• （3）其它热量校正，即点火热q1、添加物热量q2等。
•Q
•E(tn-t0+C)-q1 •m
-q2
=
4 量热系统的设备要求
• 量热系统由氧弹、内筒、外筒、搅拌器、水、温度传感器
、点火装置、温度测量和控制系统组成（以下均以恒温式热量
计予以介绍）。
•（1）氧弹
•●氧弹材料：耐热、耐腐蚀、耐高压
。
•●氧弹容积：一般在(250～350)mL
9GBT213-XX煤的发热 量测定方法
2020年5月25日星期一
1 热量及温度的单位
•（一）、热量的单位 •我国过去和目前常用的热量单位为卡、焦耳。
•（1）焦耳（用J表示） •1焦耳=1牛顿力使其作用点在力的方向上移动1米所做的功 。
•移动1m
•1N •作用点
1 热量及温度的单位
•（2）卡（用cal表示）
6 冷却校正与点火丝热量校正
•（2）点火热校正
• ●点火丝熔断式和棉线点火。 • ●熔断式点火丝热量=点火丝实际消耗量×点火丝热值 • ●棉线点火热量=棉线的实际消耗量×棉线的热值+电能热 （即电压×电流×时间）
•【注】镍铬丝热值为：6000 J/g，棉线热值为： 17500 J/g。
7 测定步骤
•1卡=1g纯水在标准气压下把温度升高1℃所需要的热量 。• 后来科学家发现水在不同温度下的比热容不同，1卡 的数值并不绝对。
• a.将1g水在标准气压下由摄氏14.5℃提升到15.5℃ 所需的热量，为1卡（≈4.1855焦耳）；又叫【15度卡 】； • • b.将1g水在标准气压下由摄氏19.5℃提升到20.5℃ 所需的热量，为1卡（≈4.1816焦耳）。又叫【20度卡 】。
2 高、低位发热量的定义
• （3）恒容低位发热量：单位质量的试样在充有过量氧气 的氧弹内燃烧，其终态产物为25℃下的过量氧气、氮气、二 氧化碳、二氧化硫、气态水以及固态灰时放出的热量。即恒 容高位发热量减去水（包括水和氢生成的水）的气化潜热。 低位发热量可理解成锅炉实际能得到的发热量。
•【注】 •M为预计算基的水分，% •干燥基M=0，空干基M=Mad，收到基M=Mt。
，点火丝热量q1=50J,苯甲酸质量m=1.0025g，
主期温升tn-t0=2.8340℃，C=0.0233℃。求E
。
•E =
•Q×m+q1 +•q(tnn-t0)+c
•【注】苯甲酸燃烧过程 中，由于高温和高压， 充氧前封入的氮气少量 生成硝酸并放出热量。
•26472×1.0025+50+3 •=9.8•2.8340+0.023 •=93139J/℃(或J/K)
。
•●水压试验：我国氧弹水压试验是
20MPa，2年内有效。
•图为5E-AC8018使用的氧
•●充氧压力和时间：(2.8-3.0)Mpa 弹
4 量热系统的设备要求
•（2）内筒 • ●内筒材料：紫铜、黄铜、不锈钢 • ●内筒形状：断面可为椭圆、菱形或其他 • ●内筒容量：可装(1600-3000）mL水
量。
•1MJ/kg=103
J/g
2 高、低位发热量的定义
为什么说锅炉中所获得最大理论热值是低位发热量？
• 煤在锅炉中燃烧和在氧弹内燃烧条件不大一样，所得的燃 烧产物也不同，因而获得的热量不同。
• 煤在锅炉中燃烧获得的最大理论热量是从弹筒发热量中扣 除上述四项热量的热值（即恒压低位发热量）。由于恒容低位 发热量与恒压低位发热量相差很小（几焦到十几焦）因此常用 恒容低位发热量替代。
2 高、低位发热量的定义
•四种定义的区别：燃烧条件不同，则燃烧产物不同。
•g—气态
I—液态
•3 氧弹量热法的基本原理
•主要仪器设备：
•立式 单控
•5E-1C电脑量热仪
•5E-AC/PL自动量热仪
•5E-C5500自动量热仪 •5E-KC5410快速量热仪 •5E-AC8018全自动量热仪
•3 氧弹量热法的基本原理
4 量热系统的设备要求
•（4）搅拌器 • ●搅拌的方式： 螺旋桨式和电磁式，但都需要电机带动。 • ●转速：（400～600）r/min为宜，根据经验转速 500r/min比较理想，应保持恒定，不能时快时慢。 • ●搅拌效率：点火到终点的时间不超过10min，如果超过 10min，说明搅拌效率不够 。 • ●搅拌热：当内、外筒水温与室温一致时，连续搅拌 10min所产生的热量不应超过120J。
5 热容量标定
•（1）有效热容量 • 量热体系产生单位温升所需要的热量，称为量热仪的有效 热容量，用E表示，单位为J/℃或J/K。
•（2）热容量的标定 • 用一种已知热值的物质来测量整个量热体系温度升高1℃所 需的热量，即测得量热仪的热容量。
• 【注】已知热值的物质，现在常用的是一种由权威机构已 经定值的苯甲酸的基准量热物质，要求：品质纯度达到二等或 二等以上，压片，洁净。
• （2）恒容高位发热量：单位质量的试样在充有过量氧气 的氧弹内燃烧，其终态产物为25℃下的过量氧气、氮气、二 氧化碳、二氧化硫、液态水以及固态灰时放出的热量。即弹 筒发热量减去硝酸形成热以及硫酸校正热。高位发热量可理 解成煤能在锅炉中产生的发热量。
•【注】 •①当St，ad＜4.00%或Qb,v,ad ＞14.60MJ/㎏时，可用St，ad代替Sb，ad •② Qb,ad ≤16.70kJ/g时，a=0.0010 •16.70kJ/g＜Qb,ad ≤25.10kJ/g时，a=0.0012 •Qb,ad＞25.10kJ/g时，a=0.0016
• 发热量定义：单位质量的物质完全燃烧时所 放出的热量，单位为：焦耳/克。
•◎称取一定量的样品 •◎氧弹内充入过量氧气 •◎电流熔断点火丝点燃样品 •◎释放的热被吸收
•氧弹内部结构图
•3 氧弹量热法的基本原理
•热量传递四种形式：
热辐射;（与表面光洁度有关） 热对流；（物质本身的流动性） 热传导；（没有物质的转移） 热蒸发；（水分蒸发带走热量）
•图为5E-AC系列量热仪椭圆型内 筒
4 量热系统的设备要求
•（2）内筒 • ●内筒水量要求：放入氧弹后往内筒加水，使氧弹盖的 顶面淹没在水面下（10-20）mm，水量过多，搅拌引起飞 溅；水量过少，搅拌引起氧弹盖外露，部分热量未被水吸 收。所有试验中保持相同，相差不超过0.5g。 • ●内筒进水方式：称量法、 平衡法、量杯法、水位探针 定量法。
•3 氧弹量热法的基本原理
•（四）、工作原理
•恒温式量热仪工作原理 图
•Q=•E(tn•-mt0)
•3 氧弹量热法的基本原理
•恒温式量热仪的量热法必须解决三个问题：
• （1）预先知道仪器的热容量，即该仪器的量热系统温度
每升高1K（或1℃）所需要吸收的热量，称之为热容量（E
）。
• （2）测定发热量时，内外筒水温之间始终存在着一定的 温差且随时间而改变，导致内外筒热交换，由此必须解决 量热系统与外界的热交换的问题，通过在内筒温升上加一 个校正值来解决，称之为冷却校正（C）。
2 高、低位发热量的定义
• （1）弹筒发热量：单位质量的试样在充有过量氧气的氧 弹内燃烧，其终态产物为25℃下的过量氧气、氮气、二氧化 碳、硝酸、硫酸、液态水以及固态灰时放出的热量。即实验 室内用氧弹热量计（量热仪）直接测得的发热量。
•【注】：q1为点火燃烧热，q2为添加物燃烧热。
2 高、低位发热量的定义
• 使用新型热量计前，一般用苯甲酸至少进行8次热容量标 定试验，苯甲酸片质量从0.7g-1.3g，两个端点处至少分别 做两次重复测定，其相对标准偏差不应超过0.20%。
5 热容量标定
•（6）热容量的有效期
• 热容量标定值的有限期为三个月，超过此期限时应重新标 定。但有下列情况时应立即重标： • a.更换温度计； • b.更换量热仪的大部件，如氧弹头.连接环等； • c.标定热容量和测发热量时的内筒水温相差超过5K； • d.量热仪经过较大的搬动。
2 高、低位发热量的定义
• （4）恒压低位发热量：单位质量的试样在恒压条件下， 在过量氧气中燃烧，其终态产物为25℃下的过量氧气、氮气 、二氧化碳、二氧化硫、气态水以及固态灰时放出的热量。 • 恒压低位发热量=恒压高位发热量-水的气化潜热（恒压 ） • 恒压高位发热量=恒容高位发热量-体积膨胀功
•【注】 •Oad+Nad可用下式估算： •Oad+Nad =100-Mad-Aad-Cad-Had-St,ad。
4 量热系统的设备要求
•（7）氧气、压力表 及发热量坩埚油。油脂在氧气中容易氧化而产生热量，且易产生静电放电现 象，在高压氧的条件下，油脂的上述过程比在常压下进行快得 多，所以油脂很容易点着，引发火灾。
• ◆发热量坩埚：一般可用镍铬钢制品，能保证试样燃烧完全 而本身不受腐蚀或产生热效应为原则。有深壁坩埚、浅壁坩埚 两种。
6 冷却校正与点火丝热量校正
•（1）冷却校正
• 根据氧弹量热法原理，恒温式热量计的内筒在试验过 程中与外筒发生热交换。在点火前，内筒温度低于外筒， 点火后的内筒温度高于外筒，对此散失或得到的热量应予 校正，即在求得整个温升时加上一个校正值C，这个校正 值称为冷却校正。
• 目前常用的冷却校正公式有：国标公式、奔特公式 、瑞-方公式。
•结论：【15度卡】的1卡 ≠ 【20度卡】的1卡
1 热量及温度的单位
•从两个定义上可以看出：
• A.焦耳只与力的大小、力的方向及移动距离有关，不随 温度的变化而变化。 • B. 卡随温度的变化而变化，数值并不绝对。
• 所以现代科学不再采用卡作为能量及热量的量度单位， 转而采用国际单位焦耳。
•GB/T213-2008规定用焦耳/克或兆焦/千克来表示煤的发热
4 量热系统的设备要求