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量熱儀的(de)原理及發展曆史

發布日期:2023-05-03 浏覽次數:781

信息摘要(yào / yāo):

神華煤質儀器公司生産的(de)量熱儀分爲(wéi / wèi):智能漢字及多功能量熱儀、全自動量熱儀、微機全自動量熱儀、高精度微機全自動量熱儀,化驗數據精度高,測量時(shí)間短,量熱儀生産技術符合國(guó)家标準。

  神華煤質儀器公司生産的(de)量熱儀分爲(wéi / wèi):智能漢字及多功能量熱儀全自動量熱儀微機全自動量熱儀高精度微機全自動量熱儀,化驗數據精度高,測量時(shí)間短,量熱儀生産技術符合國(guó)家标準。現在(zài)我向大(dà)家先介紹一下量熱儀化驗煤焦炭發熱量的(de)工作原理:

  先用一種已知熱值的(de)物質(通常用标準物質苯甲酸)測得整個(gè)量熱體系溫度升高一度所需的(de)熱值,即測得該量熱儀的(de)熱容量。如,已知苯甲酸的(de)熱值爲(wéi / wèi)26500Jg,燃燒1g的(de)苯甲酸可使量熱體系升高265℃,則測得量熱儀的(de)熱容量爲(wéi / wèi)10000J/℃;若将1g未知熱值的(de)煤燃燒可使量熱體系升高2℃,則被測煤樣的(de)熱值爲(wéi / wèi)20000Jg,若升高25℃,則被測煤樣的(de)熱值爲(wéi / wèi)25000J/g。也(yě)可以(yǐ)這(zhè)樣認爲(wéi / wèi):長高的(de)溫度值和(hé / huò)所測物質的(de)熱值是(shì)成下比例的(de)。

       量熱儀的(de)發展

      目前國(guó)内使用的(de)量熱儀除了(le/liǎo)本國(guó)生産的(de)儀器,就(jiù)是(shì)一些科研機構用的(de)是(shì)美國(guó)LECO公司和(hé / huò)德國(guó)IKA公司生産的(de),其型号也(yě)有恒溫式、絕熱式和(hé / huò)雙幹式。但不(bù)論是(shì)哪種型号、哪個(gè)廠家生産的(de),都還沒有脫離自1881年第一台量熱儀誕生以(yǐ)來(lái)的(de)基本模式,即包括水套(通常叫作外筒)、内筒、燃燒室(通常叫作氧彈)等基本部件組成的(de)體系。一百多年來(lái),特别是(shì)近20年來(lái),随着計算機技術的(de)飛速發展,量熱儀在(zài)結構和(hé / huò)操作模式方面都進行了(le/liǎo)很大(dà)的(de)改進,自動化程度大(dà)大(dà)提高,測試速度更快,精密度、準确度更高。

       雙幹式由于(yú)氧彈結構非常複雜,且對環境條件要(yào / yāo)求也(yě)很苛刻,絕熱式量熱儀由于(yú)對溫度的(de)自動跟蹤技術要(yào / yāo)求很高,這(zhè)種型号的(de)量熱儀在(zài)市場上(shàng)比較少見,所以(yǐ)基本上(shàng)不(bù)生産了(le/liǎo),國(guó)内基本上(shàng)用的(de)全是(shì)恒溫式量熱儀。現在(zài)在(zài)介紹一下量熱儀的(de)曆史,從最早的(de)量熱儀到(dào)現代的(de)量熱儀在(zài)以(yǐ)下方面進行了(le/liǎo)比較大(dà)的(de)改進

       20世紀70年代以(yǐ)前,量熱儀用的(de)測溫工具是(shì)一種類似普通水銀溫度計的(de)貝克曼溫度計,也(yě)是(shì)通過水銀在(zài)玻璃管中的(de)熱脹冷縮來(lái)反映溫度的(de)變化,所不(bù)同的(de)是(shì)爲(wéi / wèi)了(le/liǎo)讀溫更準确,故将其刻度分得更細(實際上(shàng)是(shì)将玻璃管中的(de)毛細管做得更細),但這(zhè)樣就(jiù)要(yào / yāo)求将溫度計做得很長,使用起來(lái)不(bù)方便且容易損壞。同時(shí)考慮到(dào)測試過程中隻需要(yào / yāo)測得起點與終點的(de)溫差,并不(bù)需要(yào / yāo)實際溫度值,而(ér)一般實際測試過程的(de)溫差都在(zài)4℃以(yǐ)下,所以(yǐ)溫度計刻度量程56℃即可,但是(shì)當實際水溫低時(shí),可能讀不(bù)到(dào)溫度,即水銀收縮到(dào)下方的(de)儲藏室中,而(ér)當水溫高時(shí),也(yě)可能讀不(bù)到(dào)溫度,即水銀膨脹到(dào)超過最大(dà)量程。爲(wéi / wèi)了(le/liǎo)解決這(zhè)個(gè)問題,在(zài)溫度計的(de)上(shàng)方增加一個(gè)儲藏室,用來(lái)儲藏備用水銀。當水溫太低時(shí),從上(shàng)方儲藏室中倒回一部分水銀到(dào)毛細管中來(lái),當水溫太高時(shí),則将毛細管中的(de)水銀倒回一部分到(dào)上(shàng)方儲藏室中,這(zhè)樣就(jiù)保證在(zài)任何水溫條件下,貝克曼溫度計都能讀溫。

       貝克曼溫度計盡管比普通水銀溫度計讀溫更準,但也(yě)隻能讀到(dào)0001(且要(yào / yāo)借助放大(dà)鏡來(lái)讀),操作也(yě)很麻煩,而(ér)且由于(yú)制造技術上(shàng)的(de)原因,溫度計毛細管内徑和(hé / huò)刻度都不(bù)可能十分均勻,因此必須進行毛細孔徑校正和(hé / huò)平均分度值校正,這(zhè)些工作也(yě)是(shì)相當繁瑣的(de)。

       量熱儀的(de)第二個(gè)改進就(jiù)是(shì)将内筒水量的(de)人(rén)工稱量改爲(wéi / wèi)自動稱量,内筒水量的(de)多少及其重複性好壞是(shì)影響量熱儀的(de)精密度和(hé / huò)準确度的(de)重要(yào / yāo)因素。目前國(guó)内市場的(de)量熱儀内筒水量,主要(yào / yāo)是(shì)2000g左右和(hé / huò)3000g左右的(de)兩種,根據國(guó)家标準的(de)要(yào / yāo)求,任何一種型号的(de)量熱儀其内筒水量的(de)重複性應小于(yú)1g。由人(rén)工使用電子(zǐ)台秤來(lái)稱量内筒水,既麻煩又容易帶來(lái)人(rén)爲(wéi / wèi)操作不(bù)規範所産生的(de)誤差,改爲(wéi / wèi)自動稱量以(yǐ)後提高了(le/liǎo)工作效率又避免了(le/liǎo)人(rén)爲(wéi / wèi)因素的(de)影響,提高了(le/liǎo)量熱儀的(de)重複性,使測得的(de)結果更加準确。内筒水量自動稱取的(de)方式到(dào)目前爲(wéi / wèi)止有下列三種:量杯式、自動平衡式和(hé / huò)電子(zǐ)量杯。

       内筒水量由人(rén)工稱量改爲(wéi / wèi)自動稱量之(zhī)後,工作效率大(dà)大(dà)提高,原來(lái)做一個(gè)樣要(yào / yāo)40分鍾左右,現在(zài)隻要(yào / yāo)15分鍾左右。原來(lái)做完試驗後,内筒的(de)水量要(yào / yāo)倒掉換新的(de),現在(zài)做完試驗後,内筒的(de)水要(yào / yāo)灌回外筒,每次試驗後内筒的(de)水溫要(yào / yāo)升高1535℃左右,雖然内筒水量隻有外筒水量的(de)七分之(zhī)一至十分之(zhī)一,每次試驗後可使外筒水溫升高0305℃左右,一個(gè)上(shàng)午可做10個(gè)左右的(de)樣,外筒水溫可升高35℃左右。

        根據國(guó)家标準對量熱儀使用的(de)環境要(yào / yāo)求,室溫和(hé / huò)外筒水溫之(zhī)差不(bù)能超過1.5℃,如果每次試驗後的(de)内筒水不(bù)進行降溫處理就(jiù)直接進入外筒的(de)話,少則3次多則5次就(jiù)可能使外筒水溫超過室溫1.5℃,這(zhè)樣将影響測試結果的(de)準确性。爲(wéi / wèi)此,必須将試驗後的(de)内筒水先進行制冷,然後再進入外筒參加下一輪的(de)循環,這(zhè)樣才能保證外筒水溫與室溫之(zhī)差始終能滿足國(guó)家标準的(de)要(yào / yāo)求,目前制冷的(de)方式有以(yǐ)下三種:半導體制冷、壓縮機制冷和(hé / huò)自然冷卻。

   攪拌方式除了(le/liǎo)舊時(shí)的(de)葉片攪拌外,增加了(le/liǎo)磁力攪拌方式,在(zài)内筒底部的(de)下方安裝一個(gè)電機,在(zài)電機軸上(shàng)裝一金屬橫檔,橫檔兩端各固定一片圓形磁鐵,在(zài)内筒裏放一圓柱形磁鐵棒(通常稱爲(wéi / wèi)攪拌子(zǐ)),當電機轉動時(shí),帶動橫檔轉動,它又帶動内筒中的(de)攪拌子(zǐ)旋轉,因而(ér)将内筒中的(de)水攪勻,使得氧彈中的(de)熱量很快散發到(dào)内筒的(de)水中。磁力攪拌方式可以(yǐ)通過調整電機的(de)轉速,達到(dào)提高攪拌效率和(hé / huò)控制攪拌熱的(de)作用。而(ér)且電機轉動産生的(de)熱量不(bù)會直接傳入内筒的(de)水中,以(yǐ)影響測試的(de)結果。

   充氧放氣由過去的(de)人(rén)工方式改爲(wéi / wèi)半自動方式。将過去分離的(de)充氧儀和(hé / huò)放氣閥做成一個(gè)整體,合二爲(wéi / wèi)一,裝在(zài)恒溫筒蓋上(shàng),配上(shàng)控制用的(de)氣閥和(hé / huò)電路,達到(dào)該充氧的(de)時(shí)候充氧,該放氣的(de)時(shí)候放氣。自動充氧放氣裝置機械加工的(de)精度要(yào / yāo)求比較高,充氧頭與氧彈頭之(zhī)間如果配合不(bù)好的(de)話,該充氧的(de)時(shí)候不(bù)充氧,該放氣的(de)時(shí)候不(bù)放氣,同時(shí)對減壓閥的(de)要(yào / yāo)求也(yě)比較高,要(yào / yāo)求減壓閥不(bù)能跑表(即設定多少MPa就(jiù)是(shì)多少MPa,不(bù)能有任何變動),如果跑表,特别往高跑将嚴重威脅使用安全,往低跑則影響測試結果偏小。

   控制方式也(yě)有很大(dà)的(de)發展,有用單片計算機控制的(de),也(yě)有用通用計算機控制的(de),有用一台計算機控制一個(gè)恒溫筒的(de),也(yě)有一台計算機控制兩個(gè)恒溫筒或者控制四個(gè)恒溫筒,最多有控制八個(gè)恒溫筒的(de)。氧彈由三頭氧彈改爲(wéi / wèi)單頭氧彈,另一個(gè)電極裝在(zài)恒溫筒蓋子(zǐ)上(shàng),這(zhè)樣就(jiù)大(dà)大(dà)的(de)簡化了(le/liǎo)氧彈的(de)結構,操作起來(lái)更方便,故障也(yě)更少。

 

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