实验三 燃料热值测定

1、实验三燃料热值的测定、实验的理论基础燃料的燃烧热（或热值）是指单位质量（g或gmol）的燃料在标准状态下与氧完全燃烧时释放的热量。完全燃烧是指燃料（常指碳氢燃料）中的C完全转变为二氧化碳，氢转变为水，硫转变为二氧化硫。如果燃烧发生于定压过程，这是的燃烧热为定压燃烧热，又称燃烧焓，如果燃烧过程保持容积不变，这是的燃烧为定容燃烧热。I=1N中组分参YM与反应的方程式为Y”【M1式中m代表组分分子式，y1为分子前指数,”分别为反应物和产物，则定容燃烧热和定压燃烧热分别为:(y)Eo(to)(yy)Ho(To)EoC）,HoO分别为标准定容生成热或生成焓（kcal/gmal,kcal/kg）。上标“o

2、”代表标准ii状态（latm,25C），它们之间的关系为：Ho=Eo+RoToANiiRo为通用气体常数，AN为气相组分在反应中的摩尔数变化，对于等摩尔数反应，AN=0,一般情况下，由于EioRoToAN，常常可以用生成焓代替生成热，即HoEoii根据反应产物中水的状态不同，热值又有低热值和高热值之分。如产物水为蒸汽，这是的热值为低热值，如产物为液态水，热值为高热值，两者的差值为水的蒸发潜热（Qr=10.52kcal/gmal）。工业上常用燃料的元素分析法确定高低热值的关系。若用符号Qy和Qd表示应用基高gwdw位热值和低位热值，（它们之间的）关系为Qdw=Qgw一6（9Hy+Wy）（kcal

3、/kg）Hy,Wy分别为应用基氢百分含量和全水份含量。本实验测定的是分析基弹筒热值，用QDfr表示。它与高位热值间的关系为式中：S爲为分析基硫百分含量；Wf为分析基水份含量；a为修正系数；无烟煤和贫煤取0.001，其它煤种取0.0015。Qygw八100-Wy=gw100-WfDT-22.5SfDT+a-Qf)DT100Wy100-Wf、实验原理本实验用氧弹式热量计测定常温（15C30C）下固体或液体燃料的弹筒定容热值Qf实验的基本原理是热力学第一定律。DT实验过程中使环境（量热体系以外）温度不变，给定的燃料试样在氧弹中完全燃烧释放热量。使量热体系温度升高，记录实验过程中温度的变化，就可以算出

4、燃料试样的弹筒热值。在测量中，先使已知热值的标准热值苯甲酸（6342cal/g）在量热体中燃烧，求出热量计的水当量（数值上等于量热体系温度升高1C所需的热量）。然后在相同条件下，使被测燃料在热量计中燃烧，由量热体系的水当量，即可求出被测燃料的热值，计算公式可写成1)式中：K为水当量（Cal/K）,AT为温度增量（K）,G为试样重量（g）。三、实验装置和实验试剂12*i/h*1111甘T1n1/220V1.外壳9.电极2.量热容器10.盖子3.搅拌器11.放大镜4.搅拌马达12.电动振动装置5.绝热支柱13.水6.氧弹14.指示灯7.贝克曼温度计15.可变电阻调节8.工业用玻璃温度计16.开关图

5、41燃料燃值测定实验装置与结构氧弹式热量计（见图41）及其附件；3.压块机；氧气瓶及减压阀；4.盘架天平，粗称煤粉重量5.分析天平，精确测定点火铁丝和煤粉重9.050C，分度值1C；量，型号：TG328B，分度值0.1mg；10.万用电表；6.点火铁丝，直径小于0.2毫米，剪成11.标准热值苯甲酸（6324Cal/g）10cm一段，将等长度的10根铁丝在分12.蒸馏水；析天平称重，算出每根铁丝的平均重13.煤粉试样；量；14.酸洗石棉；7.贝克曼温度计，刻度范围05C；分15.弹头架；度值0.01C估读到0.001C；16.工具；8.玻套温度计，测量外筒水温，刻度范围四、实验步骤试样称重，取煤

6、粉试样1.01.2g，先在托盘天平上粗称，然后在分析天平上称准到0.0002g,放在垫有酸洗石棉的坩埚中，当测定低热值煤或灰份大于40%的煤样时，可加0.2g左右已知苯甲酸热值。一般煤可作粉状燃烧，挥发份大的烟煤或褐煤作粉状燃烧时可能溅出，可用美浓纸包样燃烧（计算时应减去纸的热值），或与点火丝一起压成块（见图42）。弹中加10ml蒸馏水，弹头放在弹头架上，将盛有试样的坩埚固定在坩埚架上，将点火丝两端固定在两个电极上，中间放入煤粉中，点火丝与坩埚接触，用万用表检查点火丝与电极接触是否良好。拧紧氧弹盖，缓慢通入氧气，使弹内压力达到2530atm，氧弹不应漏气。充有氧气的氧弹放入量热器内筒中，加入3

7、000g蒸馏水（称准到0.5g）,蒸馏水温应事先调整，外筒水温与室温相差不得超过0.5C内筒水温应比外筒水温低0.7C。接好电极，将贝克曼温度计插入内筒，装好搅拌器，盖好外盖。启动搅拌器，用放大镜观察温度变化，但温度上升均匀后，开始读取温度，每半分钟温度上升大于0.5C，观测到0.1C；每半分钟温度升高为0.50.1C，观测到0.01C；每半分钟温度升高小于0.1C，观测到0.001C。实验分三个阶段读数：奇初期：试样燃烧前，观测和记录环境与量热体系的热交换，每隔一分钟读取一次，共读取六次，得到五个温度间隔，在初期最后一次读数的瞬间，将点火电压预先升高到预定值，同时按下电钮讲行点火。奇主期：试

8、样燃烧产生热量传给热量计，使热量计各部分温度达到均匀，每半分钟读取一次，直到温度不再上升而开始下降的第一次温度为止。奇末期：观察终了温度下的热交换关系，每半分钟读取一次，约读取十次作为实验末期。停止搅拌，关闭电源，取下贝克曼温度计和电极，取出氧弹，缓慢打开气阀，在5分钟左右放尽气体，拧开并取下氧弹盖，放在弹头架上，量出未燃尽点火丝的长度，计算实际消耗的点火丝重量，检查弹体内部，如有烟黑或未燃尽试样微粒（不是灰份），此次实验作废。如果测定全硫含量以计算高位发热量时应收集弹液（终了半小时后再放余气）。用热蒸馏水洗涤弹体内各部分：坩埚和进气阀，将全部洗涤液和坩埚中的物质收集在洁净烧杯中，洗涤液应为1

9、50200ml。将盛有洗涤液的烧杯加盖微沸5分钟，加两滴1%酚酞，以1/10N的NAOH溶液滴到粉红色，保持15秒不变为止。9如不计算高位发热量时，7、8两步可省略。用干布将氧弹内外表面和弹盖擦干净用电吹风将其吹干或风干。五、测量结果计算：在仪器设计制造中已考虑使热量体系与环境见热小，剩余的热交换作用，在体系与环境间相差23C以下时，可用校正公式进行修正。1测定结果按下列公式计算：IKHKt+h)-(T+h+Atgq1.43C2）Qf=00TDG式中：H：贝克曼温度计每一度相当于实际温度的度数，特别的热量计用温度计H=1.000CTo,T：直接观测到的主期的初温和终温（C）ho,h：温度分别为

10、To和T时，温度计刻度的校正（C）t：量热计热交换修正值（C）g，q：分别为点火丝实际消耗量（g）和燃烧量（cal/g）C：滴定洗涤液消耗的1/10N的NaOH溶液容积（ml）,不计高位热值时为0。1.43相当于1ml1/10N的NaOH溶液与HNO3反应时的生成热和熔解热。G：试样重量（g）。2热量计热交换修正值用奔特公式计算：At=厂-m+Vr（3）21式中：V：初期每半分钟温度变化率。V：末期每半分钟温度变化率。m：主期中每半分钟温度上升小于0.3C的间隔数，第一个间隔总是计入m中。r：主期中每半分钟温度上升小于0.3C的将间隔数。六、实验思考题：热量计的水当量如何测定?实验结果计算式中

11、，各项需要修正的原因是什么？贝克曼温度计有什么特点？使用时需要注意哪些问题？对照有关资料，分析实验数据的可靠程度，并说明理由。附：实验示例：某燃料在下列条件下测定弹筒热值：室内温度：22.3C；外筒温度：22.5C；内筒温度:21.8C；水当量：K=3474Cal/g；试样：G=1.1071g；消耗点火丝（细铁丝）重量：g=0.0050g；铁丝热值：q=1600Cal/g；C=4.01ml；h0=0.0；h=0.0；H=1.000。记录数据如下表：序号初期序号主期mr序号末期00.84811.09012.860121.93022.85920.84932.39032.858342.61042.85740.85052.72252.856562.78262.85560.85172.81772.854782.83782.85380.85292.84992.8529102.856102.851100.853(点火)112.86031111.0901228611221.930132.862133142.862144152.8611215“0848-0853V=110=-0.0005At=QfDT2.861-2.85110-0.0005+0.001=6329Cal/g=0.001x3+0.001x12=0.01275+0.0)(0853+0.