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量熱儀計量校準中產(chǎn)生誤差的原因分析及應對策略

      在量熱儀的計量校準檢定中,經(jīng)常會出現(xiàn)結(jié)果超差的情況出現(xiàn),出現(xiàn)結(jié)果超差的原因主要是試驗環(huán)境溫度不穩(wěn)和彈筒充氧不足兩種。
 
1、試驗環(huán)境溫度不穩(wěn)

      彈筒量熱儀是通過測量內(nèi)筒水溫來計算出被測物質(zhì)的熱值的。若試驗環(huán)境溫度不穩(wěn)定,將給測試結(jié)果帶來明顯的影響。從定性的角度來分析,若室溫越來越高,譬如第二批次試驗時的室溫比第一批次高(超出規(guī)定范圍),則第二批次的內(nèi)筒水要比第一批次的內(nèi)筒水多吸收外界的熱量,對于標定熱容量而言,導致其測定結(jié)果減小;而對于測定發(fā)熱量而言,則導致增大。
 
      反之,若室溫下降,則對于標定熱容量而言,導致其測定結(jié)果增大,而對于測定發(fā)熱量而言,則導致減小。由此得出結(jié)論:如果室溫波動較大,其測試結(jié)果誤差較大。在實際工作中,我們經(jīng)常發(fā)現(xiàn):連續(xù)標定的五次熱容量,極差不大于40J/K,但前后順序呈現(xiàn)一邊倒趨勢(趨于增大或減?。?,這有可能就是上述原因造成的,其熱容量作為測發(fā)熱量的依據(jù)是不正確的。鑒于上述原因,國家標準《GB/T13一2008煤的發(fā)熱量測定方法》中針對量熱儀試驗室明確提出如下條件要求:

量熱儀計量校準

l)在進行發(fā)熱量測定的試驗室,應設立單獨房間,不準在同一房間內(nèi)進行其它試驗項目。
2)實驗室室溫應保持相對穩(wěn)定,每次測定室溫變化不應超過1℃,室溫以在15--30℃范圍為宜。
3)實驗室內(nèi)應無強烈的空氣對流,不能有強烈的熱源、冷源和風扇等,試驗過程中應避免開啟門窗。
4)實驗室窗戶最好朝北,以避免陽光直接照射。或者將量熱儀應放在不受陽光直射的地方。
5)禁止將恒溫桶放在窗戶邊、暖氣管道旁、空調(diào)風口等處。
6)假如室溫尚未穩(wěn)定,外桶水溫也能試驗不滿足要求,此時應禁止開始試驗。
 
2、彈筒充氧不足
      無論標定熱容量還是測量發(fā)熱量,量熱儀的氧彈中都要求有過量氧氣才能保證結(jié)果準確性。所謂過量的氧氣就是在試驗完成后,其放出的廢氣中還有剩余的氧氣尚未完全嫩燒。這種檢查剩余氧氣的方法很復雜,一般試驗室不具備這樣的條件。所以,國家標準中規(guī)定充氧的壓力要達到2.8一3.0MPa,對難燃燒的試樣還可提高到3.2MPa(極限值),充氧時間不得少于15s。
 
      雖然國家標準中對充氧作了上述規(guī)定,但沒有明確的定量的要求。通過大量試驗,針對目前市場上普遍使用的容積300mL左右的氧彈,需要充人10.5g以上的氧氣才能保證試樣完全燃燒(對難燃燒的試樣要提高到11.5g以上)。判斷氧氣量是否充分的簡易方法是:將空氧彈在臺秤上稱量,按操作規(guī)程充氧后再稱量,若大于10.5g即可滿足實驗條件。如果未達到要求,則需要提高充氧壓力或延長充氧時間。倘若還未達到要求,則需要檢查氧彈是否漏氣或充氧儀漏氣等情況。假若氧氣不足,樣品中的碳元素將不能完全生成CO2,而將有一部分生成CO,這樣就會使熱量減少。同時,硫酸生成熱、硝酸生成熱也會減少,因此會導致試驗結(jié)果偏低。

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