏度 )
即摄氏温度的0℃,对应热力学温标的温度为273.15K。而 热力学温标的0K,对应摄氏温度的-273.15℃。
(4)热容量的有效期
热容量标定值的有限期为三个月,超过此期限时应重新标 定。但有下列情况时应立即重标: a.更换温度计; b.更换量热仪的大部件,如氧弹头、连接环(密封圈、电极柱、 螺母等小部件不在此列); c.标定热容量和测发热量时的内筒水温相差超过5K; d.量热仪经过较大的搬动。 如果量热仪的量热系统没有显著改变,重新标定的热容量 与前一次的热容量相差不应大于0.25%,否则,应找出原因, 解决后再重新标定。
(1)内筒材料、形状、容量。 ●内筒材料:紫铜、黄铜、不锈钢 ●内筒形状:断面可为椭圆、菱形或其他
●内筒容量:可装(2000-3000)mL水
图为5E-AC系列量热仪椭圆型内筒
(2)内筒水量 ●内筒水量要求:放入氧弹后往内筒加水,使氧弹盖的顶面淹 没在水面下(10-20)mm。内筒水量应在所有试验中保持相同, 相差不超过0.5g。
5.温度计
目前我公司量热仪使用的温度计采用的是铂电阻读温,
又称测温探头。温度分辨率至少0.001K。
6.点火装臵
●点火电源 : 一般采用(24~36)V的直流或交流电源。 ●点火方式:熔断式、非熔断式。
【注】熔断式安装比较方便,但容易短路,烧坏坩埚和坩
埚支架;非熔断式安装时麻烦一点,但安全,绝不会烧坏坩埚 和坩埚支架。
体系温度升高1℃所吸收的热量,而比热是指1g物质温度升高 1℃所吸收的热量。
2.氧弹量热法的基本原理 (1)原理
将一定量的试样放入充过量氧气的弹筒内燃烧,放出的
热量被一定量的水吸收,根据水温升高来计算试样的发热量。
恒温式量热仪工作原理图
(2)氧弹量热法必须解决两个问题:
a.预先知道仪器的热容量(即该仪器的量热系统温度每升 高1K所需要吸收的热量),可以通过苯甲酸来标定解决。 b.量热系统与外界的热交换的问题,可以通过量热系统周 围加一双壁水套(内筒),通过控制水套的温度消除或校 正量热系统与外界的热交换来解决。
恒压低位发热量是恒压高位发热量减去水的气化热(恒压)
(4)燃烧条件与燃烧产物种类及其相态关系
燃烧条 件 燃烧产物种类及其相态 C H S N 热力学状 态
氧弹内
空气中 工业锅 炉中
CO2(g)
CO2(g) CO2(g)
H2O(I)
H2O(I) H2O(g)
H2SO4(I)
SO2(g) SO2(g)
a.恒温式外筒:
●自动控温外筒:外筒在整个试验过程中,外筒水温变化应控
制在〒0.1K之内。 ●静态式外筒:盛满水后其热容量应不小于热量计热容量的 5 倍,以便保持试验过程中外筒温度基本恒定。 b.绝热式外筒 绝热式量热仪外筒中装有自动控温装臵,通过自动控温装 臵,外筒水温能紧密跟踪内筒的温度。
外筒水量应尽量少,且外筒的水还应在恒温筒的双层
燃烧,其燃烧后的物质组成为氧气、氮气、二氧化碳、二氧化 硫、液态水和固态的灰时放出的热量。其符号为Qgr,v,ad。 恒容高位发热量即由弹筒发热量减去硝酸生成热和硫酸校 正热(硫酸生产热和二氧化硫生成热之差)后得到的发热量。 高位发热量常用于电厂评价煤的质量。
c.恒容低位发热量:单位质量的试样在恒容条件下,在过量氧 气中燃烧,其燃烧后的物质组成为氧气、氮气、二氧化碳、气 态水和固态的灰时放出的热量。其符号为Qnet,v,ar。 恒容低位发热量是恒容高位发热量减去水(煤中原有的水