XRY-1D-2 全自動量熱儀（氧彈熱量計）工作原理

更新時間：2025-10-28 瀏覽次數(shù)：411

一、儀器核心組成與功能定位

XRY-1D-2 型儀器是基于 “氧彈燃燒法" 測定物質(zhì)發(fā)熱量的全自動設(shè)備，核心用于煤炭、焦炭、石油產(chǎn)品、生物質(zhì)等固體 / 液體樣品的高位發(fā)熱量（燃燒后產(chǎn)物含水分時的總發(fā)熱量）測量，廣泛應(yīng)用于能源、化工、質(zhì)檢等領(lǐng)域。其核心組成包括：

組件	核心功能
氧彈（核	提供密閉、高壓氧氣環(huán)境，確保樣品wanquan燃燒，材質(zhì)為耐高壓不銹鋼（可承受 3.5MPa 以上壓力）
恒溫浴系統(tǒng)	維持熱量測量環(huán)境溫度穩(wěn)定（±0.1℃），減少環(huán)境熱損失對結(jié)果的影響，分為外筒恒溫與內(nèi)筒量熱體系
熱量計主體	含內(nèi)筒（盛裝傳熱介質(zhì)，通常為去離子水）、攪拌裝置、精密溫度傳感器（分辨率 0.001℃）
自動控制系統(tǒng)	實現(xiàn)自動充氧、自動點火、自動溫度采集、自動數(shù)據(jù)計算與結(jié)果輸出，替代人工操作

二、核心工作原理：“燃燒釋熱 - 熱量守恒" 法則

儀器本質(zhì)是通過測量樣品在氧彈內(nèi)wanquan燃燒釋放的熱量，傳遞給內(nèi)筒介質(zhì)后引起的溫度變化，結(jié)合儀器熱容計算樣品發(fā)熱量，具體流程分 5 步：

1. 樣品預(yù)處理與氧彈裝樣（全自動前準(zhǔn)備）

樣品制備：將固體樣品（如煤）粉碎至粒度＜0.2mm，在 105℃烘箱中烘干至恒重，精確稱量（約 0.9-1.1g，用萬分之一天平）；液體樣品（如柴油）需用專用石英坩堝盛裝。

氧彈組裝：將樣品放入燃燒皿，置于氧彈內(nèi)電極下方，用點火絲（鎳鉻絲，已知發(fā)熱量約 6000J/g）連接電極與樣品（確保接觸良好，避免點火失敗），旋緊氧彈蓋并檢查密封性。

2. 全自動充氧與密封檢測

充氧過程：儀器自動將氧彈接入高壓氧氣源，緩慢充氧至 2.8-3.0MPa（壓力過低會導(dǎo)致燃燒不wanquan，過高有安全風(fēng)險），保壓 30 秒后自動切斷氣源，同時檢測氧彈密封性（若壓力下降＞0.1MPa，需重新檢查密封）。

3. 恒溫環(huán)境建立與氧彈放置

外筒恒溫：儀器啟動恒溫系統(tǒng)，將外筒水溫控制在設(shè)定溫度（如 25℃）并穩(wěn)定 30 分鐘，確保內(nèi)外筒溫差＜0.5℃（減少熱交換誤差）；

內(nèi)筒準(zhǔn)備：向內(nèi)筒加入定量去離子水（如 2000g，重量需精確），將氧彈wanquan浸沒在內(nèi)筒水中，蓋緊熱量計蓋子，啟動攪拌裝置（轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，確保水溫均勻）。

4. 自動點火、燃燒釋熱與溫度監(jiān)測

點火觸發(fā)：儀器通過電極施加 12-24V 直流電壓，點燃點火絲，火焰引燃樣品；樣品在高壓氧氣中wanquan燃燒（如煤中 C→CO?、H→H?O、S→SO?，均為放熱反應(yīng)）；

熱量傳遞：燃燒釋放的熱量通過氧彈壁傳遞給內(nèi)筒水，內(nèi)筒水溫逐漸升高；精密溫度傳感器每隔 1-2 秒自動采集內(nèi)筒水溫，記錄溫度變化曲線（從點火前的 “平穩(wěn)期" 到燃燒后的 “升溫期"，再到 “降溫期"）；

關(guān)鍵控制：全自動系統(tǒng)會自動判斷點火是否成功（若 5 秒內(nèi)無溫度上升，提示 “點火失敗" 并報警），同時避免燃燒過程中氧彈漏氣（漏氣會導(dǎo)致熱量散失，溫度變化異常）。

5. 數(shù)據(jù)計算與結(jié)果輸出（全自動核心環(huán)節(jié)）

儀器基于 “熱量守恒定律"，通過以下公式計算樣品的高位發(fā)熱量（Qgr,ad，單位：J/g 或 kJ/kg）：

Qgr,ad = [(C×ΔT) - Q 點火 - Q 添加劑] /m

各參數(shù)含義：

C：儀器總熱容（J/℃，需提前用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)校準(zhǔn)，如苯甲酸，其發(fā)熱量已知為 26460J/g）；

ΔT：內(nèi)筒水溫凈變化值（℃，需扣除環(huán)境熱損失修正，儀器自動計算）；

Q 點火：點火絲燃燒釋放的熱量（J，由點火絲重量 × 其發(fā)熱量計算，全自動系統(tǒng)自動記錄點火絲重量）；

Q 添加劑：若樣品難燃添加助燃劑（如硝xiaosuan），需扣除助燃劑釋放的熱量；

m：樣品實際稱量質(zhì)量（g）。

全自動輸出：儀器自動完成上述計算，直接顯示樣品的高位發(fā)熱量、平行樣偏差（通常要求≤0.2%），并可打印報告（含樣品信息、測試參數(shù)、計算過程）。

三、關(guān)鍵技術(shù)保障：確保測量準(zhǔn)確性

氧彈密封性保障：氧彈蓋采用 “O 型橡膠密封圈 + 金屬密封面" 雙重密封，每次使用前檢查密封圈磨損情況，避免燃燒時氧氣泄漏或煙氣逸出；

恒溫精度控制：外筒采用 “智能 PID 溫控"，配備加熱管與制冷片，可在環(huán)境溫度 5-35℃下穩(wěn)定控制外筒溫度，減少環(huán)境熱輻射對測量的影響；

儀器熱容校準(zhǔn)：每 3 個月或更換內(nèi)筒、氧彈后，需用苯甲酸（標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)）校準(zhǔn)儀器熱容 C，確保計算基準(zhǔn)準(zhǔn)確；

熱損失修正：全自動系統(tǒng)通過 “雷諾溫度校正法"，自動修正內(nèi)筒與外筒之間的熱交換（如升溫期內(nèi)筒吸熱、降溫期內(nèi)筒放熱），消除環(huán)境誤差。

四、典型應(yīng)用場景

煤炭行業(yè)：測定原煤、精煤的發(fā)熱量，用于煤炭定價與鍋爐用煤熱值匹配；

石油化工：測量柴油、重油的發(fā)熱量，評估燃料燃燒效率；

生物質(zhì)能源：檢測秸稈、木屑等生物質(zhì)的發(fā)熱量，為生物質(zhì)燃料開發(fā)提供數(shù)據(jù)。

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