量热仪工作原理

九章机械

一、核心原理

• 氧弹燃烧法：将一定量的待测样品（如煤炭、石油等）放入充有过量氧气的氧弹内，通过高压氧气助燃使样品完全燃烧。燃烧产生的热量通过氧弹壁传导给内筒中的定量蒸馏水，导致水温上升。
• 热力学定律应用：基于热量守恒定律（封闭系统中热量不会自发从低温物体传递到高温物体）和热力学第一定律（系统吸收的热量等于对外做功与内部能量变化的代数和），通过测量水温变化间接计算样品释放的热量。
  

二、工作流程

• 样品准备：精确称量待测样品（如0.9-1.1g煤炭）并放入氧弹内的燃烧皿中，安装点火丝后充入高压氧气（约2.8-3.2MPa）。
• 热量传导：将氧弹置于内筒水中，样品燃烧释放的热量通过氧弹壁传导给内筒水，使水温上升。
• 温度测量：通过高精度温度传感器（分辨率达0.0001℃）实时监测水温变化，结合搅拌器确保水温均匀。
• 热容量标定：使用已知热值的基准物（如苯甲酸）燃烧标定量热系统，确定温度每升高1℃所需吸收的热量（即热容量E）。
• 数据计算：根据水温上升量（Δt）和热容量（E），通过公式 Q=mE⋅Δt​ 计算样品发热量（Q为发热量，m为样品质量）。
  

三、关键技术参数

• 热容量稳定性：量热仪的热容量需保持高度稳定（如<0.2%），以确保测量精度。
• 温度分辨率：高精度温度传感器可分辨0.0001℃的温度变化，提升测量灵敏度。
• 测试周期：快速法测试周期可缩短至8分钟，国标法约15分钟，满足高效检测需求。
• 符合标准：设备需符合GB/T 213-2008《煤的发热量测定方法》等国际国内标准，确保数据可靠性。