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一、基本原理 量熱儀通過將一定量的試樣放在充有過量氧氣的氧彈內(nèi)燃燒,放出的熱量被一定量的水吸收。通過測量水溫的升高,結(jié)合量熱儀的熱容量(即量熱系統(tǒng)溫度每升高1℃所吸收的熱量),可以計算出試樣的發(fā)熱量。 二、關(guān)鍵組件及作用- 氧彈:用于盛放試樣并提供燃燒所需的氧氣。氧彈由耐熱、耐腐蝕的合金鋼制成,能承受充氧壓力和燃燒過程中產(chǎn)生的瞬時高壓,并保持完全氣密。
- 內(nèi)筒:通常用紫銅、黃銅或不銹鋼制成,內(nèi)裝一定量的水,用于吸收試樣燃燒放出的熱量。
- 外筒:為金屬制成的雙壁容器,有上蓋,外壁為圓形,內(nèi)壁形狀依內(nèi)筒而定,保持兩者之間有適當?shù)拈g距。外筒用于維持內(nèi)筒水溫的恒定,減少熱量損失。
- 攪拌器:用于攪拌內(nèi)筒中的水,使水溫均勻升高,提高測量精度。
- 溫度傳感器:用于測量內(nèi)筒和外筒的水溫變化,是計算試樣發(fā)熱量的關(guān)鍵數(shù)據(jù)。
三、工作過程- 準備階段:將一定量的試樣放入氧彈中,并充入過量的氧氣。同時,向內(nèi)筒中加入一定量的水,并放置溫度傳感器。
- 燃燒階段:點燃氧彈中的試樣,使其在內(nèi)筒的水中燃燒,放出的熱量被水吸收。
- 測量階段:通過溫度傳感器測量內(nèi)筒水溫的升高,并結(jié)合量熱儀的熱容量,計算出試樣的發(fā)熱量。
四、影響因素及校準- 熱量損失:在燃燒和測量過程中,會有部分熱量通過熱輻射、熱傳導等方式散失到環(huán)境中。為了減少熱量損失,量熱儀通常采用雙層外筒和攪拌器等設(shè)計。
- 熱容量標定:由于除了水吸收熱量外,氧彈、內(nèi)筒、溫度計和攪拌器等部件也會吸收一定的熱量,因此需要通過使用已知熱值的基準物(如苯甲酸)進行實際標定來得出量熱儀的熱容量。
五、自動化程度量熱儀根據(jù)自動化程度可分為手動量熱儀、半自動量熱儀和全自動量熱儀。全自動量熱儀具有更高的自動化程度,能夠自動完成定量注水、自動攪拌、點火、輸出打印結(jié)果、排水等工作,大大提高了工作效率和測試精度。
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