煤炭發(fā)熱量測定

高級電力燃料檢測培訓(xùn)煤的發(fā)熱量測定主講李春艷1/1/20241吉林省電力科學(xué)研討院煤的發(fā)熱量測定煤的發(fā)熱量測定發(fā)熱量，是燃料利用的一個最重要的特性目的。燃料的商務(wù)管理和火電廠的消費(fèi)運(yùn)轉(zhuǎn)、編制電廠燃料的耗費(fèi)定額和供應(yīng)方案、核算發(fā)電本錢和能量利用效率等，都必需以煤的發(fā)熱量為根據(jù)。進(jìn)廠煤的定價及結(jié)算采用的是以發(fā)熱量為主的計價體系；煤的發(fā)熱量，是鍋爐熱平衡、物料平衡計算的參數(shù)，也是估算鍋爐實(shí)際熄滅溫度和鍋爐運(yùn)轉(zhuǎn)時的配煤熄滅及負(fù)荷調(diào)理的重要根據(jù)；在科學(xué)研討上，發(fā)熱量是煤質(zhì)的重要目的之一；煤的發(fā)熱量在一定條件下能表征煤的蛻變程度，因此在煤的分類規(guī)范中采用恒濕無灰基高位發(fā)熱量作為劃分褐煤和煙煤的目的之一，普通以恒濕無灰基高位發(fā)熱量大于24MJ/kg的煤為煙煤，24MJ/kg及以下的煤為褐煤，在比較各種能源的產(chǎn)量和耗費(fèi)量時，通常以規(guī)范煤為計量單位；所謂規(guī)范煤就是以燃料的低位發(fā)熱量為29.27MJ/kg〔7000Cal/g〕進(jìn)展折算的。凡釋放收到基低位發(fā)熱量達(dá)29.271/1/20242吉林省電力科學(xué)研討院煤的發(fā)熱量測定MJ/kg〔7000Cal/g〕進(jìn)展折算的。凡釋放收到基低位發(fā)熱量達(dá)29.27MJ的任何燃料，相于1kg規(guī)范煤。電廠主要經(jīng)濟(jì)目的——發(fā)電規(guī)范煤耗，就是將實(shí)踐用煤根據(jù)收到基低位發(fā)熱量大小按上述規(guī)定進(jìn)展換算的。因此，發(fā)熱量不僅是一項(xiàng)重要的煤質(zhì)特性目的，而且也是重要的工程技術(shù)目的和經(jīng)濟(jì)目的。準(zhǔn)確測定煤的發(fā)熱量，對于電廠的平安消費(fèi)和經(jīng)濟(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)具有重要意義。一、根本概念1.發(fā)熱量的定義與單位單位質(zhì)量的燃料在特定條件下完全熄滅時產(chǎn)生的熱量稱為燃料的發(fā)熱量，普通以符號Q表示。燃料質(zhì)量的單位，可用克〔g〕、千克〔kg〕和噸〔t〕表示；熱量的根本單位是焦?fàn)枴睯〕，也可用千焦〔kJ〕、兆焦〔MJ〕和吉焦〔GJ〕來表示；因此，燃料發(fā)熱量的單位可以用以下單位表示：焦/克〔J/g〕，千焦/克〔kJ/g〕，兆焦/千克〔MJ/kg〕和吉焦/噸〔GJ/t〕等。各種單位之間的關(guān)系如下：1GJ/t＝1MJ/kg＝1kJ/g1kJ/g＝1000J/g1/1/20243吉林省電力科學(xué)研討院煤的發(fā)熱量測定在實(shí)驗(yàn)室測定煤的發(fā)熱量時，常以J/g為單位計算測定值，計算數(shù)值修約到整數(shù)位；報出測定結(jié)果時那么以kJ/g或MJ/kg為單位，保管兩位小數(shù)。在工程上，那么常以GJ/t或MJ/kg為單位進(jìn)展計算。由于以前我國采用卡路程里〔Calorie〕為熱量的單位，因此人們習(xí)慣用卡/克〔Cal/g〕或千卡/千克〔kCal/kg〕來表示發(fā)熱量的單位。熱量的兩種單位的關(guān)系如下：1卡〔Cal〕〔20℃〕＝4.1816焦?fàn)枴睯〕兩種單位表示的發(fā)熱量，可據(jù)此關(guān)系式進(jìn)展換算。2.測定發(fā)熱量的根本原理煤以及各種固體燃料和液體燃料的發(fā)熱量，普通采用氧彈式量熱儀測定。其方法要點(diǎn)是：取一定量的燃料試樣，置于氧彈中，向氧彈內(nèi)充入過量的氧氣。再將氧彈置于一定量的水中，讓試樣在氧彈中熄滅。用一定量的水吸收釋放出的熱量。準(zhǔn)確測定水的溫升值。在一定溫度下，吸收熱量的水以及各個器件構(gòu)成的量熱體系的熱容量是一個常數(shù)。根據(jù)水的溫升值，可按下式計算試樣的發(fā)熱量。Q＝式中：Q——燃料試樣的發(fā)熱量，J/g；m——燃料試樣的質(zhì)量，g；E——量熱體系的熱容量，J/k〔或J/℃〕；1/1/20244吉林省電力科學(xué)研討院煤的發(fā)熱量測定to——量熱體系在試樣開場熄滅時的溫度，℃；tn——量熱體系在試樣熄滅終了且熱量釋放完全使系統(tǒng)溫升到達(dá)最高時的溫度，℃；3.標(biāo)定熱容量的根本原理測定燃料的發(fā)熱量，必需事先確定熱量計量熱體系的熱容量。量熱體系，指的是發(fā)熱量測定過程中可以吸收試樣熄滅熱的一切部件，包括浸沒氧彈的水、氧彈、攪拌器在水中部分，溫度計在水中部分和盛水用的內(nèi)筒等。量熱體系的熱容量，指的是量熱體系溫度每升高1K所吸收的熱量。它由量熱體系各部分的熱容量構(gòu)成，即：E＝CH2O·mH2O+C1·m1+C2·m2+···+Ci·mi式中：CH2O——水的比熱，J/g·KmH2O——內(nèi)筒中水的質(zhì)量，gCi——量熱體系各部件的比熱，J/g·Kmi——量熱體系各部件的質(zhì)量，g在一定的溫度下，各種物質(zhì)的比熱有一個確定值，因此，在量熱體系各組成部分的質(zhì)量不變的條件下，熱容量E是一個常數(shù)。當(dāng)溫度發(fā)生變化時，E亦隨之變化。1/1/20245吉林省電力科學(xué)研討院煤的發(fā)熱量測定量熱體系的熱容量，普通是用發(fā)熱量知的苯甲酸作為量熱規(guī)范物質(zhì)標(biāo)定的。苯甲酸由于性質(zhì)穩(wěn)定，不溶于水，易于提純的特點(diǎn)，是國際上通用的熄滅熱量傳送規(guī)范物質(zhì)。普通以法定計量部門確定發(fā)熱量后的苯甲酸作為規(guī)范物質(zhì)標(biāo)定熱量計的熱容量。取一定量的苯甲酸，按與測定燃料發(fā)熱量操作一樣步驟，令其在氧彈內(nèi)完全熄滅，根據(jù)量熱系統(tǒng)的溫升值，按下式計算熱量計的熱容量：E＝式中：Q——苯甲酸的發(fā)熱量，J/g；量熱規(guī)范苯甲酸的發(fā)熱量普通在26460J/g左右。M——苯甲酸試樣的質(zhì)量，g。其它符號意義同前。4.發(fā)熱量的表示方法及運(yùn)用〔基準(zhǔn)換算〕1/1/20246吉林省電力科學(xué)研討院煤的發(fā)熱量測定彈筒發(fā)熱量：單位質(zhì)量的燃料試樣在氧彈內(nèi)完全熄滅釋放的熄滅熱稱為燃料的彈筒發(fā)熱量，以符號Qb表示；高位發(fā)熱量：單位質(zhì)量的燃料在空氣中完全熄滅釋放的熄滅熱稱為高位發(fā)熱量，用符號Qgr表示；低位發(fā)熱量：單位質(zhì)量的燃料在工業(yè)爐內(nèi)完全熄滅釋放的熄滅熱那么稱為低位發(fā)熱量，用符號Qnet表示。燃料的發(fā)熱量是用氧彈式熱量計測定的。在氧彈內(nèi)，燃料試樣的熄滅條件與燃料在空氣中或在工業(yè)鍋爐內(nèi)熄滅的條件不一樣，完全熄滅后的產(chǎn)成的種類和相態(tài)不同，產(chǎn)物的熱力學(xué)形狀也不一樣，因此，熄滅條件不同，發(fā)熱量也不相等。不同熄滅條件下燃料完全熄滅后，熄滅產(chǎn)物的種類、相態(tài)和熱力形狀見下表。在氧彈內(nèi)，有充足的氧氣，燃料中可燃元素的熄滅產(chǎn)物可以到達(dá)最高化合價態(tài)，而熄滅產(chǎn)物因向量熱體系釋放熱量而冷卻到接近室溫。所以在這種條件下燃料完全熄滅釋放出的熱量是最高的。Qb是最高的。在氧彈內(nèi)，燃料可燃元素的熄滅產(chǎn)物及其相態(tài)分別為：C——CO2〔氣〕；H——H2O〔液〕；1/1/20247吉林省電力科學(xué)研討院煤的發(fā)熱量測定S——H2SO4〔稀溶液〕；N——HNO3〔稀溶液〕；在空氣中，燃料完全熄滅后，熄滅產(chǎn)物的種類及其相態(tài)為：C——CO2〔氣〕；H——H2O〔液〕；S——SO2〔氣〕；N——N2〔氣〕；這種條件下釋放的熄滅熱，比燃料在氧彈中的熄滅熱要低。比彈筒發(fā)熱量少了硝酸生成熱和硫酸校正熱。在工業(yè)鍋爐內(nèi)，燃料完全熄滅后，熄滅產(chǎn)物的種類與相態(tài)是：C——CO2〔氣〕；H——H2O〔氣〕；S——SO2〔氣〕；N——N2〔氣〕；這種條件下的熄滅熱，又比在空氣中的熄滅熱要低。比高位發(fā)熱量少了水的汽化熱。1/1/20248吉林省電力科學(xué)研討院煤的發(fā)熱量測定燃燒條件燃燒產(chǎn)物種類及其相態(tài)熱力學(xué)狀態(tài)發(fā)熱量CHSN氧彈內(nèi)CO2（g）H2O(I)H2SO4(aq)HNO3(aq)恒容狀態(tài)彈筒發(fā)熱量空氣中CO2（g）H2O(I)SO2(g)N2(g)恒壓狀態(tài)高位發(fā)熱量工業(yè)爐內(nèi)CO2（g）H2O(g)SO2(g)N2(g)恒壓狀態(tài)低位發(fā)熱量煤在不同熄滅條件下的熄滅產(chǎn)物、相態(tài)、熱力學(xué)形狀與發(fā)熱量1/1/20249吉林省電力科學(xué)研討院煤的發(fā)熱量測定在氧彈內(nèi)，熄滅產(chǎn)物的熱力學(xué)形狀為恒容形狀。在這種條件下單位質(zhì)量燃料的熄滅熱稱為恒容發(fā)熱量，以Qv表示，而在空氣中或工業(yè)爐內(nèi)，熄滅產(chǎn)物處于恒壓形狀，此時熄滅熱那么稱為恒壓發(fā)熱量，以Qp表示，在一樣的溫度下，恒容發(fā)熱量要比恒壓發(fā)熱量高10～20J/g〔約3—5卡/克〕，假設(shè)思索兩者的差別，可用以下關(guān)系式進(jìn)展計算：Qnet,p,ar=(Qgr,v,ad－212Had－0.8Oad－0.8Nad)－24.4MarQnet,v,ar=(Qgr,v,ad－206Had)－23Mar式中：Qnet,p,ar——燃料收到基恒壓低位發(fā)熱量，J/g；Qgr,v,ad——燃料空干基恒容高位發(fā)熱量，J/g；Had——燃料空干基氫含量，％Oad——燃料空干基氧含量，％煤的低位發(fā)熱量普通都在10～20MJ/kg以上，而Qv與Qp之差只占發(fā)熱量的千分之一或更小，因此，普通情況下兩者的差別?？珊雎圆挥?。以上三種熄滅條件下的發(fā)熱量的基準(zhǔn)，都是按空氣枯燥基思索的。在實(shí)踐任務(wù)中，往往需求知道枯燥基高位發(fā)熱量，收到基低位發(fā)熱量等不同基準(zhǔn)不同熄滅條件下的發(fā)熱量值。1/1/202410吉林省電力科學(xué)研討院煤的發(fā)熱量測定Qgr,ar=Qgr,ad×Qgr,d=Qgr,ad×Qgr,daft=Qgr,ad×Qnet,v,m=(Qgr,v,ad－206Had)×－23M量熱儀熱容量的標(biāo)定苯甲酸熄滅化學(xué)反響及其實(shí)際耗氧量苯甲酸因具有化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、易于提純、不易吸潮和熄滅熱〔約1/1/202411吉林省電力科學(xué)研討院煤的發(fā)熱量測定26460J/g〕與優(yōu)質(zhì)煤的發(fā)熱量相當(dāng)?shù)忍攸c(diǎn)，而且，苯甲酸在化學(xué)構(gòu)造上為帶支鏈的苯環(huán)構(gòu)造，在化學(xué)組成上，C元素占68.84％，H元素占4.6％，O為26.2％，即在構(gòu)造和組成上與低價煤如長焰煤或褐煤具有類似性。因此苯甲酸被用作熱值傳送規(guī)范物質(zhì)，象規(guī)范砝碼一樣，起著“規(guī)范計量器具〞的作用。苯甲酸的構(gòu)造式為苯環(huán)上帶一個甲酸基，分子式為：C6H5COOH。苯甲酸熄滅化學(xué)反響方程式及其物料的平衡關(guān)系如下：C6H5COOH+7.5O2————7CO2+3H2O122.127.5·32.007·44.013·18.021.0000gxyz經(jīng)過上述化學(xué)反響方程式，可以計算出1.000g苯甲酸完全熄滅所需求的O2質(zhì)量、反響生成的CO2和H2O的質(zhì)量：x=1.9653g=0.06142moly=2.5227g=0.05732molz=0.4427g=0.02457mol由此可知，1g苯甲酸完全熄滅，實(shí)際耗氧量約2g；采用真實(shí)氣體的范德華形狀方程式計算，可知其在氧彈〔體積按300mL計〕內(nèi)的分壓約為0.5Mpa。同樣，經(jīng)過實(shí)際計算可知，當(dāng)氧彈充氧壓力為2.8Mpa時，氧氣的質(zhì)量為11.5g。在實(shí)踐操作中，當(dāng)充氧壓力為2.6～2.8Mpa時，可稱量出充入氧氣的質(zhì)量普通為8～10g，即實(shí)踐充氧量為實(shí)際耗氧量的4～5倍。這樣的充氧量，能確保苯甲酸迅速熄滅完全。1/1/202412吉林省電力科學(xué)研討院煤的發(fā)熱量測定在苯甲熄滅過程中，由于高溫暖高壓的作用，氧彈充氧封入的空氣中的氮?dú)庖矔l(fā)生化學(xué)反響：1/2N2+5/2O2+1/2H2O=HNO3封入氧氣的質(zhì)量約0.01mol(0.28g)。假設(shè)這些氧氣全部反響生成HNO3〔0.02mol〕,那么用NaOH滴定時，耗費(fèi)0.1mol/L的NaOH的體積應(yīng)為200mL。而實(shí)踐過程中，滴定彈筒洗液耗費(fèi)的NaOH的體積普通為6~7mL。由此可見，只需少量的氮?dú)獍l(fā)生化學(xué)反響生成HNO3。標(biāo)定熱容量的實(shí)驗(yàn)過程與有關(guān)計算熱量計的熱容量，是計算發(fā)熱量測定結(jié)果必不可少的根底數(shù)據(jù)。準(zhǔn)確標(biāo)定熱容量，是準(zhǔn)確測定發(fā)熱量的前題。通常在標(biāo)定熱容量的同時，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定熱量計的冷卻常數(shù)K和綜合常數(shù)A。這兩個常數(shù)，既是表征熱量計冷卻特性的特征參數(shù)，又是采用國標(biāo)冷卻校正公式計算冷校正值時要用到的根底數(shù)據(jù)。1/1/202413吉林省電力科學(xué)研討院煤的發(fā)熱量測定1預(yù)備任務(wù)2．1．1苯甲酸的預(yù)備實(shí)驗(yàn)前，先將知發(fā)熱量的苯甲酸規(guī)范物質(zhì)放在硫酸枯燥器內(nèi)枯燥3天后備用，或在40～60℃的枯燥箱中放置3～4小時，取出冷卻后備用。假設(shè)苯甲酸成塊，枯燥前應(yīng)研細(xì)。取質(zhì)量約1克的苯甲酸，用壓片機(jī)壓制成片。置于知質(zhì)量的燃料皿中稱量它的質(zhì)量。最好運(yùn)用商品片狀苯甲酸。2．1．2內(nèi)筒的預(yù)備用內(nèi)筒稱取一定量的蒸餾水或除鹽水。水量以浸沒氧彈，使其頂面在水面下10～20mm，同時堅持帶絕緣套的電極上的絕緣套顯露水面約10mm為準(zhǔn)。不同熱容量的熱量計，所稱水量各不一樣，熱容量為10kJ/K的那么稱取3000克水。用工業(yè)天平、電子臺秤或精度為1克的臺秤均可。水量確定后，以后每次實(shí)驗(yàn)堅持不變。采用容量法取水時，應(yīng)對溫度變化的影響加以修正。內(nèi)筒水溫，在稱量前要根據(jù)試樣熄滅后的終點(diǎn)溫度與外筒水溫的溫差確定。普通應(yīng)控制此溫差在1～1.5℃之間。假設(shè)此溫差太小，那么內(nèi)筒水溫接近外筒水溫，到達(dá)終點(diǎn)的時間要延伸且終點(diǎn)不易判別；溫差太大那么散熱速度快，那么散熱1/1/202414吉林省電力科學(xué)研討院煤的發(fā)熱量測定速度快，較大誤差。因此，普通事先調(diào)理內(nèi)筒水溫低于外筒水溫0.5～0.8℃。對于14kJ/K型熱量計而言，1克苯甲酸完全熄滅后，能使內(nèi)筒水溫升高1.8℃。假設(shè)試樣熄滅前內(nèi)筒水溫低于外筒水溫0.5～0.8℃，那么終點(diǎn)時內(nèi)筒水溫高于外筒水溫1.0～1.5℃之間。此外，外筒水溫應(yīng)與室溫堅持一致，以溫差不超越1.5℃為宜。否那么應(yīng)采取一定措施進(jìn)展調(diào)理，如用空調(diào)機(jī)調(diào)理室溫等。內(nèi)筒固定、采用定容法確定內(nèi)筒水量的自動熱量計，無法使內(nèi)筒水溫低于外筒水溫。對這類量熱儀，應(yīng)留意操作條件。2．1．3氧彈的預(yù)備將裝有苯甲酸試樣的熄滅皿安放在彈頭下的環(huán)形支架上。取一根知長度或知質(zhì)量的金屬點(diǎn)火絲，將兩端分別接在兩支點(diǎn)火電極柱上，并保證接觸良好，點(diǎn)火絲中段與試樣接觸。點(diǎn)火絲不能觸及熄滅皿，兩頭不能觸及彈筒，以免構(gòu)成短路導(dǎo)致點(diǎn)火失敗。支持熄滅皿的圓環(huán)及熄滅皿邊緣不能與另一支電極柱相接觸。向彈筒內(nèi)參與10mL除鹽水，用以吸收試樣熄滅過程中彈筒內(nèi)空氣中的氮?dú)夥错懮傻南跛?，作硝酸熱效?yīng)值校正用。將彈頭置于彈筒上，小心擰緊彈蓋。擰緊排氣閥，取下充氣閥蓋，接上充氧導(dǎo)管，翻開氧氣瓶閥門向氧彈內(nèi)充氧，1/1/202415吉林省電力科學(xué)研討院煤的發(fā)熱量測定至彈內(nèi)氧氣壓力為2.6～2.7Mpa，并堅持15秒鐘。對于單頭氧彈或運(yùn)用自動充氧儀時，充氧操作按照闡明書進(jìn)展。氧彈在預(yù)備過程中，應(yīng)防止振動、傾斜，充氧速度不能過快，以防止試樣被打濕、熄滅皿或點(diǎn)火絲位置改動，保證點(diǎn)火勝利且試樣熄滅完全。2．1．4裝配將已稱好水的內(nèi)筒放在外筒筒內(nèi)的絕緣柱上，再將氧彈小心放入內(nèi)筒的適當(dāng)位置處。察看氧彈的氣密性，如有氣泡出現(xiàn)，那么闡明氧彈漏氣，找出緣由并消除缺陷后重新充氧。當(dāng)確認(rèn)不漏氣后，將點(diǎn)火用的兩根導(dǎo)線上的電極插在氧彈上的兩個電極柱上。裝上攪拌器，蓋好外筒的絕緣蓋。小心插好內(nèi)外筒溫度傳感器。2．2實(shí)驗(yàn)步驟2．2．1預(yù)備期量熱系統(tǒng)各件裝配終了，翻開控制器電源，開動攪拌器，使內(nèi)筒、外筒水的溫度場各自均勻一致。開場攪拌后，實(shí)驗(yàn)即進(jìn)入預(yù)備期。微機(jī)自動跟蹤內(nèi)筒溫度變化，根據(jù)程序中設(shè)定的參數(shù)判別溫度場能否均勻。溫度場均勻且變穩(wěn)定后，那么自動進(jìn)展下一步操作。1/1/202416吉林省電力科學(xué)研討院煤的發(fā)熱量測定2．2．2初期為了進(jìn)展冷卻校正的計算，需求知道點(diǎn)火時內(nèi)筒的冷卻速度。為此，為實(shí)驗(yàn)過程中設(shè)置一個初期，以其平均冷卻速度作為點(diǎn)火時的冷卻速度。試樣熄滅前，內(nèi)筒溫度低于外筒溫度，因此會吸收外筒輻射熱，再加上內(nèi)筒攪拌器的攪拌熱效應(yīng)，內(nèi)筒溫度會緩慢上升。因此，內(nèi)筒初期冷卻速度實(shí)踐上是一個負(fù)值。在內(nèi)筒溫度均勻一致后，準(zhǔn)確丈量出一個溫度值。測準(zhǔn)至0.001℃，記為T0，同時開場記時。10分鐘后，再準(zhǔn)確測一次溫度，記t0，同時通電點(diǎn)火。隨后丈量并記錄外筒溫度tj。2．2．3主期點(diǎn)火后，實(shí)驗(yàn)進(jìn)入主期。假設(shè)半分鐘內(nèi)溫度急劇上升，那么闡明點(diǎn)火勝利。在主期內(nèi)，試樣的氧彈內(nèi)猛烈熄滅，釋放出的熱量使內(nèi)筒水溫度迅速上升，并將到達(dá)一個最高點(diǎn)。假設(shè)點(diǎn)火勝利，在點(diǎn)火后1分40秒時，測取一次內(nèi)筒速度，記作t1′40″。然后，在接近終點(diǎn)時，即點(diǎn)火后5～6分鐘時，開場按1分鐘間隔丈量內(nèi)筒溫度，分別記作t5、t6……，直到出現(xiàn)下降。以第一個下降點(diǎn)溫度作為主期終點(diǎn)溫度，記作tn。假設(shè)出現(xiàn)延續(xù)幾個點(diǎn)的溫度值堅持不變，那么以延續(xù)1/1/202417吉林省電力科學(xué)研討院煤的發(fā)熱量測定不變的第三個溫度值作為終點(diǎn)溫度。在主期內(nèi)，外筒溫度堅持根本不變，內(nèi)筒溫度那么由點(diǎn)火前低于外筒溫度變到點(diǎn)火后很快高于外筒溫度，且直到實(shí)驗(yàn)終了。在此過程中，內(nèi)筒先吸收外筒的熱量，然后向外筒散熱，但吸收的熱量與分發(fā)的熱量普通是不相等的，往往是散熱量大于吸熱量，即內(nèi)筒遭到冷卻，使得實(shí)踐升溫值〔tn-to〕比內(nèi)筒應(yīng)該到達(dá)的升溫值要低。利用實(shí)驗(yàn)過程中的數(shù)據(jù)，對此“冷卻作用〞呵斥的影響進(jìn)展校正。2．2．4末期當(dāng)內(nèi)筒溫度出現(xiàn)下降時，實(shí)驗(yàn)進(jìn)入末期。從上述第一個下降溫度點(diǎn)開場計時，10分鐘后，準(zhǔn)確測取內(nèi)筒溫度，記作Tn。停頓攪拌，終了實(shí)驗(yàn)。設(shè)置末期，是為了計算末期平均冷卻速度，并以冷卻速度代表終點(diǎn)時的冷卻速度，作為冷卻校正值的計算之用。末期內(nèi)，內(nèi)筒向外筒散熱，其溫度不斷下降，因此，末期冷卻速度是一個正值。假設(shè)采用端——方公式計算冷卻校正值，那么測溫間隔為1min或30S或更短。此外，主期終點(diǎn)速度也可以最高溫度作為終點(diǎn)。1/1/202418吉林省電力科學(xué)研討院煤的發(fā)熱量測定2．3終了任務(wù)實(shí)驗(yàn)終了后，關(guān)掉控制器電源。最先取溫度計，翻開外筒的蓋子，撥出點(diǎn)火電極插頭，取出氧彈，倒掉內(nèi)筒的水。開啟氧彈排氣閥，緩慢放出廢氣。旋開彈頭蓋圈，取下彈頭。仔細(xì)檢查試樣熄滅情況。苯甲酸燃盡后，無任何殘渣，如熄滅皿內(nèi)或彈筒內(nèi)有碳黑存在，那么實(shí)驗(yàn)作廢。假設(shè)試樣熄滅完全，取下未燃盡點(diǎn)火絲，丈量其長度，或稱量其質(zhì)量，計算出實(shí)踐耗費(fèi)點(diǎn)火絲的質(zhì)量。搜集彈筒洗液，用NaOH規(guī)范溶液滴定其酸度，記錄所耗費(fèi)體積，以用作HNO3熱效應(yīng)值的計算。2．4熱容量標(biāo)定結(jié)果的計算根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，利用以下公式進(jìn)展計算2．4．1冷卻校正值的計算Vo=(To-to)/10;Vn=(tn-Tn)/10

C=(n-a)Vn+aVo1/1/202419吉林省電力科學(xué)研討院煤的發(fā)熱量測定式中V0——初期冷卻速度，K/minVn——末期冷卻速度，K/minC——冷卻校正值，Kn——主期由點(diǎn)火到終點(diǎn)的時間，mina——主期內(nèi)由溫升比值確定的時間因子，min令△=(tn-to),△1′40″=(t1′40″-to)當(dāng)△/△1′40″≤1.20時，a=△/△1′40″-0.01;當(dāng)△/△1′40″>1.20時，a=△/△1′40″在微機(jī)控制的自動量熱儀中，可采用瑞——方公式或準(zhǔn)確度更高的冷卻校正公式計算冷卻校正值。2．4．2點(diǎn)熾熱計算根據(jù)點(diǎn)火絲實(shí)踐耗費(fèi)量g計算點(diǎn)熾熱q1；q1=g·p式中：q——點(diǎn)火絲實(shí)踐耗費(fèi)質(zhì)量，g；p——點(diǎn)火絲熄滅熱，J/g;1/1/202420吉林省電力科學(xué)研討院煤的發(fā)熱量測定常用點(diǎn)火絲熄滅熱為：鐵絲6700J/g;鎳鉻絲6000J/g;銅絲2500J/g;脫脂棉絲17500J/g。2．4．3根據(jù)彈筒洗液的酸度計算HNO3熱效應(yīng)值qnqn=60c·V式中：c——NaOH規(guī)范溶液的濃度，mol/LV——滴定彈筒洗液耗費(fèi)NaOH的體積mL.Qn也可按下式〔GB/T213－1996引薦〕計算qn=0.0015·Q·m式中：0.0015——HNO3熱效應(yīng)閱歷系數(shù)；Q——規(guī)范苯甲酸的發(fā)熱量，J/g;M——苯甲酸試樣質(zhì)量，g2．4．4熱容量的計算熱容量標(biāo)定結(jié)果按以下公式計算1/1/202421吉林省電力科學(xué)研討院煤的發(fā)熱量測定E＝國標(biāo)GB/T213-1996中規(guī)定，量熱儀熱容量的標(biāo)定，其實(shí)驗(yàn)應(yīng)不少于5次，取極差不超越40J/K的5次實(shí)驗(yàn)測定值的平均值作為標(biāo)定結(jié)果，并修約到1J/K。假設(shè)5次實(shí)驗(yàn)測定值極差超越40J/K，那么再作1～2次實(shí)驗(yàn)，取其中極差不超越40J/K的5次實(shí)驗(yàn)測定值的平均值作為儀器的熱容量。如補(bǔ)作1～2次實(shí)驗(yàn)，測定值還達(dá)不到上述要求，那么舍棄全部數(shù)據(jù)，對量熱儀及實(shí)驗(yàn)操作過程作全面檢查，糾正問題后，重新標(biāo)定。2．4．5冷卻常數(shù)K和綜合帶數(shù)A的計算在計算冷卻校正值時，要用到to和tn點(diǎn)對應(yīng)的冷卻速度數(shù)據(jù)V0和Vn。標(biāo)定熱容量時，冷卻速度是經(jīng)過實(shí)驗(yàn)中設(shè)置初期和末期，以初期的平均冷卻速度V0代表to點(diǎn)的冷卻速度，以末期的平均冷卻速度Vn代表tn點(diǎn)的冷卻速度。單次實(shí)驗(yàn)的儀器常數(shù)K和A值，可根據(jù)V0、Vn以及to和tn點(diǎn)的內(nèi)外筒溫差數(shù)據(jù)計算。1/1/202422吉林省電力科學(xué)研討院煤的發(fā)熱量測定由多次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定儀器常數(shù)K和A，采用一元線性回歸法計算。根據(jù)5次標(biāo)定熱容量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，先計算每次實(shí)驗(yàn)的V0、Vn和對應(yīng)的〔to-tj〕、〔tn-tj〕，5次共10組V~(t-tj)數(shù)據(jù)如下表所示初末期的冷卻速度與對應(yīng)的內(nèi)外筒溫差數(shù)據(jù)序號Vo(to-tj)Vn(tn-tj)1V01(to-tj)1Vn1(tn-tj)12V02(to-tj)2Vn2(tn-tj)23V03(to-tj)3Vn3(tn-tj)34V04(to-tj)4Vn4(tn-tj)45V05(to-tj)5Vn5(tn-tj)51/1/202423吉林省電力科學(xué)研討院煤的發(fā)熱量測定(to-tj)=(To+to)/2-tj;(tn-tj)=(tn+Tn)/2-tj將(t-tj)視為自變量X，V視為因變量Y，那么V＝K(t-tj)＋A可以寫成y=Kx+A設(shè)X~Y的數(shù)據(jù)有n組，那么

K=或A=1/1/202424吉林省電力科學(xué)研討院煤的發(fā)熱量測定A=回歸方程式〔8-33〕的相關(guān)程度，可用相關(guān)系數(shù)r的大小判別；r=3．熱容量標(biāo)定與儀器常數(shù)確定計算舉例知規(guī)范苯甲酸的發(fā)熱量26465J/g，5次反復(fù)實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)列于下表。試計算熱量計的熱容量E和儀器常數(shù)K和A。1/1/202425吉林省電力科學(xué)研討院煤的發(fā)熱量測定熱容量標(biāo)定實(shí)驗(yàn)記錄〔q1=36J〕序號試樣質(zhì)量溫度讀數(shù)時間nTotoT1′40″tnTn11.071120.78720.80221.71722.72522.7081021.063320.78220.48821.77822.75322.6371130.936821.23521.25222.12522.93422.916940.899721.34621.34622.43622.97222.9541050.939020.93420.93421.86222.63622.620101/1/202426吉林省電力科學(xué)研討院煤的發(fā)熱量測定1冷卻校正和熱容量的計算根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)，采用〔8-28〕式和〔8-27〕式計算每次實(shí)驗(yàn)的V0、Vn和C；按〔8-31〕式計算硝酸熱效應(yīng)值；按〔8-32〕式計算熱容量，計算結(jié)果及有關(guān)數(shù)據(jù)列于下表。5次測定的結(jié)果的極差R＝14605－14589＝16J/K<40J/K因此取5次測定結(jié)果的平均值〔E〕作為量熱儀的熱容量。3．2儀器常數(shù)K和A的計算根據(jù)上表V0和Vn和〔t-tj〕數(shù)據(jù)，進(jìn)展線性回歸，結(jié)果如下：K＝1.7X10minA=-4X10K/minR=0.992因此，冷卻速度關(guān)系式可寫為：V=1.7X10(t-tj)-4X10將此式的直角坐標(biāo)紙上繪成直線圖，測定煤樣發(fā)熱量時，可在此直線上根據(jù)〔to-tj〕和〔tn-tj〕查出對應(yīng)的V0和Vn。1/1/202427吉林省電力科學(xué)研討院煤的發(fā)熱量測定計算表計算項(xiàng)目12345Vo(K/min)-0.0015-0.0017-0.0013-0.0012-0.0014Vn(K/min)0.00170.00160.00180.00180.0014△/△1′40″1.1022.0441.9271.4991.347(min)1.002.041.931.501.35C(K)0.01230.01090.01020.01350.0088(to-tj)(K)-0.805-0.742-0.357-0.246-0.659(tn-tj)(K)1.1171.0951.3251.3631.028Qn(J)42.542.237.235.737.3E(J/K)1459114601145891460514592E(J/K)145961/1/202428吉林省電力科學(xué)研討院煤的發(fā)熱量測定煤炭發(fā)熱量的測定煤炭熄滅過程中的化學(xué)反響煤的熄滅，主要是煤中的可燃物質(zhì)與氧氣之間發(fā)生猛烈化學(xué)反響的過程。煤中不可燃無機(jī)礦物質(zhì)同時也發(fā)生熱分解化學(xué)反響，但后者對煤炭熄滅熱的影響較小而且關(guān)系復(fù)雜，普通情況下不作深化討論。煤樣氧彈中的熄滅，可用列反響式表示：煤〔C、H、S、N等〕＋O2〔過量〕CO2＋H2O＋H2SO4＋SO2+HNO3＋N2＋…＋Q+A彈筒發(fā)熱量的測定過程及其結(jié)果的計算2．1預(yù)備任務(wù)不同種類的煤樣，其發(fā)熱量的大小也不一樣，熄滅特性能夠有較大差別，為了使煤樣發(fā)熱量的測定結(jié)果可靠，要設(shè)法保證試樣熄滅完全。同時試樣熄滅釋放的熱量使量熱體系產(chǎn)生的溫升值應(yīng)盡能夠與標(biāo)定熱容量時的溫升值一致，以抵消實(shí)驗(yàn)過程中一些不易消除或不作校正的誤差。因此，根據(jù)煤樣熱量的大小，稱取0.8～1.2克的試樣。根據(jù)煤樣熄滅特性不同，實(shí)驗(yàn)前應(yīng)采取直接一些措施處置試樣，以保證它燃1/1/202429吉林省電力科學(xué)研討院煤的發(fā)熱量測定燒完全。測定普通無煙煤和煙煤的發(fā)熱量，直接采用粉狀試樣，不作任何特殊的處置。對于熄滅時易于飛濺〔爆燃〕的試樣如高揮發(fā)分煙煤和褐煤等，可用知質(zhì)量的擦鏡紙〔運(yùn)用前測定出其熄滅熱值〕包緊；或先在壓片中的壓成片狀，然后切成2～4mm的小塊。對于發(fā)熱量過低或灰分過大的不易熄滅完全的試樣，〔1〕可先在熄滅皿底鋪一層石棉墊或用石棉絨做襯墊，石棉絨運(yùn)用前應(yīng)在800℃下灼燒半小時；〔2〕如加襯墊后仍熄滅不完全，可提高充氧壓力至3.0～3.2Mpa；或〔3〕用知質(zhì)量和發(fā)熱量的擦鏡紙包裹稱好的試樣，或〔4〕用知質(zhì)量和發(fā)熱量的甲酸與試一同熄滅，苯甲酸或混合試樣應(yīng)壓制成型。2．2實(shí)驗(yàn)步驟與測定結(jié)果的計算內(nèi)筒、氧彈的預(yù)備，與標(biāo)定熱容量完全一樣。儀器裝配好后，開啟攪拌器，攪拌5分鐘。準(zhǔn)確丈量內(nèi)筒溫度記為t0，立刻點(diǎn)火。記錄外筒溫度tj，1分40秒時，丈量內(nèi)筒溫度記為t1′40″近終點(diǎn)時，每隔1分鐘丈量一次內(nèi)筒溫度，以第一個下降點(diǎn)作為終點(diǎn)溫度tn。停頓攪拌，終了實(shí)驗(yàn)。1/1/202430吉林省電力科學(xué)研討院煤的發(fā)熱量測定彈筒發(fā)熱量和高位發(fā)熱量的計算值修約到1J/一。做平行測實(shí)驗(yàn)兩次，假設(shè)高位發(fā)熱量差值不超越150J/g,那么計算它們的平均值。修約到10J/g，以KJ/g或MJ/kg表示，作為測定結(jié)果報出。2．2．1彈筒發(fā)熱量〔Q,v,ad〕彈筒發(fā)熱量是單位質(zhì)量的燃料試樣在氧彈內(nèi)有過剩氧氣條件下完全熄滅所釋放出的全部熱量。根據(jù)燃料試樣在氧彈內(nèi)熄滅生成的產(chǎn)物的種類和相態(tài)，我們可以知道，彈筒發(fā)熱量由以下幾個部分的熱量構(gòu)成：〔1〕可燃物熄滅生成氣態(tài)產(chǎn)物〔CO2、H2O、SO2、N2〕釋放的熱量〔以下簡稱為可燃物熄滅熱〕；〔2〕由SO2反響生成H2SO4的化學(xué)反響熱和H2SO4溶于水的溶解熱〔以下簡稱為H2SO4的熱效應(yīng)值〕；〔3〕由N2反響生成HNO3的化學(xué)反響熱和HNO3溶于水的溶解熱〔以下簡稱為HNO3的熱效應(yīng)值〕；〔4〕燃料中的H生成的H2O〔g〕和燃料中含有的水分〔M〕在燃料熄滅過程中構(gòu)成的H2O〔g〕由汽態(tài)凝結(jié)成液態(tài)時釋放出的汽化潛熱〔簡稱水的汽化潛熱〕。彈筒發(fā)熱量即為用量熱儀測得的發(fā)熱量直接結(jié)果。1/1/202431吉林省電力科學(xué)研討院煤的發(fā)熱量測定2．2．2高位發(fā)熱量〔Qgr,ad〕高位發(fā)熱量指的是單位質(zhì)量的燃料在空氣中完全熄滅所釋放出的熱量。它只包括〔1〕可燃物的熄滅熱和〔2〕水的汽化潛熱。因此，從燃料試樣的彈筒發(fā)熱量中扣除彈筒中生成的硫酸和硝酸的熱效應(yīng)值，即可得到相當(dāng)于燃料在空氣中完全熄滅所釋放的熱量——高位發(fā)熱量。計算方法如下：Qgr,ad=Qb,ad-(94.1St,ad+ɑQb,ad)2．2．3低位發(fā)熱量〔Qnct,ad〕燃料在工業(yè)鍋爐中熄滅時，其產(chǎn)物中的H2O均以氣態(tài)方式存在并隨煙氣排走。此時熄滅釋放出來的可以被有效利用的熱量，只需可燃物熄滅生成氣態(tài)產(chǎn)物的熄滅熱。它比燃料在空氣中的熄滅熱要低，故稱低位發(fā)熱量。它是能夠被利用的凈熱。根據(jù)低位發(fā)熱量的含義，從高位發(fā)熱量中扣除水的汽化潛熱，即可得到相當(dāng)于燃料在工業(yè)爐內(nèi)完全熄滅釋放的熱量——低位發(fā)熱量。1/1/202432吉林省電力科學(xué)研討院煤的發(fā)熱量測定熄滅產(chǎn)物中的水，一部分是燃料的氫元素熄滅生成的水〔H2O〕，另一部分是燃料中含有的潤濕在燃料顆粒外表的水分〔M〕。一個質(zhì)量單位的H熄滅后生成9個質(zhì)量單位的H2O，因此熄滅產(chǎn)物中總水量為〔9H＋M〕/100。在20℃時，1克H2O的汽化潛熱為2448焦?fàn)?。在計算中，普通?450J/g。因此，可按以下公式由高位發(fā)熱量計算低位發(fā)熱量：Qnet,v,ar=(Qgr,v,ad－206Had)－23Mar四、熱量計1.熱量計的種類測定固態(tài)和液態(tài)燃料發(fā)熱量用的氧彈式熱量計，根據(jù)量熱體系吸熱介質(zhì)的不同，內(nèi)外筒之間相對關(guān)系的不同以及測溫元性和操作控制方式的不同，可以劃分為不同的種類。吸熱介質(zhì)1/1/202433吉林省電力科學(xué)研討院煤的發(fā)熱量測定內(nèi)外筒關(guān)系測溫元件與控制方式1/1/202434吉林省電力科學(xué)研討院煤的發(fā)熱量測定干式熱量計,又稱無水熱量計，國內(nèi)俗稱“雙干式〞熱量計，是基于熱電堆測溫技術(shù)，以氧彈本體作為吸熱介質(zhì)的新型自動熱量計。其主要特點(diǎn)是測定速度快，通常在2.5min內(nèi)就可測定一個試樣。但其精細(xì)度稍差。靜態(tài)式熱量計,它的外筒水的溫度不加控制，通常以加大外筒水量和盡量堅持室溫不變的方式來維持其溫度的根本穩(wěn)定。這類熱量計外筒普通不設(shè)攪拌安裝。恒溫式熱量計,外筒水的溫度經(jīng)過一定的控溫安裝維持恒定不變。維持外筒溫度不變的主要目的是為了冷卻校正計算的方便。這兩類熱量計，從內(nèi)外筒熱量交換的角度看，沒有本質(zhì)上的區(qū)別。國內(nèi)沒有嚴(yán)厲地加以區(qū)分，通常都稱為恒溫式熱量計。絕熱式熱量計，經(jīng)過一套內(nèi)外筒測溫安裝檢測實(shí)驗(yàn)過程中內(nèi)外筒的溫差，根據(jù)溫差調(diào)理外筒溫度，使之跟蹤內(nèi)筒溫度變化，以此方法消除內(nèi)外筒之間熱量的傳送從而實(shí)現(xiàn)內(nèi)筒處于一種相對的“絕熱〞形狀，免除冷卻校正的計算。外筒水的加熱方式有電熱式和熱水混合式，外筒的冷卻那么采用低溫水冷卻方式。1/1/202435吉林省電力科學(xué)研討院傳統(tǒng)的熱量計，采用水銀玻璃溫度計丈量內(nèi)外筒水溫。丈量內(nèi)筒水溫，常用內(nèi)標(biāo)式分度值為0.01K的貝克曼溫度計。丈量外筒水溫，普通用固定量程型分度值為0.1K或0.2K的精細(xì)溫度計。內(nèi)筒溫度的丈量值，要經(jīng)過刻度校正和平均分度值校正，才干用于發(fā)熱量測定結(jié)果的計算。隨著微型計算機(jī)接口技術(shù)和軟件技術(shù)的開展，以鉑電阻溫度傳感器在量熱儀上獲得運(yùn)用；各種方式的具有自動測溫、自動控制、自動計算等功能的微機(jī)控制的自動熱量計得到長足開展，有效地提高了發(fā)熱量的測定速度和計算速度。隨著測熱實(shí)際和測熱技術(shù)的不斷開展，微機(jī)化熱量計的人工智能功能和自動控制功能也在逐漸加強(qiáng)和日趨完善。在滿足測定結(jié)果的準(zhǔn)確度要求的前題下，測定結(jié)果的精細(xì)度和儀器的任務(wù)可靠性程度都在不斷提高。這些技術(shù)上的提高，極大地方便了儀器操作人員，同時為燃料的商業(yè)貿(mào)易活動和熄滅設(shè)備的平安經(jīng)濟(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)提供了準(zhǔn)確可靠的科學(xué)檢測手段。2.恒溫式自動熱量計的構(gòu)造原理微機(jī)控制的恒溫式自動熱量計，由系統(tǒng)硬件和測控軟件兩大部分組成。其中硬件系統(tǒng)組成按構(gòu)造和功能可分為：1/1/202436吉林省電力科學(xué)研討院煤的發(fā)熱量測定自動熱量計硬件組成1/1/202437吉林省電力科學(xué)研討院煤的發(fā)熱量測定整個硬件系統(tǒng)的構(gòu)成如圖示：1/1/202438吉林省電力科學(xué)研討院煤的發(fā)熱量測定自動熱量計另一重要組成部分是系統(tǒng)測控軟件。軟件的主要功能可用圖示的流程圖描畫。1/1/202439吉林省電力科學(xué)研討院煤的發(fā)熱量測定冷卻校正原理與等效冷卻公式3．1冷卻校正原理在發(fā)熱量測定過程中，燃料試樣在氧彈內(nèi)熄滅，向量熱體系釋放大量的熱量，使內(nèi)筒中水的溫度上升；同時攪拌器以恒定的速度攪拌內(nèi)筒中的水，其機(jī)械能產(chǎn)生的一定的熱效應(yīng)——攪拌熱，會使得內(nèi)筒水產(chǎn)生一個較小的附加溫升。另一方面，由于內(nèi)筒與外筒〔即環(huán)境〕之間溫差的存在而產(chǎn)生熱量交換，從而導(dǎo)致內(nèi)筒溫度下降，此外，內(nèi)筒中水的蒸發(fā)分發(fā)散熱取決于試樣熄滅后使量熱體系產(chǎn)生溫升的準(zhǔn)確丈量。由于冷卻作用，實(shí)踐丈量出的內(nèi)筒溫升值，比內(nèi)外筒之間無熱量交換情況下內(nèi)筒可以到達(dá)的溫升值要小。對因冷卻作用而導(dǎo)致的內(nèi)筒溫度的下降進(jìn)展校正，稱為冷卻校正。根據(jù)牛頓冷卻定律，一個物體的冷卻速度與該物體的溫度和環(huán)境溫度之差成正比。對于量熱儀來說，量熱體系的冷卻速度，除了與內(nèi)外筒溫差有關(guān)外，還與攪拌熱效應(yīng)和內(nèi)筒水面蒸發(fā)散熱有關(guān)。因此，將牛頓冷卻定律運(yùn)用于量熱儀，內(nèi)筒的冷卻速度可用以下公式表示：V=K(t-tj)+A式中：V——內(nèi)筒冷卻速度，K/min;1/1/202440吉林省電力科學(xué)研討院煤的發(fā)熱量測定K——量熱儀冷卻常數(shù)，min-1t——內(nèi)筒溫度，Kti——外筒〔即環(huán)境〕溫度，KA——攪拌及蒸發(fā)綜合校正值〔習(xí)慣上稱綜合常數(shù)〕，K/min.在實(shí)際上，內(nèi)筒的冷卻校正值C可根據(jù)內(nèi)筒冷卻速度V對實(shí)驗(yàn)時間r積分求得。C==K將〔8-18〕式代入得C=

=K1/1/202441吉林省電力科學(xué)研討院

那么:C=KS+nA式中，C——冷卻校正值，K；n——實(shí)驗(yàn)主期〔點(diǎn)火到終點(diǎn)〕的時間，minS——實(shí)驗(yàn)主期的內(nèi)、外筒兩條溫度曲線之間面積的代數(shù)和K·min.K=令:S=煤的發(fā)熱量測定1/1/202442吉林省電力科學(xué)研討院煤的發(fā)熱量測定上述公式為計算冷卻校正值的實(shí)際公式。2利用邊境條件確定K和A值K和A值，是表征量熱儀在一定條件下的特性常數(shù)。在發(fā)熱量測定過程中的實(shí)驗(yàn)主期內(nèi)，內(nèi)筒水一方面由于吸收氧彈內(nèi)試樣熄滅釋放的熱量而產(chǎn)生溫升，另一方面由于冷卻作用而使溫度有所降低，因此，實(shí)驗(yàn)測得的溫度曲線，是兩種作用疊加的結(jié)果。因此無法根據(jù)實(shí)驗(yàn)主期內(nèi)的溫度數(shù)據(jù)求出K和A值。這兩個常數(shù)，必需采用內(nèi)筒無變化熱源情況下可以準(zhǔn)確反映量熱儀冷卻特性的數(shù)據(jù)來確定，即利用實(shí)驗(yàn)主期的邊境條件確定。為此，在實(shí)驗(yàn)點(diǎn)火之前和實(shí)驗(yàn)主期到達(dá)終點(diǎn)之后，分別設(shè)置一個時間為5min〔或10min〕的初期和末期。在初期和末期內(nèi)筒溫度的平均變化速度及其對應(yīng)的內(nèi)外筒溫度的平均值，采用牛頓冷卻定律公式〔8-18〕式計算出K和A值。設(shè)內(nèi)筒初期起始溫度為T0，初期終點(diǎn)溫度即主期起始〔點(diǎn)火時〕溫度為t0；主期終點(diǎn)溫度為tn；末期終點(diǎn)溫度為Tn，上述各點(diǎn)對應(yīng)的外筒溫度分別為Tjo、tjo、tjn、Tjn。初期、主期、末期及其臨界點(diǎn)的關(guān)系如圖8-3所示。1/1/202443吉林省電力科學(xué)研討院煤的發(fā)熱量測定初期平均冷卻速度V0＝〔T0－t0〕/5末期平均冷卻速度Vn＝〔tn－Tn〕/5內(nèi)、外筒初、末期的平均溫度：to=(To+to)/2tjo=(Tjo+tjo)/2tn=(Tn+tn)/2tjn=(Tjn+tjn)/2對于to點(diǎn)和tn點(diǎn)，由〔8-18〕式有：Vo=K(to-tjo)+AVn=K(tn-tjn)+A將上式運(yùn)用于初期和末期，那么有Vo=K(to-tjo)+AVn=K(tn-tjn)+A1/1/202444吉林省電力科學(xué)研討院煤的發(fā)熱量測定解上述二元一次方程組，得K=(Vn-Vo)/[(tn-tjn)-(to-tjo)]A=Vo-(to-tjo)(Vn-Vo)/[(tn-tjn)-(to-tjo)]3采用數(shù)值積法求解S在發(fā)熱量測定過程中，實(shí)驗(yàn)主期的內(nèi)筒溫度t和外筒溫度tj隨實(shí)驗(yàn)時間r的變化曲線如圖8-4所示設(shè)實(shí)驗(yàn)主期時間為n，記錄內(nèi)、外筒溫度時間隔為r，那么主期溫度記錄次數(shù)為m=n/r，即r=n/m。根據(jù)數(shù)值積分的梯形法那么，冷卻校正原理公式中的積分項(xiàng)S可由下述方法求得：將t〔r〕和tj〔r〕兩條曲線之間的面積，按時間間隔r等分為m個條形，那么兩條曲線間面積之代數(shù)和等于m個小條形面積之代數(shù)和。將每個小條形兩條曲線邊視為直線，即將條形視作梯形，那么上述面積之代數(shù)和近似地等于m個梯形面積之代數(shù)和。實(shí)際上，m越大，那么梯形面積之代數(shù)和就越逼近曲線面積的積分值。實(shí)踐上，只需m足夠大，那么梯形面積的代數(shù)和可完全滿足測定結(jié)果的準(zhǔn)確度要求。1/1/202445吉林省電力科學(xué)研討院煤的發(fā)熱量測定根據(jù)上述分析，圖中任一小梯形的面積為：Si=[(ti-1-tji-1)+(ti-tji)]·那么m個小梯形的面積之和為：S===[(to-tjo)+(ti-tji)]+…+[(t1-tj1)+(t2-tj2)]+…+[(ti-1-tji-1)+(ti-tji)]+…+[(tm-1-tjm-1)+(tm-tjm)]1/1/202446吉林省電力科學(xué)研討院煤的發(fā)熱量測定經(jīng)整理得：S=[++]3．4冷卻校正公式的通用表達(dá)方式與特定方式——瑞方公式利用實(shí)驗(yàn)的邊境條件，推導(dǎo)出了量熱儀冷卻常數(shù)K和綜合常數(shù)A的表達(dá)式。采用數(shù)值積分的梯形法那么，又導(dǎo)出了可無限逼近積分公式的內(nèi)外筒兩條溫度曲線之間面積S的計算式。將〔8-23〕和〔8-24〕式代入〔8-21〕式，即可得到冷卻校正公式的通用表達(dá)方式：1/1/202447吉林省電力科學(xué)研討院煤的發(fā)熱量測定C=KS+nA=·[+](to-tjo)][+假設(shè)令n/m＝1，即記錄溫度時間間隔取1min，且假設(shè)tjm=tjo,tjo=tji=tjm，即假設(shè)外筒溫度在整個實(shí)驗(yàn)過程中不斷堅持恒定不變，那么由〔8-25〕式可得：n[Vo-經(jīng)整理得：C=nVo+-n(to-tjo)]1/1/202448吉林省電力科學(xué)研討院