无机非金属材料实验(七)

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1、第七章热工工程实验实验一煤的工业分析实验工业分析是分析化学的一个分支，是分析化学在工业生产上的应用。通过工业分析能够评定燃料、原料及产品的质量。一、本实验的目的：1．掌握煤的工业分析方法，即煤的水分、灰分、挥发分和固定碳的测定方法。2．判断分析煤样的种类。3．根据经验公式计算煤的低位发热值。二.基本原理煤是由极其复杂的有机化合物组成的。就其所含元素而言，不外乎有碳、氢、氧、氮、硫、部分矿物杂质及水分。煤的成分分析方法有元素分析和工业分析两种。其中煤的工业分析方法是我国工矿企业中经常采用的一种简易的分析方法，即通过对实验中风干煤样（空气干燥基）所含水分、灰分、挥发分和固定碳的测定，

2、得到煤的工业分析组成。Mad+Vad+Aad+Fcad=100%本实验的原理为热解重量法，即根据煤样中各组分的不同物理化学性质，控制不同的温度和时间，使该种组分热分解或燃烧，以样品失去的质量占原试样的质量百分比表示该成分的质量百分含量。三．实验器材1．电热鼓风干燥箱2.干燥器3．分析天平4.马弗炉四．实验步骤1.水分空气干燥基的水分为内在水分，即吸附于煤颗粒毛细孔隙之间的水分，较难蒸发。105～110℃的鼓风干燥箱中干燥1小时。2.灰分煤的灰分是指煤中所有可燃物质完全燃烧，水分完全蒸发以及煤中矿物杂质在一定温度下产生一系列分解，化合等复杂反应后所剩下的残渣，是煤中不能燃烧的矿物杂

3、质。置于815℃的马弗炉中灼烧40分钟。3．挥发分煤的挥发分是在特定条件下受热分解的产物，剩下的不挥发物称为焦渣。置于900℃马弗炉中，隔绝空气加热7分钟。实验视频五.数据处理1.实验数据记录2．判断煤的种类我国煤的种类是以干燥无灰基挥发分含量Vdaf为依据划分的，不同种类煤的挥发分含量如下：因此，需将空气干燥基挥发分Vad换算为干燥无灰基挥发分Vdaf。换算公式：3.焦渣特性判断（烟煤）焦渣特性是指测定挥发分后，坩埚内残留的焦渣外形特征，分为8类。1）粉态保持原煤样的粉末状。2）粘着稍有粘连，手指轻压即成粉末。3）弱粘有粘结，手指轻压即成碎块。4）不熔融粘结粘结，手指用力压才成

4、碎块。5）不膨胀熔融粘结焦渣呈扁平状、煤粒界限不清，表面有银白色光泽。6）微膨胀熔融粘结焦渣用手指不能压碎，表面有银白色光泽和较小的膨胀泡。7）膨胀熔融粘结焦渣表面有银白色光泽，明显膨胀但高度不超过15mm。8）强膨胀熔融粘结同7），但膨胀高度超过15mm。4.计算低位发热量（1）无烟煤=K0-360Mad–383Aad–100Vad（KJ/kg）（2）烟煤=100K1-(K1+25.12)(Mad+Aad)-12.56Vad（KJ/kg）六.影响因素实验二煤的发热量测定发热量是衡量燃料品质的一项重要指标，掌握热值测定的计量方法，可为各行各业综合利用能源、节约能源提供可靠依据。一

5、.实验目的1．掌握煤发热量的实测方法——氧弹热量测定方法。2．了解弹筒发热量，恒容高位发热量和恒容低位发热量的概念，以及它们之间的换算。3．根据经验公式计算煤的低位发热值。二.基本原理煤发热量的测定原理很简单，即设法测定一定量试样在完全燃烧时放出的热量。目前常用的是伯斯路特于1881年发明的氧弹方法，把一定量的试样放在密闭的充氧弹筒（俗称氧弹）中完全燃烧。氧弹置于盛水的内筒中，并被水完全浸没。根据内筒水温的升高，计算出试样的发热量。由于测定时，试样完全燃烧放出的热量不仅被水吸收，亦被弹筒自身、内筒、搅拌器和量热温度计等装置吸收，这些装置统称为量热系统。该量热系统本身具有热容量（亦

6、称水当量），需用已知标准发热量的物质（如苯钾酸）进行标定，求出该系统的仪器常数。三．实验器材1.分析天平；2.氧弹式量热计；3.氧弹；4.滴定台；5.甲基红指示剂；6.0.1N的氢氧化钠溶液。四．实验步骤1．称样与装埚0.9～1.1g（煤饼）。坩埚底部铺一石棉纸垫。2．装点火丝和充氧装点火丝与煤饼接触；加10ml蒸馏水；充氧压力2.8～3.0MPa。3．内筒加水及氧弹气密性检查内筒加水（一般为3000g），调整内筒水温比外筒低0.5～1.0℃。氧弹放入内筒的水中，使氧弹除充气阀及电极外其余部分都淹没在水中。观察有无漏气。4．装置测示仪器接点火电极插头，装上搅拌器和温度计、测量外筒

7、温度的外筒温度计。盖上外筒盖。5．初期温度测定开动搅拌器，5分钟后计时和读取内筒温度（to）,外筒温度（tg）点火，如在30秒内温度急剧上升，点火成功。点火后1′40″时读取内筒温度（t1′40″），。6．终期温度测定接近终点时（8～10分），1分钟间隔读取内筒温度，以第一个下降温度作为终点温度（tn）。7．收集弹筒洗液放气，把废气引入装有适量氢氧化钠标准溶液的三角烧瓶中。如有燃烧不完全则试验应作废。用蒸馏水冲洗，全部洗液都收集在三角烧瓶中。8．将上述洗液煮沸1～2分，取下稍冷后