GB/T 213-2003煤的發(fā)熱量測定方法（二）（圖）

5 試驗室條件

—進(jìn)行發(fā)熱量測定的試驗室，應(yīng)為單獨房間，不得在同一房間內(nèi)同時進(jìn)行其他試驗項目。

—室溫應(yīng)保持相對穩(wěn)定，每次測定室溫變化不應(yīng)超過1℃ ,室溫以不超過15℃-30℃范圍為宜。

—室內(nèi)應(yīng)無強(qiáng)烈的空氣對流，因此不應(yīng)有強(qiáng)烈的熱源、冷源和風(fēng)扇等，試驗過程中應(yīng)避免開啟門窗。

—試驗室*** 好朝北，以避免陽光照射，否則熱量計應(yīng)放在不受陽光直射的地方。

6 試劑和材料

6.1氧氣(GB3 863) 99.5%純度，不含可燃成分，不允許使用電解氧

6.2氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液 c(NaOH)≈O.1 mol/L

稱取優(yōu)級純氫氧化鈉(GB/T 629)4g ,溶解于1000mL經(jīng)煮沸冷卻后的水中，混合均勻，裝入塑料瓶或塑料筒內(nèi)，擰緊蓋子。然后用優(yōu)級純苯二甲酸氫鉀(GB/T 1257)進(jìn)行標(biāo)定。

6.3甲基紅指示劑2 g/L。

稱取0.2g 甲基紅(HG 3-958-76),溶解在100ML水中。

6.4苯甲酸基準(zhǔn)量熱物質(zhì) 二等或二等以上，經(jīng)***計量機(jī)關(guān)檢定或授權(quán)檢定并標(biāo)明標(biāo)準(zhǔn)熱值。

6.5點火絲 直徑0. 1 mm左右的鉑、銅、鎳絲或其他已知熱值的金屬絲或棉線，如使用棉線，則應(yīng)選用粗細(xì)均勻，不涂蠟的白棉線各種點火絲點火時放出的熱量如下：

鐵絲：6700J/g

鎳鉻絲：6000J/g

銅絲：2500J/g

棉線：17500J/g

6.6 酸洗石棉絨 使用前在800℃下灼燒30 min.

6.7 擦鏡紙 使用前先測出燃燒熱:抽取3張一4張紙，團(tuán)緊，稱準(zhǔn)質(zhì)量，放人燃燒皿中，然后按常規(guī)方法測定發(fā)熱量。取3次結(jié)果的平均值作為擦鏡紙熱值。

7 儀器設(shè)備

7. 1 熱量計

7.1.1 總則

熱量計是由燃燒氧彈、內(nèi)筒、外筒、攪拌器、溫度傳感器和試樣點火裝置、溫度測量和控制系統(tǒng)以及水構(gòu)成。

通用熱量計有兩種，恒溫式和絕熱式，它們的量熱系統(tǒng)被包圍在充滿水的雙層夾套(外筒)中，它們的差別只在于外筒及附屬的自動控溫裝置，其余部分無明顯區(qū)別。

無水熱量計的內(nèi)筒、攪拌器和水被一個金屬塊代替。氧彈為雙層金屬構(gòu)成，其中嵌有溫度傳感器，氧彈本身組成了量熱系統(tǒng)。

自動氧彈熱量計原則上應(yīng)按照本標(biāo)準(zhǔn)第7章和第8章中的原理和規(guī)定設(shè)計和構(gòu)造，并按照9.3 的規(guī)定計算分析試樣的彈筒發(fā)熱量和恒容高位發(fā)熱量。發(fā)熱量的結(jié)果應(yīng)以焦耳每克(J/g)或兆焦每千克(MJ/kg)單位報出。

自動氧彈熱量計在每次試驗中***詳細(xì)給出規(guī)定的參數(shù)，打印的或以另外方式記錄的各次試驗的信息包括溫升，冷卻校正值(恒溫式)、有效熱容量、樣品質(zhì)量、點火熱和其他附加熱;由此進(jìn)行的所有計算都能人工驗證，所用的計算公式應(yīng)在儀器操作說明書中給出。計算中用到的附加熱應(yīng)清楚地確定，所用的點火熱，副反應(yīng)熱的校正應(yīng)該明確說明。

本標(biāo)準(zhǔn)也允許使用其他氧彈熱量計，只要它們的標(biāo)定條件，標(biāo)定和發(fā)熱量測定時條件的相似性，試樣質(zhì)量與氧彈的容積，充氧壓力，氧彈中加水量，以及測定的精密度和準(zhǔn)確度等方面符合本標(biāo)準(zhǔn)的基本要求均可使用。

熱量的精密度和準(zhǔn)確度要求為，測試精密度：5次苯甲酸測試結(jié)果的相對標(biāo)準(zhǔn)差不大于0.20%；準(zhǔn)確度：標(biāo)準(zhǔn)煤樣測試結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)值之差都在不確定度范圍內(nèi)，或者用苯甲酸作為樣品進(jìn)行5次發(fā)熱量測定，其平均值與標(biāo)準(zhǔn)熱值之差不超過50J/g.

注：除燃燒不完全的結(jié)果外，所有的測試結(jié)果不能隨意舍棄。

7.1.2 氧彈

由耐熱 、耐腐蝕的鎳鉻或鎳鉻鉬合金鋼制成，需要具備3個主要性能：

a) 不受燃燒過程中出現(xiàn)的高溫和腐蝕性產(chǎn)物的影響而產(chǎn)生熱效應(yīng)；

b) 能承受充氧壓力和燃燒過程中產(chǎn)生的瞬時高壓；

c) 試驗過程中能保持完全氣密。

彈筒容積為250mL-350mL，彈頭上應(yīng)裝有供充氧和排氣的閥門以及點火電源的接線電極。

新氧彈和新?lián)Q部件(彈筒、彈頭、連接環(huán))的氧彈應(yīng)經(jīng)20.0MPa的水壓試驗，證明無問題后方能使用。此外，應(yīng)經(jīng)常注意觀察與氧彈強(qiáng)度有關(guān)的結(jié)構(gòu)，如彈筒和連接環(huán)的螺紋、進(jìn)氣閥、出氣閥和電極與彈頭的連接處等，如發(fā)現(xiàn)顯著磨損或松動，應(yīng)進(jìn)行修理，并經(jīng)水壓試驗合格后再用。

氧彈還應(yīng)定期進(jìn)行水壓試驗，每次水壓試驗后，氧彈的使用時間一般不應(yīng)超過2年。

當(dāng)使用多個設(shè)計制作相同的氧彈時，每一個氧彈都***作為一個完整的單元使用。氧彈部件的交換使用可能導(dǎo)致發(fā)生嚴(yán)重的事故。

7. 1.3 內(nèi)筒

用紫銅 、黃銅或不銹鋼制成，斷面可為橢圓形、菱形或其他適當(dāng)形狀。筒內(nèi)裝水2000 mL-3000 mL，以能浸沒氧彈(進(jìn)、出氣閥和電極除外)為準(zhǔn)。

內(nèi)筒外面應(yīng)高度拋光，以減少與外筒間的輻射作用。

7.1.4 外筒

為金屬制成的雙壁容器，并有上蓋。外壁為圓形，內(nèi)壁形狀則依內(nèi)筒的形狀而定;外筒應(yīng)完全包圍內(nèi)筒，內(nèi)外筒間應(yīng)有10 mm-12 mm的間距，外筒底部有絕緣支架，以便放置內(nèi)筒。

a) 恒溫式外筒：恒溫式熱量計配置恒溫式外筒。自動控溫的外筒在整個試驗過程中，外筒水溫變化應(yīng)控制在± 0.1 K 之內(nèi)或更低；非自動控溫式外筒—靜態(tài)式外簡，盛滿水后其熱容量應(yīng)不小于熱量計熱容量的5倍，以便保持試驗過程中外筒溫度基本恒定。外筒的熱容量應(yīng)該是：當(dāng)冷卻常數(shù)約為 0.0020 m in^-1，時，從試樣點火到末期結(jié)束時的外筒溫度變化小于0.16K ;當(dāng)冷卻常數(shù)約為 0.0030min，時，此溫度變化應(yīng)小于0.11K。外筒外面可加絕緣保護(hù)層，以減少室溫波動的影響。用于外筒的溫度計應(yīng)有0.1K的***小分度值。

b) 絕熱式外筒：絕熱式熱量計配置絕熱式外筒。外筒中裝有加熱裝置，通過自動控溫裝置，外筒水盆能緊密跟蹤內(nèi)簡的溫度。外筒的水還應(yīng)在特制的雙層蓋中循環(huán)。

自動控溫裝置的靈敏度應(yīng)能達(dá)到使點火前和終點后內(nèi)筒溫度保持穩(wěn)定(5min內(nèi)溫度變化平均不超過0.0005 K/min)；在一次試驗的升溫過程中，內(nèi)外筒間熱交換量應(yīng)不超過20J。

7.1.5 攪拌器

螺旋槳式或其他形式。轉(zhuǎn)速(400-600)r /min為宜，并應(yīng)保持恒定。攪拌器軸桿與外界應(yīng)采用有效的隔熱措施，以盡量減少量熱系統(tǒng)與外界的熱交換。攪拌器的攪拌效率應(yīng)能使熱容量標(biāo)定中由點火到終點的時間不超過10min，同時又要避免產(chǎn)生過多的攪拌熱(當(dāng)內(nèi)、外筒徽度和室溫一致時，連續(xù)攪拌10min所產(chǎn)生的熱量不應(yīng)超過120 J).

7.1 .6 量熱溫度計

用于內(nèi)筒溫度測量的量熱溫度計至少應(yīng)有0.00 1K 的分辨率，以便能以0.0 02K 或***的分辨率測定2到3的溫升；它代表的***溫度應(yīng)能達(dá)到近0.1K。量熱溫度計在它測量的每個溫度變化范圍內(nèi)應(yīng)是線性的或線性化的。它們均應(yīng)經(jīng)過計量部門的檢定，證明已達(dá)到上述要求，有兩種類型的溫度計可用于此目的。

a)玻璃水銀溫度計

常用的玻璃水銀溫度計有兩種：一種是固定測溫范圍的精密溫度計；一種是可變測溫范圍的貝克曼溫度計。兩者的***小分度值應(yīng)為0.01 K,使用時應(yīng)根據(jù)計量機(jī)關(guān)檢定證書中的修正值做必要的校正。

兩種溫度計都應(yīng)進(jìn)行溫度校正(貝克曼溫度計稱為孔徑校正)，貝克曼溫度計除這個校正值外還有一個稱為“平均分度值”的校正值。

為了滿足所需要的分辨率，需要使用5倍的放大鏡來讀取溫度，為防止水銀柱在玻璃上的粘滯，通常需要一個機(jī)械振蕩器來敲擊溫度計。如果沒有機(jī)械振蕩器，在讀取溫度前應(yīng)人工敲擊溫度計。

b)數(shù)字顯示溫度計

數(shù)字顯示溫度計可代替?zhèn)鹘y(tǒng)的玻璃水銀溫度計，這些溫度計是由諸如鉑電阻、熱敏電阻以及石英晶體共振器等配備合適的電橋，零點控制器、頻率計數(shù)器或其他電子設(shè)備構(gòu)成，它們應(yīng)能提供符合要求的分辨率，這些溫度計的短期重復(fù)性應(yīng)該為0.001 K或***，6個月內(nèi)的長期漂移不應(yīng)超過0.05 K,線性溫度傳感器在發(fā)熱量測定中引起的偏倚比非線性溫度傳感器的小。

7.2 附屬設(shè)備

7.2.1 燃燒皿

鉑制品*** 理想，一般可用鎳鉻鋼制品。規(guī)格可采用高17mm-18mm、底部直徑19mm-20mm,上部直徑25mm-26mm,厚0.5mm。其他合金鋼或石英制的燃燒皿也可使用，但以能保證試樣燃燒完全而本身又不受腐蝕和產(chǎn)生熱效應(yīng)為原則。

7.2.2 壓力表和氧氣導(dǎo)管

壓力表由兩個表頭組成:一個指示氧氣瓶中的壓力，一個指示充氧時氧彈內(nèi)的壓力。表頭上應(yīng)裝有減壓閥和保險閥。壓力表每2年應(yīng)經(jīng)計量部門檢定一次，以保證指示正確和操作安全。

壓力表通過內(nèi)徑1m m-2m m的無縫銅管與氧彈連接，或通過高強(qiáng)度尼龍管與充氧裝置連接，以便導(dǎo)人氧氣。壓力表和各連接部分禁止與油脂接觸或使用潤滑油。如不慎沾污，***依次用苯和酒精清洗，并待風(fēng)干后再用。

7.2.3 點火裝置

點火采用12V -24V 的電源，可由220V 交流電源經(jīng)變壓器供給。線路中應(yīng)串接一個調(diào)節(jié)電壓的變阻器和一個指示點火情況的指示燈或電流計。

點火電壓應(yīng)預(yù)先試驗確定。方法:接好點火絲，在空氣中通電試驗。在熔斷式點火的情況下，調(diào)節(jié)電壓使點火絲在1s-2s內(nèi)達(dá)到亮紅；在棉線點火的情況下，調(diào)節(jié)電壓使點火絲在4s-5s內(nèi)達(dá)到暗紅。電壓和時間確定后，應(yīng)準(zhǔn)確測出電壓、電流和通電時間，以便計算電能產(chǎn)生的熱量。

如采用棉線點火，則在遮火罩以上的兩電極柱間連接一段直徑約0.3mm的鎳鉻絲，絲的中部預(yù)先繞成螺旋數(shù)圈，以便發(fā)熱集中。

7.2.4 壓餅機(jī)

螺旋式 、杠桿式或其他形式壓餅機(jī)。能壓制直徑10m m的煤餅或苯甲酸餅。模具及壓桿應(yīng)用硬質(zhì)鋼制成，表面光潔，易于擦拭。

7.2.5 秒表或其他能指示10s的計時器