煤的发热量测定实验

实验报告实验名称：煤的发热量测定实验院系：能源动力与机械工程班级：热能1004班姓名：学号：同组人：实验日期：华北电力大学一、实验目的1.掌握氧弹量热仪测量发热量的基本原理。2.初步学会利用量热仪测量发热量的方法，巩固发热量的基本概念。二、实验类型综合型。三、实验仪器1、氧弹（如图1-1，1-2）氧弹是一种圆筒型弹体。筒体密封严密，用耐热耐腐蚀不锈钢制成。容积250～350mL，筒内为试样燃烧空间，内充氧气，初压为2.6～2.8Mpa。图1-1氧弹外观1－充气嘴2－密封圈3，7－电极杆4－点火丝压环5－坩埚支架6－挡火板图1-2氧弹内部构造（氧弹芯）2、定温筒（如图1-3，1-4）1－内桶盖2－定温桶箱体图1-3定温桶侧视图121234567121－搅拌器2－测温探头图1-4内桶结构图3、自动充氧器（如图1-5）1－氧气压力表2－气嘴（充氧时与氧弹连接）3－充氧手柄4－氧弹定位盘5－进氧接头（通过导氧管与氧气减压阀连接）6－气门芯安装孔图1—5自动充氧器4、计算机、打印机及其测控软件（如图1-6）21612345图1-6控制系统图5、燃烧皿（金属制）6、氧气瓶：表压为0~12.8MPa。7、压力表和氧气导管压力表有两个表头组成一个指示氧气瓶的压力一个指示充氧时氧弹内的压力，表头上装有减压阀和保险阀。压力表通过内景1～2mm的无缝铜管与氧弹相连，以便导入氧气8、电子分析天平（感量0.1mg）9、电子秤：量程5.0kg，精度为0.5g。10、干燥器11、试剂：氧气，苯甲酸12、材料：1、点火丝，直径0.1mm左右的铂、铜、镍铬丝或其他一直热值的金属丝。（各种点火丝的热值如下：铁丝：6700J/g；镍铬丝：1400J/g；铜丝：2500J/g）2、蒸馏水或去离子水四、实验原理在氧弹中，在充有过量氧气的情况下（氧气的初始压力为2.6~.8MPa）燃烧单位质量的煤所产生的热量称为弹筒发热量QDT，再通过进一步计算便得到煤的发热量。1、基本原理把一定量的煤试样置于充有过量氧气的氧弹筒内完全燃烧。氧弹祲没在盛有一定量水的容器中。煤试样燃烧后放出的热量使氧弹系统（包括盛水的容器，容器内的水、搅拌器和测温探头等）温度的升高，测定水的温度升高值即可计算氧弹发热量，氧弹发热量QDT的计算公式为QDT=𝑐𝑝（tn-t0）−（q1+q2）/m式中：QDT----弹筒发热量，J/g；𝑐𝑝–量热仪的热容量,J/℃；tn–终点时的内筒温度,℃;t0–点火时的内筒温度,℃;q1---点火热,J(点火丝和电能热之和)；[注:电能热=电压(V)×电流(A)×时间（S）]q2---添加物如包纸等产生的热量，J；m---试样质量，g。2、热容量𝑐𝑝氧弹量热仪系统温度每升高1℃所吸收的热量称为氧弹量热仪的热容量。它可用标定方法确定，即：将已知发热量的苯甲酸燃料放于氧弹筒内完全燃烧，测定水的温升，求出W值。𝑐𝑝=Q·m+q1+qn/（tn-t0）式中：Q---苯甲酸的热值，J/g；m---苯甲酸的质量，g。qn---硝酸的生成热，（qn=Qm×0.0015）五、实验内容和步骤1，实验内容：1)计算煤试样氧弹发热量。2)计算氧弹量热仪热容量。3)按照给定参数计算煤的空气干燥基低位发热量。2.实验步骤：1）打开计算机和量热仪电源，在windows桌面上直接点击名为“SDACM5000量热仪”的快捷图标启动测控软件。2）在燃烧皿中精确称取空干基试样1～1.1g(精确到0.0002g)。3）对氧弹的各部件及弹筒内部，擦拭干净，弹的密封胶圈应稳妥置于槽内，不得脱出，再往弹杯内放入10ml的蒸馏水。4）将弹头置于弹头架上，将称好试样的坩埚放于坩埚架内，将点火丝接到坩埚支架（氧弹电极杆）上并压紧点火丝压环，使点火丝靠近或稍接触试样，点火丝不得与坩埚接触，注意防止两电极之间短路，在将弹头放入弹杯内，用手将弹帽拧紧即可（严禁用任何工具拧紧弹帽）。5）用自动充氧器充氧不少于15秒钟，当氧气瓶中的氧气压力降到5Mpa以下时，充氧时间应酌量延长。6）将氧弹放入量热仪的装好水的内筒中，（如氧弹无气泡冒出，表明气密性良好，如有气泡出现，表明漏气。应找出原因，加以纠正，重新充氧）盖上盖子。7）器准备就绪后，系统自动进入实验状态，自动完成内桶水量的称取和水温的调节；经过测温探头及测控电路准确地采集温度值，按程序，自动完成整个实验过程，并自动计算、保存和打印测试结果。8）完成后取出氧弹用放气阀将氧弹中的残留气体放出。用蒸馏水把氧弹冲洗干净，然后擦干。9）测控程序，关计算机和量热仪电源。10）记录实验室的干湿球温度计读数。11）清理实验现场的水、各种杂物。12）经过实验指导教师确认无误后，离开实验室。六、数据记录及处理煤的发热量实验操作卡表变量名称符号数值单位备注充氧压力P2.8~3.0MP充氧时间t15s水的净质量𝑀𝑤2100±0.5g外筒温度𝑡𝑤℃内筒温度𝑡𝑛℃内外筒温度之差𝑡𝑤−𝑡𝑛℃坩埚初始质量𝑀1g坩埚最终质量𝑀2g煤粉样品质量G=𝑀2−𝑀1g1.00~1.10弹筒发热量𝑄𝑏J点火丝发热量𝑞1J量热系统初温𝑡0℃量热系统终温𝑡1℃量热系统温升△t=𝑡1−𝑡0℃冷却校正值CK系统热容量E=(𝑄𝑏G+50)/(∆t+C)J/K𝑄𝑎𝑑,𝑔𝑟=𝑄𝑎𝑑,𝑏−(94.1𝑆𝑎𝑑,𝑏+α𝑄𝑎𝑑,𝑏)α=0.001𝑄𝑎𝑑,𝑏16.7MJ/kgα=0.001216.7MJ/kg≤𝑄𝑎𝑑,𝑏25.1MJ/kgα=0.0016𝑄𝑎𝑑,𝑏≥25.1MJ/kg𝑄𝑎𝑑,𝑔𝑟=𝑄𝑎𝑑,𝑔𝑟100−𝑀𝑎𝑟100−𝑀𝑎𝑑𝑄𝑎𝑟,𝑛𝑒𝑡=[𝑄𝑎𝑑,𝑔𝑟−212𝐻𝑎𝑑−0.8(𝑂𝑎𝑑+𝑁𝑎𝑑)]×100−𝑀𝑎𝑟100−𝑀𝑎𝑑−24.4𝑀𝑎𝑟原始数据