量熱儀的做法和國標煤炭化驗設備
發(fā)布時(shí)間：2012-02-18 點(diǎn)擊次數：1261次這是量熱儀做發(fā)熱量的國家標準。本標準規定了煤的高位發(fā)熱量的測定方法和低位發(fā)熱量的計算方法，適用于泥炭、褐煤、煙煤、無(wú)煙煤和炭質(zhì)頁(yè)巖的發(fā)熱量測定。
1.定義
1.1 熱量單位
熱量的單位為J【焦（耳)】。1J【焦（耳)】=1N•m（牛頓•米）=107（爾格）。我國過(guò)去慣用的熱量單位為20℃卡，以下簡(jiǎn)稱(chēng)卡（cal）。
1cal（20℃）=4.1814J
1.2 發(fā)熱量的表示方法
發(fā)熱量測定結果以kJ/g（千焦/克）或MJ/kg（兆焦/千克）表示。
1.2.1 彈筒發(fā)熱量
在氧彈中，在有過(guò)剩的氧的情況下[氧氣初始壓力2.6-3.0MPa（26-30atm)]，燃燒單位質(zhì)量的試樣所產(chǎn)生的熱量成為彈筒發(fā)熱量。燃燒產(chǎn)物為二氧化碳、硫酸、硝酸、呈液態(tài)的水和固態(tài)的灰。
注：任何物質(zhì)（包括煤）的燃燒熱，隨燃燒產(chǎn)物的最終溫度而改變，溫度越高，燃燒熱越低。因此，一個(gè)嚴密的發(fā)熱量定義，應對燃燒產(chǎn)物的溫度有所規定。但在實(shí)際測定發(fā)熱量時(shí)，由于具備條件的限制，把終點(diǎn)溫度限定在一個(gè)特定的溫度或一個(gè)很窄的范圍內都是不現實(shí)的。溫度每升高1K，煤和苯甲酸的燃燒熱約降低0.4-1.3J/g，當按規定在相近的溫度下標定熱容量和測定發(fā)熱量時(shí)，溫度對燃燒熱的影響可近于完全抵消，而無(wú)需加以考慮煤炭化驗設備。
1.2.2 恒容高溫發(fā)熱量
煤在工業(yè)裝置的實(shí)際燃燒中，硫只生產(chǎn)二氧化硫，氮則成為游離氮，這是同氧彈中的情況不同的。由彈筒發(fā)熱量減掉稀硫酸生成熱和二氧化硫生成熱之差以及稀硝酸的生成熱，得出的就是高位發(fā)熱量。因為彈筒發(fā)熱量的測定是在恒定容積（即彈筒的容積）下進(jìn)行的，由此算出的高位發(fā)熱量也相應地稱(chēng)為恒容高位發(fā)熱量，它比工業(yè)上的恒壓（即大氣壓力）狀態(tài)下的發(fā)熱量約低8-16J/g，一般可忽略不計。
1.2.3 恒容低位發(fā)熱量
工業(yè)燃燒與氧彈中燃燒的另一個(gè)不同的條件是：在前一情況下全部水（包括燃燒生成的水和煤中原有的水）呈蒸氣狀態(tài)隨燃燒廢氣排出，煤炭化驗儀器在后一情況下水蒸氣凝結成液體。由恒容高位發(fā)熱量減掉水的蒸發(fā)熱，得出的就是恒容低位發(fā)熱量。
1.3 熱容量
量熱系統在試驗條件下溫度上升1K，所需的熱量稱(chēng)為熱量計的熱容量，習慣上也叫做水當量，以J/K（或cal/℃）表示。
2 試驗室條件
2.1 試驗室應設在一單獨房間，不得在同一房間內同時(shí)進(jìn)行其他試驗項目。
2.2 室溫應盡量保持恒定，每次測定室溫變化不應超過(guò)1K，通常室溫以不超出15-35℃范圍為宜。
2.3 室內應無(wú)強烈的空氣對流，因此不應有強烈的熱源與風(fēng)扇等，試驗過(guò)程中應避免開(kāi)啟門(mén)窗。
2.4 實(shí)驗室最好朝北，以避免陽(yáng)光照射，否則熱量計應放在不受陽(yáng)光直射的地方。
3 儀器設備
3.1 熱量計
通用的熱量計有兩種：恒溫式和絕熱式。煤質(zhì)分析儀器它們的差別只在于外筒及附屬的自動(dòng)控溫裝置，其余部分無(wú)明顯區別。熱量計包括以下主件和附件。
3.1.1 氧彈
由耐熱、奶腐蝕的鎳鉻或鎳鉻合金鋼制成，需要具備三個(gè)主要性能：
a.不受燃燒過(guò)程中出現的高位和腐蝕性產(chǎn)物的影響而產(chǎn)生熱效應；
b.能承受充氧壓力和燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的瞬時(shí)高壓；
c.試驗過(guò)程中能保持完全氣密。
彈筒容積為250-350ml，彈蓋上應裝有供充氧和排氣的閥門(mén)以及點(diǎn)火電源的接線(xiàn)電極。新氧彈和新?lián)Q部件（杯體、彈蓋、連接環(huán)）的氧彈應經(jīng)15.0MPa（150atm）的水壓試驗，證明無(wú)問(wèn)題后方能使用。此外，應經(jīng)常注意觀(guān)察與氧彈強度有關(guān)的結構，如杯體和連接環(huán)的螺紋、氧氣閥和電極同彈蓋的連接處等，如發(fā)現顯著(zhù)磨損或松動(dòng)，應進(jìn)行修理，并經(jīng)水壓試驗后再用。
另外，還應定期對氧彈進(jìn)行水壓試驗煤質(zhì)分析儀器，每次水壓試驗后，氧彈的使用時(shí)間不得超過(guò)一年。
3.1.2 內筒
用紫銅、黃銅或不銹鋼制成，斷面可為圓形、菱形或其他適當形狀。筒內裝水2000-3000mL，以能浸沒(méi)氧彈（進(jìn)、出氣閥和電極除外）為準。
內筒外面應電鍍拋光，以減少與外筒間的輻射作用。
3.1.3 外筒
為金屬制成的雙壁容器，并有上蓋，外壁為圓形，內壁形狀則依內筒的形狀而定，原則上保持兩者之間有10-12mm的間距，外筒底部有絕緣支架，以便放置內筒。
a.恒溫式外筒，恒溫式熱量計配置恒溫式外筒。煤質(zhì)化驗設備盛滿(mǎn)水的外筒的熱容量應不小于熱量計熱容量的5倍，以便保持試驗過(guò)程中外筒溫度基本恒定。外筒外面可加絕緣保護層，以減少室溫波動(dòng)的影響。用于外筒的溫度計應有0.1K的最小分度值。
b.絕熱式外筒，絕熱式熱量計配置絕熱式外筒，外筒中裝有電加熱器，通過(guò)自動(dòng)控溫裝置，外筒中的水溫能緊密跟蹤內筒的溫度。外筒中的水還應在特制的雙層上蓋中循環(huán)。自動(dòng)控制裝置的靈敏度，應能達到使點(diǎn)火前和終點(diǎn)后內筒溫度保持穩定（5min內溫度變化不超過(guò)0.002K）；在一次試驗的升溫過(guò)程中，內外筒的熱交換量應不超過(guò)20J。
3.1.4 攪拌器
螺旋槳式，轉速400-600r min為宜，并應保持穩定。攪拌效率應能使熱容量標定中由點(diǎn)火到終點(diǎn)的時(shí)間不超過(guò)10min，同時(shí)又要避免產(chǎn)生過(guò)多的攪拌熱（當日。外筒溫度和室溫一致時(shí)，連續攪拌10min所產(chǎn)生的熱量不應超過(guò)120J）。
這是做發(fā)熱量的一般規定。
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