實(shí)驗(yàn)八煤的發(fā)熱量的測(cè)定(精)

1、實(shí)驗(yàn)八煤的發(fā)熱量的測(cè)定、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握 氧彈法”法測(cè)定煤的發(fā)熱量的原理及方法。2掌握本法測(cè)定煤的發(fā)熱量的條件。、實(shí)驗(yàn)原理取一定量的分析煤樣在充滿高壓氧氣的彈筒（浸沒在裝一定質(zhì)量的水的容器 俗稱內(nèi)筒）內(nèi)完全燃燒，生成的熱被水吸收，水溫升高，由水升高的溫度，計(jì)算 樣品的發(fā)熱量。三、儀器及設(shè)備測(cè)定發(fā)熱量的儀器稱為量熱- u片*計(jì)”其結(jié)構(gòu)如圖1所示。量熱計(jì)型號(hào)很多，根據(jù)水套溫度的不同控制方式，可分成兩種類型的量熱計(jì)。恒溫式：以適當(dāng)方式使外筒溫度保持恒定不變，以便用較簡(jiǎn)便的計(jì)算公式來(lái)校正熱交換的影響；絕熱式：以適當(dāng)方式使外筒溫度在試驗(yàn)過(guò)程申始終與內(nèi)筒保持一致，因而消除熱交換。量熱計(jì)應(yīng)安置在完全不受陽(yáng)光直

2、射的單獨(dú)房間內(nèi)，室溫穩(wěn)定在1535C之間試驗(yàn)時(shí)應(yīng)盡量保持溫度恒定，每次測(cè)定的室溫變化不應(yīng)超過(guò)1 C。量熱計(jì)主要部件如下：1氧彈用優(yōu)質(zhì)不銹鋼制成（其結(jié)構(gòu)見圖2）。彈筒容積為250300mL,經(jīng) 9.81沐06Pa水壓試驗(yàn)證明無(wú)問題后方能使用氧彈針形閥不僅供充氧、抽氣、排氣用，同時(shí)又是點(diǎn)火電極一端，另一電極為 彈體本身，兩電極間采用聚四氟乙烯絕緣。2內(nèi)筒用優(yōu)質(zhì)不銹鋼板制成，結(jié)構(gòu)如圖3所示。內(nèi)筒的裝水量為20003000mL ,應(yīng)能浸沒氧彈。內(nèi)筒內(nèi)側(cè)的半圓形豎筒為攪拌器室。內(nèi)筒置于外筒內(nèi)，與外筒間距10mm，底部有絕緣支柱支撐。內(nèi)筒外表面應(yīng)光亮，避免與外筒間的輻射作用。3外筒由不銹鋼板制成的夾層筒，

3、外壁呈圓形。夾層中充水并使水溫保持恒定。內(nèi)表面也應(yīng)光亮，避免輻射作用。外筒有兩個(gè)半圓形的膠木蓋，蓋上有孔，以插入溫度計(jì)、攪拌器等。設(shè)用自動(dòng)恒溫裝置，控制水溫在測(cè)試過(guò)程中穩(wěn)定不變（）.ir）04攪拌器攪拌內(nèi)筒中的水，使樣品燃燒生成的熱盡快、均勻地分散。攪拌器是 螺旋漿式，用馬達(dá)帶動(dòng)，轉(zhuǎn)速一般為 400600轉(zhuǎn)/分。螺旋漿與馬達(dá)之間用絕熱材 料連接，避免傳熱。圖1恒溫式量熱計(jì) 圖2氧彈結(jié)構(gòu)1外筒；2.內(nèi)筒；3.攪拌器；4.馬達(dá)；1.彈體；2.彈蓋；3.進(jìn)氣管；4.進(jìn)氣閥；5.絕緣支柱；6.氧彈；7.量熱溫度計(jì)；5.排氣管；6.遮火罩；7.電極柱；8.外筒溫度計(jì)；9.蓋子；10.放大鏡；11震蕩器8

4、.燃燒皿；9.接線柱；10.彈腳 圖3內(nèi)筒攪拌熱不應(yīng)超過(guò)125J。5溫度計(jì)測(cè)量?jī)?nèi)筒中水溫的變化值，是準(zhǔn)確測(cè)定發(fā)熱量的一個(gè)關(guān)鍵，因而必須 使用高精密度的溫度計(jì)。通常大都使用可變測(cè)溫范圍的貝克曼溫度計(jì)，最小刻度為0.01 r，經(jīng)讀數(shù)放大后可估讀至0.001c。因?yàn)榱砍炭勺儯钥蓽y(cè)-1o12or范圍內(nèi)的任何溫度變化。6點(diǎn)火裝置 在氧彈內(nèi)的兩電極之間，連接一段已知熱值的細(xì)金屬絲。通電后，金屬絲熔斷引燃試樣。7壓餅機(jī)螺旋式或杠桿式均可，以能壓制直徑約 10mm的煤餅或苯甲酸餅為 準(zhǔn)。模具及壓桿應(yīng)用硬質(zhì)合金制成，表面光潔，易于擦拭。四、材料及試劑1點(diǎn)火絲 已知發(fā)熱量、直徑為0.1mm的鐵絲（6694 J

5、/g）、銅絲（2510J/g）、鎳鉻絲（1400 J/g、棉線（1748 J/g、鉑絲（418 J/g）。2氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液c （NaOH=0.1mol/L。3甲基橙指示劑（2g/L或酚酞指示劑（10g/L。4苯甲酸試劑一級(jí)，標(biāo)準(zhǔn)發(fā)熱量為26464J/g,供測(cè)定量熱計(jì)熱容量時(shí)，作為基準(zhǔn)物。5氧氣不能含可燃物，不能使用電解法制備的氧氣五、測(cè)定過(guò)程1在金屬燃燒皿底部鋪上一個(gè)石棉紙墊（墊的周邊應(yīng)與皿密接，以防試樣漏入 皿底，燃燒不完全），準(zhǔn)確稱量燃燒皿的質(zhì)量。準(zhǔn)確稱量11.2g直徑小于0.2mm的分析煤樣，放入燃燒皿中。為防止某些試樣燃燒時(shí)飛濺，可先用壓餅機(jī)壓制成 餅，再切成24mm小塊或用已知

6、質(zhì)量的擦鏡紙包裹。不易燃燒完全的試樣，可 提高充氧壓力至3.4 X06Pa促進(jìn)燃燒或加入適量苯甲酸。取一段已知質(zhì)量的點(diǎn)火絲，把兩端分別接在氧彈的兩個(gè)電極上。將盛有試樣的 燃燒皿放于支架上，調(diào)節(jié)點(diǎn)火絲中間部分，使其下垂與試樣接觸。注意勿使點(diǎn)火絲 接觸燃燒皿，以免形成短路。加10mL蒸餾水于氧彈內(nèi)（用來(lái)吸收燃燒生成的硫氧化物和氮氧化物），小心 擰緊彈蓋，注意避免震動(dòng)而改變?nèi)紵蠛忘c(diǎn)火絲的位置。接上氧氣導(dǎo)管，緩緩充入 氧氣，使壓力達(dá)到2.6 X06Pa，充氧完畢后拆下氧氣導(dǎo)管準(zhǔn)確稱量適量的水加入內(nèi)筒，其數(shù)量應(yīng)使氧彈淹沒在水面下1020mm。用水量必須與標(biāo)定儀器熱容量時(shí)的用水量相同（相差 1g以內(nèi)）。

7、先調(diào)好外筒水溫， 使與室溫相差不超過(guò)C。內(nèi)筒水溫最初應(yīng)稍低于外筒溫度（用冰水調(diào)節(jié)），而測(cè) 定終期溫度又比外筒高0.51.0C。內(nèi)外筒溫差過(guò)高，將導(dǎo)致過(guò)大的 冷卻校正”而 產(chǎn)生較大的誤差。把裝好水的內(nèi)筒小心放入外筒內(nèi)的絕緣支架上，再把氧彈小心放入內(nèi)筒，檢查 彈筒的氣密性。如氧彈中無(wú)氣泡漏出，則表明氣密性良好，如有氣泡出現(xiàn)，則表明 漏氣，應(yīng)找出原因，排除故障，重新充氧。然后，接上點(diǎn)火絲電源，裝好攪拌器和 溫度計(jì)并蓋上外筒蓋。溫度計(jì)的水銀球應(yīng)位于氧彈主體的中部，在溫度計(jì)露出水銀 柱處，另懸掛一支普通溫度計(jì)，用以測(cè)定露出柱的溫度。2開動(dòng)攪拌器、報(bào)時(shí)燈、溫度計(jì)震蕩器和照明燈，準(zhǔn)確稱量少量冰水加入內(nèi)筒 （

8、冰水量計(jì)入內(nèi)筒水的總質(zhì)量），使內(nèi)筒水溫較外筒略低0.5C,攪拌5min ,內(nèi)筒溫度均勻上升，開始測(cè)定。發(fā)熱量的測(cè)定分三個(gè)階段：初期、主期、終期。2.1初期在此期間，內(nèi)、外筒之間溫度為內(nèi)低外高，進(jìn)行著熱交換。先讀取一 次內(nèi)筒溫度，記為t初。5min后再讀取一次溫度，記為始點(diǎn)溫度 to，并立即通電 點(diǎn)火。同時(shí)，記下露出柱溫度to。2.2主期在此期間，試樣燃燒，使彈筒和內(nèi)筒溫度急劇升高，水溫變?yōu)閮?nèi)高外 低，內(nèi)、外筒之間繼續(xù)進(jìn)行熱交換。每隔半分鐘讀取一次溫度，直到最高點(diǎn)后轉(zhuǎn)而 下降的第一次溫度為止，最后一次溫度記為 tn，它標(biāo)志著主期結(jié)束。同時(shí)記下露 出柱溫度t n。溫升較快階段，溫度可只讀到 0.0

9、1 C，緩慢階段應(yīng)讀到0.001 Co2.3終期終點(diǎn)后，相隔5min再讀一次溫度記為t末，測(cè)定結(jié)束。3當(dāng)終期結(jié)束后，停止攪拌，取出氧彈，放氣。打開彈筒，仔細(xì)觀察燃燒皿看 反應(yīng)是否完全。找出點(diǎn)火絲，量取長(zhǎng)度，計(jì)算燃燒熱量。用蒸餾水沖洗彈筒內(nèi)各部和燃燒皿、燃燒殘?jiān)?，把全部洗液收集在一個(gè)燒杯 中，供測(cè)硫用，總體積約100mL。六、彈筒發(fā)熱量Q b，ad的校正和計(jì)算1溫度校正1.1溫度計(jì)刻度校正 根據(jù)檢定證書中所給的修正值（貝克曼溫度計(jì)稱為毛細(xì)管 修正值）校正點(diǎn)火溫度t o和終點(diǎn)溫度t n，再由校正后的溫度（t 0 + h0）和（t n hn ）求出溫升。其中h 0和h n分別表示溫度為t o和t n

10、時(shí)的讀數(shù)修正值。1.2露出柱溫度校正值 測(cè)量?jī)?nèi)筒水溫的貝克曼溫度計(jì)或精密溫度計(jì)的分度值， 隨著基點(diǎn)溫度、浸沒深度和露出柱溫度的不同而改變。前兩個(gè)因素可在熱量計(jì)熱容量標(biāo)定和試樣測(cè)定中取相同條件而抵消，但第三個(gè)因素則因外界的溫度無(wú)法人為控 制使其保持一致，故需加以校正，校正系數(shù)H為H = 1 + 0.00016（t -t0 ）式中t容量標(biāo)定中露出柱的平均溫度，c；t0 樣測(cè)定中點(diǎn)火時(shí)露出柱溫度，c；0.00016水銀對(duì)玻璃的相對(duì)膨脹系數(shù)。2冷卻校正 又稱為輻射校正。在恒溫式發(fā)熱量測(cè)試過(guò)程中，由于內(nèi)、外筒水溫 始終存在差別，不可避免產(chǎn)生熱交換。熱交換的結(jié)果常常使內(nèi)筒溫升偏低，致使測(cè) 量結(jié)果偏低，因而

11、稱為冷卻作用。冷卻校正也是采用溫度補(bǔ)償?shù)霓k法，將損失的熱 量以溫度的形式補(bǔ)償?shù)綔夭铐?xiàng)中，用校正系數(shù) C（C）表示。C值的準(zhǔn)確計(jì)算較復(fù)雜，但它的大小主要與內(nèi)筒溫度的下降速度（起始階段該 值常為負(fù)值）和測(cè)量時(shí)間有關(guān)。C值的計(jì)算采用經(jīng)簡(jiǎn)化處理的本特公式n n v m n v v m C （ （20-+=式中0v 測(cè)定初期（即點(diǎn)火以前）內(nèi)筒溫度下降速度（C /0.5min）。即卩1000t t v -=初把初期時(shí)間定為5min，計(jì)算中以0.5min為時(shí)間單位；n v 測(cè)定終期內(nèi)筒溫度下降速度（C /0.5mi n）,即10 末 t t v n n -=終期時(shí)間也定為5min，計(jì)算中以0.5min為時(shí)間

12、單位;n測(cè)定主期溫度讀數(shù)的次數(shù)（即t 1至t n的次數(shù)，共n次，一般時(shí)間間 隔為 0.5min ）；m 測(cè)定主期溫度變化速度不小于 0.3C /0.5min的次數(shù)。如果第一個(gè)0.5 min低于03C /0.5min （絕對(duì)值），也算一次計(jì)入 m中。3點(diǎn)火絲熱量校正熔斷式點(diǎn)火法可按所用點(diǎn)火絲種類，根據(jù)點(diǎn)火絲的實(shí)際消耗量（原用量減掉點(diǎn) 火后的殘余量）和點(diǎn)火絲的燃燒熱，計(jì)算試驗(yàn)中點(diǎn)火絲放出的熱量。4彈筒發(fā)熱量Q b，ad的計(jì)算m q q C h t h t EH Q （ （ （2100n n ad b, +-+-+=式中Q b，ad分析試樣的彈筒發(fā)熱量，J/g；E熱量汁的熱容量，J/C；H 貝克曼溫度計(jì)露出柱溫度校正系數(shù)，t n 終點(diǎn)溫度，C；t 0 始點(diǎn)溫度即點(diǎn)火時(shí)的溫度，C；h n終點(diǎn)溫度校正值，C；h 0始點(diǎn)溫度校正值，C；C冷卻校正系數(shù)，C；q 1點(diǎn)火絲發(fā)熱量，J ;q2添加物如苯甲酸、