《热工基础及设备a》实验指导书

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1、《热工基础及设备A》课程实验指导书目录1．煤的燃料热测定……………………………………………………12．火焰温度测定………………………………………………………43．稳态法测导热系数…………………………………………………74．工业烟气的成分分析及漏风量的测定……………………………11实验1煤的燃烧热测定一、实验目的1、了解氧弹式量热计的结构和工作原理，掌握氧弹法测定媒的发热量的方法。2．了解恒压反应热与恒容反应热的差别及相互关系。二、实验原理煤的发热量是燃煤的一项重要质量指标，它是以恒温条件下单位质量的煤完全燃烧时所产生的热量来表示的，单位为kJ/kg或J/g。目前测定煤的发热量

2、最常用的方法是氧弹法。该法是把一定量的媒样放在充有高压纯氧的密闭弹筒（即氧弹）中完全燃烧，并使煤燃烧放出的热量通过弹筒传递给水及仪器系统，再根据水温的变化计算出煤的发热量。用氧弹法测得的媒的发热量称为弹筒发热量。事实上，试样完全燃烧放出的热量不仅被水吸收，亦被弹筒本身、内筒、搅拌器和温度计等实验装置吸收，故上述实验装置统称为量热系统。该量热系统本身具有的热容量（亦称水当量），事先已用已知标准发热量的物质（如苯甲酸）进行标定，作为仪器常数给出。由于生产中可利用的是煤的低发热量，故将各种发热量的概念及换算关系简介如下：1.弹筒发热量在密闭的弹筒中充高压纯氧至2.8~3.0MPa，

3、终了时燃烧产物为25℃，燃烧单位质量试样所产生的热量称为弹筒发热量，J/g,记作QDT。煤的燃烧产物为：CO2、H2SO4、HNO3、水和固态的灰分。QDT＝Ｅ——仪器热容量，J/g；在仪器使用前用基准物质（如苯甲酸等）进行标定得到。ΔT——修正后的温升，℃；∑Gd——添加物（如点火丝等）产生的总热量，Ｊ；Ｇ——煤试样质量，ｇ；２．恒容高位发热量弹筒发热量QDT减去稀硫酸和二氧化硫生成热之差以及稀硝酸生成热即为恒容高位发热量J/g,记作QGT．Ｖ。实质上QGT。V等于在测定弹筒发热量相同条件下燃烧单位质量试样所产生的热量，不同的是燃烧产物中硫以二氧化硫状态、氮以游离状态存在。

4、恒容高位发热量比工业上的恒压（大气压）高位发热量低8.374~16.748J/g,一般可忽略不计。3.恒容低位发热量恒容高位发热量QGT。V减去水的蒸发热，即为恒容低位发热量，J/g,记作Qnet.v。因为在工业燃烧中，全部水（燃烧生成水和煤中原有的水）呈蒸汽状态，而在氧弹中水蒸气凝结成液态水。其换算关系为：QGT＝QDT－（3.6V＋1.5aQDT）(J/g)式中：Ｖ——滴定洗液消耗的0.1mol/LNaOH溶液的体积,ml；1ａ——硝酸生成热校正系数（贫煤、无烟煤取0.001，其它煤取0.0015）。Qnet.＝QGT。V－25（Mad＋9Had）(J/g)式中：Mad—

5、—煤样的空气干燥基水分含量；Had——煤样的空气干燥基氢含量；氢含量可以根据下面的经验公式求出：　Hdaf＝Vdaf×（7.35/10＋Vdaf）－0.013式中Vdaf——无灰干燥基挥发酚的含量，％。三、实验仪器与试剂１．XRY—1A型数显氧弹式热量计，热容量约15000J/℃，使用时要进行精确标定。主要包括以下几部分：①自密封式氧弹（如右图）：为了防止燃烧生成的酸对氧弹的腐蚀，全部结构采用不锈钢制成氧弹的结构有三个部分组成：一个容积为300ml的圆筒形弹体，一个盖子和一个连接盖子和弹体的环，弹体内径为58mm,深103mm，壁厚为内径的1/10，底和盖的厚度稍大，氧弹的强

6、度足够耐受固体燃烧时产生的最大压力（60~70大气压）。弹体采用自动密封橡胶垫圈，当弹体内充氧到一定压力时，橡胶垫圈因受压力而与弹体和弹盖密接，造成两者间的气密性。且筒内外压力差越大，密封性能越好。中间气阀也因受压紧密闭合，氧气从中间气阀螺钉四周进入筒内，不会直接冲压式样，点火时又可保护弹顶密封系统。②水套（外筒）：水套是双层容器，实验时充满水，通过水套搅拌器使筒内水温均匀，形成恒温环境，水筒放在水套中的一个具有三个支点的绝缘支架上。水套具有胶木盖，上有孔、一边插入测温探头，点火线等，盖下面衬有抛光金属板。③水筒（内筒）：水筒全部由不锈钢薄板制成，截面为梨形，以减少与外筒间的

7、辐射作用，当氧弹放入水筒后，可加水淹没氧弹，而水面至内筒上缘约有250-500毫升的空间，水筒的装水量一般为3000毫升，（氧弹搁在弹头座架上）内部设有搅拌器。④搅拌器：内筒搅拌器由电动机带动，搅拌转速为500转/分。通过搅拌器螺旋桨的运动，实施氧燃烧放出的热量尽快在量热系统内均云散布。电动机与搅拌器间用绝热固定板连接，以防止因电机产生的热而影响测量精度。搅拌器电动机为同步电动机，转速平稳。外筒搅拌器为手拉式搅拌器，上下拉动数次即能使外筒水温均匀，给内筒形成一个恒温的环境。⑤工业用玻套温度计：刻度范围为