浅析影响热量计标定热容量的几个因素

樊艳梅董娟

鄂尔多斯市神东检测有限责任公司内蒙古鄂尔多斯017209

摘要：以实际标定热容量为例，介绍了影响标定热容量的几个因素，并提出控制措施，确保热量计标定热容量结果的准确性。

关键词：热容量；标定；影响；因素

引言

煤的发热量是煤质分析的重要指标之一。首先，煤作为动力燃料，其发热量越高，经济价值就越大。煤在燃烧或气化过程中，还需用其发热量来计算热平衡、耗煤量和热效率。根据这些计算参数即可考虑该进操作条件和工艺过程，从而设法达到最大的热能利用率。准确的测定发热量结果直接影响着企业效益。热容量是发热量结果计算重要的参数，热容量标定的准确与否直接影响着发热量的测定结果。因此为了获得准确的发热量测定结果，所以我们在标定热容量时必须注意以下几个问题。

1标定热容量的作用

1.热容量是该仪器的量热系统温度每升高1℃需要吸收的热量，以J/K（或J/℃）表示。

2.要想根据试样燃烧后水温的升高来计算试样的发热量，必须首先知道水温升高1℃需要吸收多少热量。因热量计的量热系统中，除了水吸收热量外，氧弹、内筒、温度计和搅拌器等都会吸热，而且各自的吸热情况不一样，（各种材料的比热容不同），因素比较复杂，不可能依靠简单的数学计算获得，只能采用已知热值的基准物如苯甲酸来实际标定出量热系统温度每升高1℃所要吸收的热量，也即标定出热量计的热容量。

2标定热容量的环境条件

1.环境温度5~35℃，相对湿度≤80%。

2.周围无强烈振动、灰尘、强电磁干扰、腐蚀性气体。

3.试验室应设在一单独房间，不得在同一房间内同时进行其他试验项目。

4.室温尽量保持恒温，每次试验过程中室温变化不应超过1℃。且室内应无强烈空气对流，不应有强烈的热源和风扇等，试验过程中应尽量避免开门窗。

3影响热量计标定热容量的几个因素

热容量标定的有效期为3个月，超过此期限应重新标定；但有如下情况发生时，应对仪器的热容量立即重新标定。

1.测定发热量的内筒水温与热容量标定时的平均内筒水温相差5℃以上时；

2.更换量热温度计；

3.更换氧弹的较大部件，如氧弹盖，连接环等部件的更换；

4.热量计经过大的搬动；

5.仪器经过大修，完全换水后；

6.用标准煤样或苯甲酸检查仪器的准确度，测定值与标准值之差超过不确定度范围，或苯甲酸的测定值与标准值之差超过50J/g，且找不到其它原因时；

7.如果热量计量热系统没有显著变化，重新标定热容量的值与前一次的热容量的值相差大于0.25%时。

4标定热容量前做好充分准备工作

1.检查设备的点火控制部分电源和保险丝断是否接好；点火控制信号线是否接好；点火电极是否接好；点火电极是否和坩埚架靠在一起；设备与电脑的连线是否完好。否则会导致点火失败，影响测定进程。

2.检查设备的搅拌器电机是否完好，搅拌叶片是否松动，搅拌器线路是否有断路断路现象，搅拌器是否打开，搅拌速度是否均匀。

3.检查内桶水是否干净，否则按操作程序立即更换内桶水。内桶水更换后自然放置不少于24h，使其水温与室温达到平衡状态。如果不更换内桶水，则需在标定热容量前向内桶添加少量水，使溢水口有少量水流出为宜，确保内桶水量充足。

4.清理氧弹，将挡火板、氧弹盖等处的水垢等清理干净，用蒸馏水冲洗干净。

5.选用质量大小相差不大的坩埚，事先灼烧并在干燥器中冷却至室温待用。

6.选择苯甲酸，应选用经计量部门检定合格的基准量热物，并保证苯甲酸在在有效期内，在60-70℃带鼓风的干燥过4-5小时，且表面无污染。

5标定时正确的操作方法

1.保证有足够的充氧时间，不得少于15s。当氧气瓶瓶中压力降到5.0MPa以下时，充氧时间应酌量延长，压力低于4.0MPa以下时，应及时更换氧气。

2.要确保点火丝绑好后与接线柱接触良好，点火丝紧贴苯甲酸表面放置。

3.充氧完成后要检测氧弹是否漏气。检测方法为：充氧结束后，将氧弹放入装满水的大容器中，水面以过氧弹为宜，看氧弹上有无气泡冒出，判定氧弹不漏气，可进行下一步试验。

4.氧弹放入外桶前要用专用毛巾擦干净，防止桌面上的点火丝等杂物带入外桶，造成外桶出水口阻塞。

6计算标定结果

1.热容量标定一般应进行5次重复试验。计算5次重复试验结果的平均值和相对标准差（计算方法见公式1），其相对标准差不应超过0.20%；若超过0.20%，再补做一次试验，取符合要求的5次结果的平均值，修约至1J/K，作为该仪器的热容量。若任何5次结果的相对标准差都超过0.20%，则应对试验条件和操作技术仔细检查并纠正存在问题后，重新进行标定，舍弃已有的全部结果。

公式（1）重复测定值相对标准差的计算

（1）

相对标准差=<0.20%合格

季度间标定比较：2－1/1<0.25%合格

如超过标准范围应对试验条件和操作技术仔细检查，并纠正存在问题后，重新进行标定。

式中：

——苯甲酸燃烧试验中热容量值或发热量值测定值：

——苯甲酸燃烧试验结果的平均值。

2.标定结束后，用标准煤样或苯甲酸进行反标定，若用标准煤样测试结果与标准值之差都在不确定度范围内，则视为合格。若用苯甲酸，则进行5次热值测试，取符合要求的5次结果的平均值，修约至1J/K，作为该仪器的热容量。若任何5次结果的相对标准差都超过0.20%，则应对试验条件和操作技术仔细检查并纠正存在问题后，重新进行标定，舍弃已有的全部结果。若用标准煤样反标定时,其测定结果应注意换算成干基高位发热量，水分要用近期测定的结果，一般用一周之内测定的。

3.若用标准苯甲酸标定仪器的热容量时，在计算氧弹内的总释放热量时应加上硝酸形成热，而在用苯甲酸来反标定仪器的准确度时，应扣除硝酸形成热。除了燃烧不完全的试验结果必须舍弃，所有的结果都应包括在计算中。如果精密度不能满足要求，应查找原因，解决问题后，进行一组新的标定。

4.在使用新型热量计前，需确定其热容量的有效工作范围。方法是：用苯甲酸至少进行8次热容量标定试验，苯甲酸片的质量一般从0.7g～1.3g，或根据被测样品可能涉及的热值范围（温升）确定苯甲酸片的质量。在两个端点处，至少分别做2次重复测定。然后，以温升△t(tn-t0)为横坐标，以热容量E为纵坐标，绘制温升与热容量值的关系图。如果从图中观察到的热容量值在整个范围内没有明显的系统性变化，该热量计的热容量可视为常数；如果观察到的热容量值与温升有明显的相关性，用一元线性回归的方法求得E和△t的关系式，用公式E=α+bt计算线性回归方程的估计方差和相对标准差，其相对标准差不应超过0.20%。除了燃烧不完全的试验结果必须舍弃，所有的结果都应包括在计算中。如果精密度满足要求，在测定试样的发热量时，就可根据实际的温升△t用公式E=α+bt确定所用的热容量值（查图或用公式计算）。如果精密度不能满足要求，应查找原因，解决问题后，进行一组新的标定。

5.若热量计量热系统无显著改变，重新标定的热容量值与前一次值相差不应大于0.25%，否则应检查试验程序，解决问题后重新进行标定。

结语

保证准确标定热量计的热容量，一定要严格执行以上操作步骤，一定要注意人、机、法、料、环、测这几个方面的环节，才能得到准确、可靠的热量计热容量标定结果。

参考文献

[1]李英华.煤质分析应用技术指南[M].北京：中国标准出版社，2008.