实验三燃料热值测定

百度文库

实验三燃料热值的测定

燃料的燃烧热(或热值)是指单位质量( g 或gmol )的燃料在标准状态下与氧完全燃 烧时释放的热量。完全燃烧是指燃料(常指碳氢燃料)中的

C 完全转变为二氧化碳，氢转

变为水，硫转变为二氧化硫。如果燃烧发生于定压过程，这是的燃烧热为定压燃烧热，又 称燃烧焓，如果燃烧过程保持容积不变，这是的燃烧为定容燃烧热。

假定有N 中组分参与反应的方程式为：

Q ； Q

gfw

100 W

y

Q D T 225S D T aQ D T

?

100 W

；

g g

100 W f 100 W f

W f 为分析基水份含量；a 为修正系数；无烟煤和贫煤取

、实验的理论基础

n

n

1 n

1

M

1

M

I 1

I 1

为分子前指数，“’”，“"”

分别为反应物和产物，则

Q C

i

'i "

E 0 T 0

Q P

i

i' "

H i 0 T 0

H 5 T 分别为标准定容生成热或生成焓( kcal/gmal , kcal/kg )。上标"

|Hi 0

E

i 0

R 0

T 0

N

R 0

为通用气体常数， N 为气相

组］

分在

反

一般情况下，由于

E° R 0

T 0

N

，对于等摩尔数反应,

根据反应产物中水的状态不同，热值又有低热值和高热值之分。如产物水为蒸汽, 是的热值为低热值，如产物为液态水，热值为高热值，两者的差值为水的蒸发潜热 (Qr=10.52kcal/gmal )。

工业上常用燃料的元素分析法确定高低热值的关系。若用符号 高位热值和低位热值，它们之间的关系为

Q dw Q gw 6 9H y w y

(kcal / kg )

H y ,W y 分别为应用基氢百分含量和全水份含量_

f

Q

Dr

本实验测定的是分析基弹筒热值，用

N=0,

Q gw 和Q dw 表示应用基

表示。它与高位热值间的关系为

式中： 鱼为分析基硫百分含量;

0.001，其它煤种取 0.0015。

1

式中| M |代表组分分子式， 定容

燃烧热和定压燃烧热分别为:

，常常可以用生成焓代替生成热，即

E 0

T 0

,

状态(1atm , 25 C)，它们之间的关系为:

H i o

E i o

0”代表标准

二、实验原理

本实验用氧弹式热量计测定常温（

15C 〜30 C ）下固体或液体燃料的弹筒定容热值

|Q D T 实验的基本原理是热力学第一定律。

实验过程中使环境（量热体系以外）温度不变，给定的燃料试样在氧弹中完全燃烧释 放热量。使量热体系温度升高，记录实验过程中温度的变化，就可以算出燃料试样的弹筒 热值。

在测量中，先使已知热值的标准热值苯甲酸（ 6342cal/g ）在量热体中燃烧，求出热量

计的水当量（数值上等于量热体系温度升高

1C 所需的热量）。然后在相同条件下，使被测

燃料在热量计中燃烧，由量热体系的水当量，即可求出被测燃料的热值，计算公式可写成

(1)

式中：K 为水当量（Cal/K ）， T 为温度增量（K ），

1. 外壳 9. 电极

2. 量热容器 10. 盖子

3. 搅拌器 11. 放大镜

4. 搅拌马达 12. 电动振动装置

5. 绝热支柱 13. 水

6. 氧弹 14. 指示灯

7. 贝克曼温度计 15. 可变电阻调节

8.

工业用玻璃温度计

16. 开关

图4—1燃料燃值测定实验装置与结构

1.

氧弹式热量计（见图 4 — 1）及其附件； 2.氧气瓶

及减压阀;

3. 压块机；

8. 玻套温度计，测量外筒水温，刻度范围 4. 盘架天平，粗称煤粉重量； 9. 0〜50 C,分度值1 C ；

G 为试样重量（g ）。

三、实验装置和实验试剂

14

5.分析天平，精确测定点火铁丝和煤粉重10.万用电表；

量，型号：TG328B，分度值0.1mg；11.标准热值苯甲酸（6324Cal/g ）；

6.点火铁丝，直径小于0.2毫米，剪成12.蒸馏水；

10cm 一段，将等长度的10根铁丝在分13.煤粉试样；

析天平称重，算出每根铁丝的平均重14.酸洗石棉；

量；15.弹头架；

7.贝克曼温度计，刻度范围0〜5C；分16.工具；

度值0.01 C估读到0.001 c；

四、实验步骤

1 •试样称重，取煤粉试样 1.0〜1.2g,先在托盘天平上粗称，然后在分析天平上称准到

0.0002g，放在垫有酸洗石棉的坩埚中，当测定低热值煤或灰份大于40%的煤样时，可加0.2g

左右已知苯甲酸热值。一般煤可作粉状燃烧，挥发份大的烟煤或褐煤作粉状燃烧时可能溅出，可用美浓纸包样燃烧（计算时应减去纸的热值），或与点火丝一起压成块（见图4—2）。

2 •弹中加10ml蒸馏水，弹头放在弹头架上，将盛有试样的坩埚固定在坩埚架上，将点火丝两端固定在两个电极上，中间放入煤粉中，点火丝与坩埚接触，用万用表检查点火丝与电极接触是否良好。拧紧氧弹盖，缓慢通入氧气，使弹内压力达到25〜30atm，氧弹不

应漏气。

3.充有氧气的氧弹放入量热器内筒中，加入3000g蒸馏水（称准到0.5g）,蒸馏水温应

事先调整，外筒水温与室温相差不得超过0.5C内筒水温应比外筒水温低07C。

4•接好电极，将贝克曼温度计插入内筒，装好搅拌器，盖好外盖。

5 •启动搅拌器，用放大镜观察温度变化，但温度上升均匀后，开始读取温度，每半分

钟温度上升大于0.5C，观测到0.1C ;每半分钟温度升高为0.5〜0.1 C,观测到0.01 C ；每

半分钟温度升高小于0.1 C，观测到0.001 C。实验分三个阶段读数：

初期：试样燃烧前，观测和记录环境与量热体系的热交换，每隔一分钟读取一次，共

读取六次，得到五个温度间隔，在初期最后一次读数的瞬间，将点火电__________ 预定值，同时按下电钮进行点火。

主期：试样燃烧产生热量传给热量计，使热量计各部分温度达到均匀，每半分钟读取一次，直到温度不再上升而开始下降的第一次温度为止。

末期：观察终了温度下的热交换关系，每半分钟读取一次，约读取十次作为实验末期。

6 •停止搅拌，关闭电源，取下贝克曼温度计和电极，取出氧弹，缓慢打开气阀，在5分钟左右放尽气体，拧开并取下氧弹盖，放在弹头架上，量出未燃尽点火丝的长度，计算

实际消耗的点火丝重量，检查弹体内部，如有烟黑或未燃尽试样微粒（不是灰份），此次实验作废。

7 •如果测定全硫含量以计算高位发热量时应收集弹液（终了半小时后再放余气）。用热蒸馏水洗涤弹体内各部分：坩埚和进气阀，将全部洗涤液和坩埚中的物质收集在洁净烧杯中，洗涤液应为150〜

200ml。