氧弹热量计是一种用于测量物质燃烧热的仪器,其基本原理是通过在氧弹内充入高压氧气,使试样在氧气中完q燃烧,从而释放出热量。这些热量被量热体系(包括内筒、内筒中的水或其他介质、氧弹、搅拌器、温度计等)吸收,导致体系温度的变化。通过测量体系温度的变化,可以计算出试样的燃烧热。可广泛应用于测量煤、油、焦炭、石蜡等可燃性物质的热值。在科研、教学、能源利用等领域具有广泛的应用价值。
1、氧弹:是热量计的核心部件,用于供燃烧试样并释放热量。它通常由耐热、耐腐蚀的优质不锈钢加工而成,能承受氧气压力及试样燃烧过程中产生的瞬时高压,并保持良好的气密性。氧弹一般由氧弹头、连接环和弹筒三大部分组成,弹筒容积约300mL,其上设有进气阀、针形出气阀、电极栓等,用于充入氧气、排出废气以及为试样点火。
2、内筒:用于吸收氧弹内试样燃烧所释放的热量。它一般用黄铜、紫铜或不锈钢制成,筒内盛水量通常为2000~3000mL,以能浸没氧弹(进出气阀及电极上部除外)为宜。
3、外筒:用来保持热量计系统环境温度的恒定(与室温基本一致),它是一个具有夹层的套筒。试验时,夹层内注满水,外筒夹层内安有搅拌器,使夹层内水温均匀,对内筒而言,外筒是个恒温系统。外筒的上部通常有1绝热盖,以减少内筒的热辐射。
4、搅拌器:用于加速水的循环,使水的温度很快均匀一致。搅拌器转速不宜太高,以免内筒水的飞溅和产生过多的搅拌热;若转速太慢,则搅拌效率太低,在短时间内内筒水温无法稳定,影响测定结果。
5、温度传感器:用于实时监测反应室内的温度变化,是准确测量内筒水温的关键部件。常见的温度传感器有水银温度计、数字显示温度计(如铂电阻温度计)等。其中,贝克曼温度计是一种精密的测温仪器,最小分度值为0.01℃,利用放大镜读数,可估读到0.001℃。
6、点火装置:用于引爆样品并开始其完q燃烧过程。一般使用电点火装置,通过电极栓向样品提供电能,使其在纯氧条件下迅速燃烧。
7、温度测量和控制系统:用于接收并记录温度传感器获取到的数据,并进行数据处理和计算。通过内置算法,将原始数据转换为所需结果,例如样品的发热值。