淺談氧彈熱量計熱容量標(biāo)定的影響因素（轉(zhuǎn)）

淺談影響氧彈熱量計熱容量標(biāo)定的因素

淺談影響氧彈熱量計熱容量標(biāo)定的因素                 作者：王世麗   引言： 氧彈熱量計廣泛應(yīng)用于煤炭、電力、軍工、石化和科研等領(lǐng)域。用于測定各種可燃物質(zhì)的熱值，鑒別產(chǎn)品質(zhì)量，指導(dǎo)降低能耗，是國民經(jīng)濟建設(shè)的重要裝備。其原理是首先利用已知熱值的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（如苯甲酸）標(biāo)定量熱體系的熱容量，再在與標(biāo)定條件一致的狀態(tài)下測試未知熱值的樣品。因此，量熱體系熱容量標(biāo)定的正確與否直接關(guān)系到發(fā)熱量測定的準(zhǔn)確性。依據(jù)JJG672-2001《氧彈熱量計檢定規(guī)程》，結(jié)合筆者在氧彈熱量計檢定中的實際操作經(jīng)驗，總結(jié)了影響熱容量標(biāo)定的幾個常見因素，現(xiàn)分析如下： 1、溫度的影響   溫度的影響主要由兩方面因素組成：（1）室內(nèi)溫度的影響。恒溫式自動氧彈熱量計是國內(nèi)企業(yè)使用的主流分析儀器。其特點是外筒體積大，盛滿水的外筒熱容量大于內(nèi)筒及氧彈等在工作時熱容量的5倍。測試過程中內(nèi)外筒之間的熱流動，對外筒溫度的影響很小。經(jīng)實驗分析；當(dāng)室內(nèi)溫度變化時，外筒水溫將隨之變化，熱量計的熱容量隨室內(nèi)溫度的變化而變化，而不是一個常量。熱容量不同的原因主要是溫度升高，水汽化增多。其次還與構(gòu)成量熱體系的材質(zhì)在不同溫度下吸收的熱量不一致有關(guān)。（2）內(nèi)筒水溫的影響。內(nèi)筒水的初溫和終溫與外筒水的溫度的溫差大小，以及內(nèi)筒水試驗中溫度的變化速度，都直接影響量熱體系與環(huán)境的熱交換修正△θ，因而也影響到結(jié)果的正確性。內(nèi)筒溫度的調(diào)整，在熱容量標(biāo)定中是非常重要的一個環(huán)節(jié)。按照國家標(biāo)準(zhǔn)的要求，內(nèi)筒水溫終點時應(yīng)高出外筒溫度1℃左右，外筒溫度與室溫之差控制在1.5℃之內(nèi)。工作時，試驗人員應(yīng)注意對內(nèi)筒水溫的調(diào)節(jié)。 2、水量的影響 水量的影響主要考慮兩個方面的因素：（1）內(nèi)筒水量是影響熱容量標(biāo)定準(zhǔn)確性的重要因素。內(nèi)筒水的熱容量在整個儀器的熱容量中占相當(dāng)大的比重，由于水的比熱較大，內(nèi)筒水的量若不準(zhǔn)確將會使儀器的熱容量發(fā)生變化。例如：內(nèi)筒水的質(zhì)量若發(fā)生1g的變化，儀器的熱容量就會發(fā)生約4.2J/K變化。因此在標(biāo)定熱容量的過程中，試驗人員盡可能用稱量法取內(nèi)筒水。如用容量法取內(nèi)筒水，最好經(jīng)常進行溫度校正。（2）氧彈內(nèi)加水量的影響。國家計量檢定規(guī)定中規(guī)定實驗前需在氧彈內(nèi)加入10mL蒸餾水，其作用是吸收空氣、氧氣和標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中N等酸性物質(zhì)轉(zhuǎn)化成酸所產(chǎn)生的熱量，防止氧彈被腐蝕。氧彈中加水量的多少，會直接影響儀器熱容量測定結(jié)果的重復(fù)性，測出的熱容量值將會忽高忽低。通過試驗，氧彈內(nèi)加水量變化1mL，儀器的熱容量也會有約4.2J/K的變化。所以應(yīng)盡量用計量部門檢定過的10mL移液管準(zhǔn)確量取水量。 3、標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的影響 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)苯甲酸在熱容量的標(biāo)定中起著關(guān)鍵性作用。苯甲酸使用前最好在60℃～70℃的烘箱中干燥3～4h，然后觀察苯甲酸片上不要沾有碎屑，不得有裂紋，苯甲酸表面不得有黑色、黃色等雜質(zhì)。否則會在點燃時發(fā)生崩裂，從而造成燃燒不完全，打開氧彈會發(fā)現(xiàn)有炭黑存在。在工作中要保證使用的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)純度和干燥性。 4、氧氣的影響 按照國家標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)采用純度為99.5%不含可燃成分的氧氣。氧氣起助燃的作用，充氧的目的是使氧彈內(nèi)的試樣能夠充分燃燒。在實際工作中，一般有兩種氧氣可供選擇；一種是醫(yī)用氧氣，另一種是工業(yè)氧氣。醫(yī)用氧氣一般由空氣分離得到，純度較高且成分比較固定，除會有極少量的N2外不含有其他成分；而工業(yè)氧氣制取方法比較多，成分比較復(fù)雜。對于同一標(biāo)樣，分別使用醫(yī)用氧氣和工業(yè)氧氣測得儀器熱容量相差約65J/K。使用醫(yī)用氧氣所得結(jié)果更穩(wěn)定。 5、攪拌速度的影響 攪拌器的作用主要是使試驗過程中反應(yīng)生成熱通過攪拌均勻的散出。攪拌器的接線部分接觸不良，導(dǎo)致攪拌速度時快時慢，時轉(zhuǎn)時停。攪拌葉片與攪拌軸連接不恰當(dāng)，攪拌葉片會卡住不能轉(zhuǎn)動。攪拌速度的穩(wěn)定與否，會影響反應(yīng)生成熱不能及時均勻的散出，使內(nèi)筒溫度變化不能真實地反映出來，影響試驗主期時間，從而導(dǎo)致測定結(jié)果不準(zhǔn)確。這種情況就需要試驗人員注意觀察：可通過試驗初期溫度比較穩(wěn)，而主期溫度忽高忽低不穩(wěn)定來判斷；還可以通過試驗主期時間太長來判斷；或者通過試樣燃燒完全而儀器提示點火失敗來判斷攪拌器是否攪拌。因此要注意排除攪拌器的故障或攪拌速度不均勻的問題，以免帶來測定的不準(zhǔn)確。 除上述影響因素外，還有一些其它的影響因素。如溫度傳感器鉑電阻和測溫橋路的非線性、點火絲熱量校正的影響。更為重要的是實驗人員在具體工作中的責(zé)任心。因此，實驗人員在工作中應(yīng)該嚴格按照國家標(biāo)準(zhǔn)操作，正確處理工作中遇到的問題，及時排除故障，確保測定結(jié)果準(zhǔn)確性和可靠性。 參考文獻： [1]GB/T213-2003 煤的發(fā)熱量測定方法 [2]JJF672-2001 氧彈熱量計檢定規(guī)程 [3]王篤濤 煤質(zhì)技術(shù) 2006.3                   [4]宋瑞芳 山東煤炭科技 2007.1