氧弹热量计热容量的标定

热容量是热量计的重要参数，热容量标定是发热量测定中必要环节，所以提供可靠的热容量标定值是获得准确发热量的前提条件。量热体系的温升程度是和组成量热体系的各种物质密切相关。所以不同热量计有不同的热容量，甚至同一热量计在不同环境温度下也有不同的热容量。因此掌握其性质及要求，才能准确测定发热量。

1、热容量标定的原理

测定燃料的发热量，必须事先确定好热量计量热体系的热容量。量热体系是指发热量测定过程中试样燃烧热能够波及的所有部件包括浸没氧弹的水，氧弹，搅拌器和水中那部分温度计以及盛水用的内筒等。量热体系的热容量指的是量热体系温度升高1K所吸收的热量。它是由量热体系各部分的热容量组成。

在一定的温度下，各种物质的比热有一定的确定值，因此，在量热体系各组成部分的质量不变的条件下，热容量E是一个常数，当温度变化时E亦随之变化。

量热体系的热容量，一般是用国际公认的苯甲酸量热标准物质标定的，取一定的苯甲酸按与发热量操作一样的步骤，使苯甲酸在氧弹内燃烧，根据量热体系温升值。

2、热容量的标定方法

首先打开自动热量计，进行温度平衡后进人热容量测定程序。准确称取干燥的苯甲酸试样0.9～1.1g；准确到0.0002g。用已测得热值的点火丝连接两极并与坩埚内的苯甲酸相接触。氧弹内装入10ml蒸馏水，装好氧弹芯，并拧紧。氧弹充氧，3.0MPa下充氧不少于15～20s。

将氧弹放入内简，输入相关数值，盖好桶盖，此时热量计开始热容量测定工作。放入氧弹时要注意观察氧弹是否漏气。根据国标GB/T213—2008热容量要进行5次重复标定。计算5次重复标定结果平均值E及标准差S。其相对标准差不应超过0.2%，若超过0.2%再补做一次。取符合要求的5次结果平均值作为仪器的热容量。如果任何5次结果的相对标准差都超过0.2%，则全部舍弃，检查实验条件等，重新标定。标定结束后要进行反标定，即用已知热值的苯甲酸进行热值测定。差值<50J/g，即为合格(注：要减去硝酸生成热)。

3、影响热容量标定的几个常见因素

3.1温度的影响

温度的影响主要由两方面因素组成：

①室内温度的影响。

恒温式自动氧弹热量计是主流分析仪器。其特点是外筒体积大，盛满水的外筒热容量大于内筒及氧弹等在工作时热容量的5倍。测试过程中内外筒之间的热流动，对外筒温度的影响很小。经实验分析；当室内温度变化时，外筒水温将随之变化，热量计的热容量随室内温度的变化而变化，而不是一个常量。热容量不同的原因主要是温度升高，水汽化增多。其次还与构成量热体系的材质在不同温度下吸收的热量不一致有关。

②内筒水温的影响。

内筒水的初温和终温与外筒水的温度的温差大小，以及内筒水试验中温度的变化速度，都直接影响量热体系与环境的热交换修正△θ，因而也影响到结果的正确性。内筒温度的调整，在热容量标定中是非常重要的一个环节。按照国家标准的要求，内筒水温终点时应高出外筒温度1℃左右，外筒温度与室温之差控制在1.5℃之内。工作时，试验人员应注意对内筒水温的调节。

3.2标准物质的影响

标准物质苯甲酸在热容量的标定中起着关键性作用。苯甲酸使用前Z好在60～70℃的烘箱中干燥3～4h，然后观察苯甲酸片上不要沾有碎屑，不得有裂纹，苯甲酸表面不得有黑色、黄色等杂质。否则会在点燃时发生崩裂，从而造成燃烧不完全，打开氧弹会发现有炭黑存在。在工作中要保证使用的标准物质纯度和干燥性。

3.3搅拌速度的影响

搅拌器的作用主要是使试验过程中反应生成热通过搅拌均匀的散出。搅拌器的接线部分接触不良，导致搅拌速度时快时慢，时转时停。搅拌叶片与搅拌轴连接不恰当，搅拌叶片会卡住不能转动。搅拌速度的稳定与否，会影响反应生成热不能及时均匀的散出，使内筒温度变化不能真实地反映出来，影响试验主期时间，从而导致测定结果不准确。

这种情况就需要试验人员注意观察：可通过试验初期温度比较稳，而主期温度忽高忽低不稳定来判断；还可以通过试验主期时间太长来判断；或者通过试样燃烧完全而仪器提示点火失败来判断搅拌器是否搅拌。因此要注意排除搅拌器的故障或搅拌速度不均匀的问题，以免带来测定的不准确。

3.4氧气的影响

按照国家标准，应采用纯度为99.5%不含可燃成分的氧气。氧气起助燃的作用，充氧的目的是使氧弹内的试样能够充分燃烧。在实际工作中，一般有两种氧气可供选择；一种是医用氧气，另一种是工业氧气。医用氧气一般由空气分离得到，纯度较高且成分比较固定，除会有极少量的N2外不含有其他成分；而工业氧气制取方法比较多，成分比较复杂。

除上述影响因素外，还有一些其他的影响因素。如温度传感器铂电阻和测温桥路的非线性、点火丝热量校准的影响。更为重要的是试验人员在具体工作中的责任心。因此，试验人员在工作中应该严格按照国家标准操作，正确处理工作中遇到的问题，及时排除故障，确保标定结果准确、可靠。

4、热容量标定使用的规定

(1)更换量热温度计；

(2)更换热量计大部件，如氧弹盖、连接环等；

(3)标定热容量和测定发热量时的内差温超过5K；

(4)热量计经过较大的搬动之后。

此外，如果热量计量热体系没有显著的改变，重新标定的热容量值与前一次的热容量值相差不大于0.25%。否则，应检查试验程序，解决问题后，再重新进行标定。

5、总结

热容量是热量计的一个重要参数，也是决定测定发热量结果的准确性的关键。所以在测量煤炭发热量之前一定要标定好热容量，才能根据量热体系温升程度大小，来计算出准确精密的发热量结果。