煤的发热量的测定.doc

实验二 煤的发热量的测定
一 实验目的
通过实验，掌握煤的发热量的测定方法，并熟悉其计算方式与原理。
二 实验设备
量热仪，弹筒，棉线，烧杯，注射器，点火丝；分析天平，燃烧皿，棉线
三 实验原理
让已知质量的煤样在氧弹热量计中完全燃烧，燃烧放出的热量被一定量的水和热量计通体吸收。待系统热平衡后，测出温度的升高值，并计水和热量计筒体的热容量以及周围环境温度等的影响，即可计算出该煤的发热量。
四 实验步骤
1.清理燃烧皿，用其城区分析试样0.9-1.1g（重量称到0.0002g）；
2.截取10cm左右的点火丝，并称重；
3.将点火丝固定到电极柱上的小槽中，将棉线中间对折放到点火丝上，一端没入煤样中；
4.在弹筒中注入10ml的水，将弹筒密封好，进行加氧（压强到2.8-3.0MPa）；
5.将弹筒放入量热仪中，盖好盖子，点击实验开始；
6.实验完毕后，点击复位，待排水完毕，打开量热仪，取出弹筒，进行清理，称量未燃烧完的点火丝的重量。
五 实验数据及处理
1.数据计算
点火丝质量： 0.0232g(前)；0.0107g(后)
煤样质量1.0798g
（1）温度的校正
1）温度计刻度矫正
由温度计鉴定证书查得：；
2）贝克曼温度计的平均分度值校正
据实测时露出柱温度，在检定证书中查得分度值：

（2）冷却校正
校正后的外筒温度

（3）引燃物燃烧放热量的校正

（4）分析试样的弹筒发热量

（5）空气干燥基高位发热量
一直，分析煤样的全硫含量，则可用全硫含量代替弹筒洗液测得的含硫量，即：；又因煤样的，所以系数，如此：

（6）收到基低位发热量
已知：；；

于是：

结果整理
镍铬丝消耗量g
0.0125
镍铬丝燃烧散热量J/g
1403
镍铬丝发热量J/g
17.5375
校正后弹筒发热量J/g
25101.62
校正后干燥基高位发热量J/g
25054.1
校正后收到基低位发热量J/g
23078.22

2.结果截图

分析结果，实验截图所显示的结果明显有误，原因应该是热容量有问题。做实验的时候，本应是不对此项设置进行调整，不过，实验过程中由于某原因造成了热容量设置值的变化，从而导致了实验结果的错误。
六 实验思考
1.氧弹（弹筒）的发热量与高低位发热量有何区别？燃料在锅炉炉膛中所能释放出来的热量是哪一种热量？为什么？
答：（1）氧弹发热量包含煤中S和N在弹筒的高压氧气中形成液态硫酸硝酸时放出的酸的生成热以及煤中水分M和氢H完全燃烧时生成水的凝结热，而煤在炉子中燃烧时不会生成这类酸和水的，所以氧弹发热量比其高位发热量还要大一些。
（2）燃料在炉膛中释放的热量为低位发热量。
2.测定发热量的实验室应具备什么条件？
答：（1）热量计应放在单独房间内，不得在在同一房间内进行其他项目的实验项目；
（2）测热室应不受阳光的直接照射，室内温度和湿度变化应尽可能减小到最小，每次测定室内温度变化不得超过1℃，东、夏室温以不超过15℃—35℃为宜；
（3）室内不得使用电炉等强烈放热设备；不准启用电扇、试验过程中应避免开启门、窗，保证室内无强烈的空气对流。
3.常用的热量计有哪几种类型？他们的差别是什么？
答：有恒温室热量计和绝热式热量计。恒温式热量计配置恒温式外筒，外筒夹层中装水以保持测试过程中温度的基本稳定。绝热式热量计配置绝热式外筒，外筒中装有电加热器，通过所附自动控制装置能使外同种的水温跟踪内筒的温度，其中的水还能在双层上盖中循环，因此后者要比前者先进。在测定结果的计算上，恒温式热量计的内筒，在试验过程中因与外筒始终发生热交换，对此热量应与校正；而绝热式热量计的这种热量得失，可以忽略不计。
4.贝克曼温度计的量程仅5~6℃，为什么可用于燃料发热量的温度测量呢？
答：贮汞槽是用来调节水银球内的水银量的。借助贮汞槽调节，可用于测量介质温度在‐20 ~ +155℃范围内变化不超过5℃或6℃的温度差。贮汞槽背后的温度标尺只是粗略地表示温度数值，即贮汞槽中的水银与水银球中的水银相连时，贮汞槽中水银面所在的刻度就表示温度的粗略值。因为水银球中的水银量是可以调节的，因此贝克曼温度计不能用来准确测量温度的绝对值。例如，刻度尺上1°并不一定是1℃，可能代表5℃、74℃等等。
5.什么叫贝克曼温度计的基点温度？如何调整确定？
答：如果测量范围在21—24℃之间，则可调节水银量是温度计浸于20℃的水浴中，水银柱顶点恰好指在温度计的最低刻度上，贝克曼温度计的这个最低刻度所代表的温度称为基点温度。
6.热量计的热容量是什么意思？如何校正？
答：量热系统在试验条件下温度上升1K 所需的热量称为热量计的热容量，习惯上也叫做水当量，以(或)表示。贝克曼温度计因水银球中的水银量是可变的，可以测量-10℃至120℃范围内的任何温度。如测温范围在21～24℃之间，则可调节水银量使温度计浸于20℃的水浴中时，水银柱顶点恰好指在温度计的最低刻度（通常为0℃）上。贝克曼温度计的这个最低刻度所代表的温度称为基点温度。基点温度实质上是表示水银球中水银量的一种方法。
7.对于燃烧时易于飞溅的试样或不易燃烧完全的试样，或发热量过低但却能燃烧完全的试样，在发热量测定时应相应采取什么技术措施？
答：燃烧时易于飞溅的试样， 可先用已知质量的擦镜纸包紧， 或先在压饼机中压饼并切成 2～4mm 的小块使用。不易燃烧完全的试样，可先在燃烧皿底铺上一个石棉垫，或用石棉绒做衬垫(先在皿底铺上一层石棉绒，然后以手压实)
8.如何减少周围环境对发热量测定结果的影响？你能设计一种较为理想的热量计吗？
答：（1）尽量与外界相隔离，争取多吸收向外界传出的热量，减少热损失；（2）同时应该选择导热系数小的材料作为热量计壁面；（3）增加密闭性，在连接口处增加密闭保温部件。
设计思路，在现有的热量计外再加一个筒，该筒内为真空。
9. 什么是露出柱温度变化校正？什么是露出柱温度校正？二者的区别何在？各自如何校正？
答: 对于玻璃精密温度计，其刻度也不可能制作的十分准确，它是与标准温度计对照而得出各读数的修正值的。使用时，它的温度读数，加上修正值后才代表真实温度。由此求出的温升，才是真正的温升。经计量机关检定后提供的温度计分度值，只适用于在与检定条件相同的情况下使用。影响分度值的因素有三个：基点温度，浸没深度和露出柱所处的环境温度。前两个因素，在量热计的热容量标定和在发热量测定中，可以人为地控制保持一致。但露出柱所处环境温度（室温），一般的实验室难以保持固定不变，故而对此影响需要进行校正，其校正系数为露出柱温度校正系数。