煤的发热量测量试验.PDF

煤的发热量测量实验 一、实验的目的和意义 煤热值是煤的一个重要物理化学指标。煤热值的大小直接影响着煤处理处置方法的选 择。本实验的目的是使学生掌握煤热值的测定方法，并在实验中培养学生动手能力，使其熟 悉相关仪器设备的使用方法。 二、实验原理 热化学中定义，１摩尔物质完全氧化时的反应热称为燃烧热。对生活垃圾煤和无法确定 相对分子质量的混合物，其单位质量完全氧化时的反应热称为热值。 图 2-12 氧弹卡计外形图 图 2-13 氧弹卡计剖面图 1—筒； 2—盖；3—小皿；4—出气道； 5—进气管作电极； 6—另一个电极 测量热效应的仪器称为量热计 （卡计）。量热计的种类很多，本实验用氧弹卡计，图 2-12 为氧弹卡计外形图，图 2-13 为氧弹卡计剖面图。测量基本原理：根据能量守恒定律，样品 完全燃烧放出的能量促使氧弹卡计本身及其周围的介质（本实验用水）温度升高，通过测量 介质燃烧前后温度的变化，就可以求算该样品的燃烧热值。其计算式为 mQv (3000ρC +C卡 )ΔΤ−2.9L 式中 Q ——燃烧热， J g ； v 2 ρ ——水的密度， g cm ； C——水的比热容， J /(℃·g)； M——样品的质量， kg ； C ——为卡计的水当量， J /℃； 卡 L——为铁丝的长度，cm（其燃烧值为 2.9J cm ）； 3000——实验用水量，mL 氧弹卡计的水当量 C 一般用纯净苯甲酸的燃烧热来标定，苯甲酸的恒容燃烧热 卡 Q=26460J g 。 v 为实验的准确性，完全燃烧是实验成功的第一步。要保证样品完全燃烧，氧弹中必须充 足高压氧气（或者其他氧化剂），因此要求氧弹密封、耐高压、耐腐蚀，同时粉末样品必须 压成片状，以免充气时冲散样品，使燃烧不完全而引起实验误差；第二步还必须使燃烧后放 出的热量不散失，不与周围环境发生热交换而全部传递给卡计本身和其中盛放的水，促使卡 计和水的温度升高。为了减少卡计与环境的热交换，卡计放在一恒温的套壳中，故称环境恒 温或外壳恒温卡计。卡计壁须高度抛光， 也是为了减少热辐射。 卡计和套壳中间有一层挡 屏，以减少空气的对流量。虽然如此，热漏还是无法完全避免，因此燃烧前后温度变化的测 量值必须经过雷诺图法校正。其校正方法如下。 称适量待测物质，使燃烧后水温升高 1.5 2.0℃。预先调节水温低于室温 0.5 1.0℃， 然后将燃烧前后历次观察的水温对时间作图，联成 FHIDG折线（图 2-14），图中H相当于开 始燃烧之点，D 为观察到最高的温度读数点，作相当于室温之平行线 JI 交折线于 I，过 I 点作 ab 垂线，然后将 FH 线和 GD 线外延交 ab 线于 A、C 两点，A 点与 C 点所表示的温度差 ′ 即为欲求温度的升高ΔΤ。图中ΑΑ 为开始燃烧到温度上升至室温这一段时间Δt 内，由环 1 境辐射进来和搅拌引进的能量而造成卡计温度的升高，必须扣除之。 ′ CC 为温度有室温升 高到最高点 D 这一段时间Δt2 内，卡计向环境辐射出能量而造成卡计温度的下降，因此需