实验三 燃料热值测定

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1、实验三燃料热值的测定一、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。假定有N中组分参与反应的方程式为：式中代表组分分子式，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：，分别为标准定容生成热或生成焓（kcal/gmal，

2、kcal/kg）。上标“o”代表标准状态（1atm，25℃），它们之间的关系为：为通用气体常数，DN为气相组分在反应中的摩尔数变化，对于等摩尔数反应，DN=0，一般情况下，由于，常常可以用生成焓代替生成热，即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。若用符号和表示应用基高位热值和低位热值，它们之间的关系为（kcal/kg）分别

3、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，用表示。它与高位热值间的关系为式中：为分析基硫百分含量；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。二、实验原理本实验用氧弹式热量计测定常温（15℃～30℃）下固体或液体燃料的弹筒定容热值实验的基本原理是热力学第一定律。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（

4、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1℃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），DT为温度增量（K），G为试样重量（g）。三、实验装置和实验试剂12711894613514101151632~220V1.外壳2.量热容器3.搅拌器4.搅拌马达5.绝热支柱6.氧弹7.贝克曼温度计8.工业用玻璃温度计9.电极10.盖子11.放大镜12.电动振动装置13.水14

5、.指示灯15.可变电阻调节16.开关图4—1燃料燃值测定实验装置与结构1.氧弹式热量计（见图4—1）及其附件；2.氧气瓶及减压阀；3.压块机；4.盘架天平，粗称煤粉重量；1.分析天平，精确测定点火铁丝和煤粉重量，型号：TG328B，分度值0.1mg；2.点火铁丝，直径小于0.2毫米，剪成10cm一段，将等长度的10根铁丝在分析天平称重，算出每根铁丝的平均重量；3.贝克曼温度计，刻度范围0～5℃；分度值0.01℃估读到0.001℃；4.玻套温度计，测量外筒水温，刻度范围5.0～50℃，分度值1℃；6.万用电表；7.

6、标准热值苯甲酸（6324Cal/g）；8.蒸馏水；9.煤粉试样；10.酸洗石棉；11.弹头架；12.工具；四、实验步骤1．试样称重，取煤粉试样1.0～1.2g，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4—2）。煤块点火丝点火丝图4—2煤粉压块示意图2．弹中加10ml蒸馏

7、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25～30atm，氧弹不应漏气。3．充有氧气的氧弹放入量热器内筒中，加入3000g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0.5℃内筒水温应比外筒水温低0.7℃。4．接好电极，将贝克曼温度计插入内筒，装好搅拌器，盖好外盖。5．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

8、，每半分钟温度上升大于0.5℃，观测到0.1℃；每半分钟温度升高为0.5～0.1℃，观测到0.01℃；每半分钟温度升高小于0.1℃，观测到0.001℃。实验分三个阶段读数：F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，同时按下电钮进行点火。F主期：试样燃烧产生热