煤的發(fā)熱量測定實驗

1、,,煤的發(fā)熱量測定實 驗,動力工程系 麻瑜,目 錄,一、課程目的及重點二、儀器結(jié)構(gòu)及工作原理三、測量原理及測量方法四、實驗步驟五、安全注意事項六、復(fù)習(xí)題,一、課程目的及重點,☆ 課程目的 ⑴ 了解自動恒溫量熱儀的結(jié)構(gòu)和工作原理； ⑵ 掌握煤發(fā)熱量的測量原理和方法； ⑶ 初步具備獨立完成煤發(fā)熱量測量的能力。,☆ 重點學(xué)習(xí)重點：儀器結(jié)構(gòu)；測量原理。操作重點：點火絲安裝；氧彈充氧。☆ 難點對工作

2、原理和測量原理的理解。高位、低位發(fā)熱量計算的理論依據(jù)。,二、儀器結(jié)構(gòu)及工作原理,1、主要測量儀器 ★自動恒溫量熱儀； ★計算機系統(tǒng)； ★電子天平。 一臺計算機可以同時控制兩臺量熱儀,2、輔助設(shè)備及工具氧氣瓶（帶減壓閥、輸氧管）手持式充氧儀放氣閥壓餅機 干燥器10ml量筒扳手、鑷子、剪刀、改錐等工具,3、臺式量熱儀結(jié)構(gòu)及工作原理,臺式量熱儀結(jié)構(gòu)剖視圖,量熱儀工作原理,⑴、在密閉的氧彈中，充有過量氧

3、氣的條件下，試樣能保證達到完全燃燒；⑵、氧彈放置在內(nèi)桶水中，試樣燃燒釋放出的熱量，完全被水吸收；⑶、量熱體系水的溫升，準確反映了試樣的發(fā)熱量；⑷、量熱儀主板將感溫探頭的信號傳給計算機，接收并識別計算機發(fā)來的控制命令；⑸、量熱儀控制板提供儀器電源，并控制泵閥、攪拌、點火等執(zhí)行部件。,4、氧彈結(jié)構(gòu)及工作原理,氧彈結(jié)構(gòu)剖視圖,氧彈工作原理,⑴、旋緊上端大螺帽時，螺帽壓緊彈芯上的O型密封圈，以保證氧彈的密封性；⑵、通過彈頭上的逆止閥，

4、向彈桶內(nèi)充氧氣或放乏氣；⑶、彈芯的芯體和芯座之間裝有絕緣套，以保證引入點火電極的電源不會短路；⑷、點火電極接通電源時，點火絲的高溫引燃坩堝內(nèi)的燃燒試樣；⑸、經(jīng)過一定時間后，坩堝內(nèi)的試樣燃燒完畢。⑹、試樣燃燒發(fā)出的熱量被彈體吸收，并傳給桶內(nèi)的水。,5、手持充氧儀,手持式充氧儀結(jié)構(gòu)剖視圖,6、計算機軟件,計算機軟件說明,⑴、功能說明 本系統(tǒng)計算機軟件可分為主要功能和輔助功能兩部分。 主要功能包括：

5、 § 硬件調(diào)試------調(diào)試儀器的泵閥、攪拌、點火等功能； § 設(shè)置------實驗開始后設(shè)置有關(guān)初始參數(shù)； § 測試-----自動控制量熱儀完成整個測試過程； § 數(shù)據(jù)處理-----測試過程完成后進行計算、存儲、打印、備份等。 輔助功能包括：查看和幫助。⑵、操作說明 本軟件操作界面簡潔、友好，按鈕種類不多，且位置明顯。只要按界面提示進

6、行操作，操作使用比較容易掌握。,三、測量原理及測量方法,1、基本概念和公式 ⑴、標準熱值燃燒物：苯甲酸。1克苯甲酸在氧彈內(nèi)完全燃燒能產(chǎn)生26465焦耳的熱量。 ⑵、熱容量：使量熱體系溫度每升高1K所需吸收的熱量。單位為J/K。由苯甲酸在氧彈內(nèi)完全燃燒進行標定。,式中：E -----量熱體系熱容量（J/K） Q -----苯甲酸燃燒的標稱發(fā)熱量（J/g） m

7、-----苯甲酸重量（g） q1 ------點火熱（J） qn ------苯甲酸燃燒時的硝酸形成熱（J）=Q ×m ×0.0015 t0、tn---苯甲酸燃燒前、后水的溫度值（K） C ------冷卻校正值（K）,測量公式：,原理：,⑶、彈筒發(fā)熱量：單位質(zhì)量試樣在氧彈中完全燃燒時所放出的熱量。單位為J/g。

8、 彈桶發(fā)熱量由實際測量得來。,,式中：Qb.ad ----空氣干燥基煤樣燃燒的彈筒發(fā)熱量（J/g）E -----量熱體系熱容量（J/K）t0、tn----煤試樣燃燒前、后水的溫度值（K）C -----冷卻校正值（K）g1 ------點火熱（J） q2 ------添加物如紙等的發(fā)熱量（J）m ------煤試樣重量（g）,測量公式：,原理：,2、測量原理和方法： ⑴、本方法稱為燃燒間

9、接測量比較法，分為兩個階段完成： Ⅰ、第一階段標定熱容量 稱取一定量苯甲酸，置于充氧的氧彈內(nèi)完全燃燒，即可得出量熱體系的熱容量E。 E值準確度要求很高，要求每3個月標定一次，每次標定需重復(fù)5次實驗，且相對標準差≤0.2%。 一次的標定結(jié)果和上次的標定結(jié)果應(yīng)≤0.25%。更換儀器部件或工作環(huán)境有較大變化時，必須重新標定。 Ⅱ、第二階段測定試樣熱值

10、 稱取一定量煤試樣，置于充氧的氧彈內(nèi)完全燃燒，即可測出煤試樣的彈桶發(fā)熱量。 根據(jù)彈桶發(fā)熱量，計算出所需的高、低位發(fā)熱量。,⑵、說明 Ⅰ、為了保證測量結(jié)果的準確度，煤試樣測量和熱容量標定時的工作條件及校正計算公式需保持一致。 Ⅱ、測量和計算過程中，雖然校正參數(shù)由計算機自動生成并自動參與結(jié)果計算。但實驗人員必須認真審核和檢查打印出的校正參數(shù)，以確認其合理性。 Ⅲ、彈桶發(fā)熱量和高位發(fā)熱

11、量的結(jié)果計算到1J/g,取高位發(fā)熱量的兩次重復(fù)測定的平均值，按GB/T483數(shù)字修約規(guī)則修約到最近的10J/g倍數(shù)報出。,四、實驗步驟,1、實驗準備 ⑴、實驗儀器準備恒溫桶備用水箱加注蒸餾水，放置24小時恒溫桶、計算機、打印機及其電源線、信號線外觀檢查氧彈、天平、氧氣瓶、充氧儀外觀檢查其他輔助性工具擺放在實驗室適當(dāng)?shù)奈恢帽匾獣r，加水、加電進行泵閥、點火、循環(huán)測試和調(diào)試 ⑵、試劑和材料準備粒度<0.2mm空干

12、基標準煤樣苯甲酸約30kg蒸餾水點火絲擦鏡紙酸洗石棉墊或石棉絨,2、體系熱容量（E）標定⑴、氧彈操作稱量坩堝，加入0.9 ～ 1.1g左右苯甲酸，之后將坩堝放到坩堝架上；取一定長度的點火絲，稱重后，安裝在彈芯點火電極上；彈桶內(nèi)加入10ml蒸餾水；彈芯裝入彈桶，擰緊彈桶大螺帽，充氧氣；氧彈平穩(wěn)裝入恒溫箱內(nèi)筒。⑵、恒溫桶操作關(guān)閉桶蓋打開電源開,⑶計算機操作,3、煤試樣發(fā)熱量測定 ⑴、氧彈操作稱量坩堝，加入0

13、.9 ～ 1.1g煤試樣，稱準到0.0002g，之后將坩堝放到坩堝架上；對高揮發(fā)分、易爆煤樣先壓成餅并切成2～4mm小塊或先用擦鏡紙包緊后使用；對不易完全燃燒的煤樣，在坩堝底部鋪石棉墊或石棉絨村底；如仍燃燒不完全，可提高充氧壓力到3.2MPa；或稱量擦鏡紙，將0.7～0.8g的煤樣和0.2～0.4g苯甲酸混勻后包緊，放在鋪有石棉墊或石棉絨的坩鍋內(nèi)燃燒。取一定長度的點火絲，稱重后，安裝在彈芯點火電極上；調(diào)節(jié)點火絲的下垂度，對難燃

14、的煤，使之與煤試樣接觸；對易燃或易飛濺的煤，使之保持微小距離。彈桶內(nèi)加入10ml蒸餾水，彈芯裝入彈桶，擰緊彈桶大螺帽；,氧彈平穩(wěn)移到氧氣瓶旁，充氧氣；充氧壓力在2.8～3MPa，時間不少于15s，務(wù)必使壓力緩慢上升至所要求的壓力。若充氧速度過快，使氧彈壓力超過3.2MPa，則應(yīng)將氧彈內(nèi)氧氣排掉，重新充氧；當(dāng)鋼瓶氧壓不足5.0MPa時，充氧時間酌量延長，不足4.0MPa時，應(yīng)更換新的鋼瓶氧氣；如果讓減壓表的指示值固定，減壓表將一直

15、處于承壓狀態(tài)，不僅易于損壞氧氣壓力表，而且可能導(dǎo)致意外事故發(fā)生。 氧彈平穩(wěn)裝入恒溫箱內(nèi)筒。⑵、恒溫桶操作關(guān)閉桶蓋打開電源開關(guān),⑶計算機操作,4、結(jié)束實驗結(jié)束后，關(guān)閉量熱儀電源；將氧彈從內(nèi)桶取出，利用放氣閥放掉廢氣；打開氧彈，取出彈芯，觀察試樣，如在坩堝底部產(chǎn)生一層碳黑，表明燃燒不完全，實驗應(yīng)予作廢，分析原因后重做。先用蒸餾水充分清洗彈筒內(nèi)各部分、放氣閥、坩堝內(nèi)外和燃燒殘渣，再用自來水沖洗。洗過的彈筒用干毛巾擦干，坩堝放入

16、干燥器中干燥；擦拭整理實驗桌及儀器。,五、安全注意事項,1、充氧過程一定要在老師監(jiān)督指導(dǎo)下進行，嚴禁擅自操作。2、氧彈進氣口禁止接觸油脂。3、氧彈放入內(nèi)桶前，用手或毛巾擦拭底部，防止金屬絲等雜物帶入內(nèi)桶。4、進入測試程序后，不需再操作計算機鍵盤。5、氧氣瓶穩(wěn)妥放置，防止傾倒。6、嚴禁將明火帶入實驗室。,六、復(fù)習(xí)題,1、裝點火絲時，應(yīng)注意什么問題？2、氧彈充氧時，應(yīng)注意什么問題？3、為什么氧彈筒在裝入彈芯之前加10ml蒸餾