萬博煤質(zhì)儀器公司生產(chǎn)的量熱儀分為: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(shù)據(jù)精度高,測量時間短,量熱儀生產(chǎn)技術(shù)符合中國華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)。現(xiàn)在我向大家先介紹一下量熱儀化驗煤焦炭發(fā)熱量的工作原理:
先用一種已知熱值的物質(zhì)(通常用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)苯甲酸)測得整個量熱體系溫度升高一度所需的熱值,即測得該量熱儀的熱容量。如,已知苯甲酸的熱值為26500J/g,燃燒1g的苯甲酸可使量熱體系升高2.65℃,則測得量熱儀的熱容量為10000J/℃;若將1g未知熱值的煤燃燒可使量熱體系升高2℃,則被測煤樣的熱值為20000J/g,若升高2.5℃,則被測煤樣的熱值為25000J/g。也可以這樣認(rèn)為:長高的溫度值和所測物質(zhì)的熱值是成下比例的。
量熱儀的發(fā)展:
目前國內(nèi)使用的量熱儀除了本國生產(chǎn)的儀器,就是一些科研機構(gòu)用的是美國LECO公司和德國IKA公司生產(chǎn)的,其型號也有恒溫式、絕熱式和雙干式。但不論是哪種型號、哪個廠家生產(chǎn)的,都還沒有脫離自1881年第一臺量熱儀誕生以來的基本模式,即包括水套(通常叫作外筒)、內(nèi)筒、燃燒室(通常叫作氧彈)等基本部件組成的體系。一百多年來,特別是近20年來,隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展,量熱儀在結(jié)構(gòu)和操作模式方面都進(jìn)行了很大的改進(jìn),自動化程度大大提高,測試速度更快,精密度、準(zhǔn)確度更高。
雙干式由于氧彈結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜,且對環(huán)境條件要求也很苛刻,絕熱式量熱儀由于對溫度的自動跟蹤技術(shù)要求很高,這種型號的量熱儀在市場上比較少見,所以基本上不生產(chǎn)了,國內(nèi)基本上用的全是恒溫式量熱儀。現(xiàn)在在介紹一下量熱儀的歷史,從最早的量熱儀到現(xiàn)代的量熱儀在以下方面進(jìn)行了比較大的改進(jìn):
20世紀(jì)70年代以前,量熱儀用的測溫工具是一種類似普通水銀溫度計的貝克曼溫度計,也是通過水銀在玻璃管中的熱脹冷縮來反映溫度的變化,所不同的是為了讀溫更準(zhǔn)確,故將其刻度分得更細(xì)(實際上是將玻璃管中的毛細(xì)管做得更細(xì)),但這樣就要求將溫度計做得很長,使用起來不方便且容易損壞。同時考慮到測試過程中只需要測得起點與終點的溫差,并不需要實際溫度值,而一般實際測試過程的溫差都在4℃以下,所以溫度計刻度量程5~6℃即可,但是當(dāng)實際水溫低時,可能讀不到溫度,即水銀收縮到下方的儲藏室中,而當(dāng)水溫高時,也可能讀不到溫度,即水銀膨脹到超過最大量程。為了解決這個問題,在溫度計的上方增加一個儲藏室,用來儲藏備用水銀。當(dāng)水溫太低時,從上方儲藏室中倒回一部分水銀到毛細(xì)管中來,當(dāng)水溫太高時,則將毛細(xì)管中的水銀倒回一部分到上方儲藏室中,這樣就保證在任何水溫條件下,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(zhǔn),但也只能讀到0.001℃(且要借助放大鏡來讀),操作也很麻煩,而且由于制造技術(shù)上的原因,溫度計毛細(xì)管內(nèi)徑和刻度都不可能十分均勻,因此必須進(jìn)行毛細(xì)孔徑校正和平均分度值校正,這些工作也是相當(dāng)繁瑣的。
量熱儀的第二個改進(jìn)就是將內(nèi)筒水量的人工稱量改為自動稱量,內(nèi)筒水量的多少及其重復(fù)性好壞是影響量熱儀的精密度和準(zhǔn)確度的重要因素。目前國內(nèi)市場的量熱儀內(nèi)筒水量,主要是2000g左右和3000g左右的兩種,根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)的要求,任何一種型號的量熱儀其內(nèi)筒水量的重復(fù)性應(yīng)小于1g。由人工使用電子臺秤來稱量內(nèi)筒水,既麻煩又容易帶來人為操作不規(guī)范所產(chǎn)生的誤差,改為自動稱量以后提高了工作效率又避免了人為因素的影響,提高了量熱儀的重復(fù)性,使測得的結(jié)果更加準(zhǔn)確。內(nèi)筒水量自動稱取的方式到目前為止有下列三種:量杯式、自動平衡式和電子量杯。
內(nèi)筒水量由人工稱量改為自動稱量之后,工作效率大大提高,原來做一個樣要40分鐘左右,現(xiàn)在只要15分鐘左右。原來做完試驗后,內(nèi)筒的水量要倒掉換新的,現(xiàn)在做完試驗后,內(nèi)筒的水要灌回外筒,每次試驗后內(nèi)筒的水溫要升高1.5~3.5℃左右,雖然內(nèi)筒水量只有外筒水量的七分之一至十分之一,每次試驗后可使外筒水溫升高0.3~0.5℃左右,一個上午可做10個左右的樣,外筒水溫可升高3~5℃左右。
根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)對量熱儀使用的環(huán)境要求,室溫和外筒水溫之差不能超過1.5℃,如果每次試驗后的內(nèi)筒水不進(jìn)行降溫處理就直接進(jìn)入外筒的話,少則3次多則5次就可能使外筒水溫超過室溫1.5℃,這樣將影響測試結(jié)果的準(zhǔn)確性。為此,必須將試驗后的內(nèi)筒水先進(jìn)行制冷,然后再進(jìn)入外筒參加下一輪的循環(huán),這樣才能保證外筒水溫與室溫之差始終能滿足國家標(biāo)準(zhǔn)的要求,目前制冷的方式有以下三種:半導(dǎo)體制冷、壓縮機制冷和自然冷卻。
攪拌方式除了舊時的葉片攪拌外,增加了磁力攪拌方式,在內(nèi)筒底部的下方安裝一個電機,在電機軸上裝一金屬橫檔,橫檔兩端各固定一片圓形磁鐵,在內(nèi)筒里放一圓柱形磁鐵棒(通常稱為攪拌子),當(dāng)電機轉(zhuǎn)動時,帶動橫檔轉(zhuǎn)動,它又帶動內(nèi)筒中的攪拌子旋轉(zhuǎn),因而將內(nèi)筒中的水?dāng)噭?,使得氧彈中的熱量很快散發(fā)到內(nèi)筒的水中。磁力攪拌方式可以通過調(diào)整電機的轉(zhuǎn)速,達(dá)到提高攪拌效率和控制攪拌熱的作用。而且電機轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的熱量不會直接傳入內(nèi)筒的水中,以影響測試的結(jié)果。
充氧放氣由過去的人工方式改為半自動方式。將過去分離的充氧儀和放氣閥做成一個整體,合二為一,裝在恒溫筒蓋上,配上控制用的氣閥和電路,達(dá)到該充氧的時候充氧,該放氣的時候放氣。自動充氧放氣裝置機械加工的精度要求比較高,充氧頭與氧彈頭之間如果配合不好的話,該充氧的時候不充氧,該放氣的時候不放氣,同時對減壓閥的要求也比較高,要求減壓閥不能跑表(即設(shè)定多少MPa就是多少MPa,不能有任何變動),如果跑表,特別往高跑將嚴(yán)重威脅使用安全,往低跑則影響測試結(jié)果偏小。
控制方式也有很大的發(fā)展,有用單片計算機控制的,也有用通用計算機控制的,有用一臺計算機控制一個恒溫筒的,也有一臺計算機控制兩個恒溫筒或者控制四個恒溫筒,最多有控制八個恒溫筒的。氧彈由三頭氧彈改為單頭氧彈,另一個電極裝在恒溫筒蓋子上,這樣就大大的簡化了氧彈的結(jié)構(gòu),操作起來更方便,故障也更少。
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