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GB/T213 石油產(chǎn)品熱值測(cè)定儀:工作原理深度剖析

來源:上海羽通儀器儀表廠   2025年07月29日 11:16  
在當(dāng)今能源領(lǐng)域,石油產(chǎn)品作為重要的能源來源,其熱值的準(zhǔn)確測(cè)定對(duì)能源的高效利用和合理開發(fā)至關(guān)重要。GB/T213 石油產(chǎn)品熱值測(cè)定儀在這一過程中扮演著關(guān)鍵角色,下面將深入探究其工作原理。
基于氧彈熱量計(jì)的核心原理
GB/T213 石油產(chǎn)品熱值測(cè)定儀主要基于氧彈熱量計(jì)原理運(yùn)行。具體來說,就是將一定量精心準(zhǔn)備的石油產(chǎn)品樣品放置于特制的氧彈內(nèi)部。氧彈是一個(gè)密封性能的金屬容器,能夠承受高壓環(huán)境。在實(shí)驗(yàn)開始前,會(huì)向氧彈內(nèi)充入過量的高壓氧氣,為樣品的充分燃燒創(chuàng)造條件。當(dāng)樣品在充滿高壓氧氣的氧彈中被點(diǎn)燃后,會(huì)迅速發(fā)生劇烈的燃燒反應(yīng)。在這個(gè)過程中,石油產(chǎn)品中的化學(xué)能會(huì)全部轉(zhuǎn)化為熱能釋放出來。
這些釋放出的熱量不會(huì) “四散逃逸”,而是被巧妙地設(shè)計(jì)在測(cè)定儀中的量熱系統(tǒng)所吸收。量熱系統(tǒng)通常包含內(nèi)筒、內(nèi)筒中的水以及相關(guān)的溫度測(cè)量裝置等關(guān)鍵部分。內(nèi)筒中的水作為主要的熱量吸收介質(zhì),當(dāng)吸收了樣品燃燒釋放的熱量后,水溫會(huì)相應(yīng)升高。通過高精度的溫度傳感器,能夠精確測(cè)量出內(nèi)筒水在燃燒前后的溫度變化值。這個(gè)溫度變化值看似普通,實(shí)則蘊(yùn)含著樣品熱值的關(guān)鍵信息。
精確計(jì)算熱值的復(fù)雜過程
  1. 熱容量標(biāo)定:在利用溫度變化計(jì)算樣品熱值之前,必須先對(duì)測(cè)定儀的量熱系統(tǒng)進(jìn)行熱容量標(biāo)定。簡(jiǎn)單來講,熱容量就是量熱系統(tǒng)每升高 1K(或 1℃)所需要吸收的熱量,單位為 J/K。標(biāo)定熱容量時(shí),會(huì)使用已知熱值的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì),比如標(biāo)準(zhǔn)苯甲酸。將一定量的標(biāo)準(zhǔn)苯甲酸放入氧彈中,按照與測(cè)量樣品相同的條件進(jìn)行燃燒。由于苯甲酸的熱值是已知的,通過測(cè)量燃燒苯甲酸后量熱系統(tǒng)的溫度升高值,利用特定的公式,就能準(zhǔn)確計(jì)算出量熱系統(tǒng)的熱容量。這個(gè)熱容量數(shù)值對(duì)于后續(xù)準(zhǔn)確測(cè)定石油產(chǎn)品熱值至關(guān)重要,它就像是一把已經(jīng)校準(zhǔn)好刻度的尺子,為測(cè)量提供了準(zhǔn)確的基準(zhǔn)。

  1. 樣品熱值計(jì)算:當(dāng)完成熱容量標(biāo)定后,就可以進(jìn)行石油產(chǎn)品樣品的熱值測(cè)定了。在相同的實(shí)驗(yàn)條件下,將石油產(chǎn)品樣品放入氧彈并點(diǎn)燃,使其充分燃燒。同樣通過溫度傳感器測(cè)量?jī)?nèi)筒水在燃燒前后的溫度變化值。此時(shí),根據(jù)已經(jīng)標(biāo)定好的量熱系統(tǒng)熱容量,結(jié)合溫度變化值,運(yùn)用相應(yīng)的數(shù)學(xué)公式,就能計(jì)算出樣品燃燒所釋放的熱量,也就是石油產(chǎn)品的彈筒發(fā)熱量。不過,彈筒發(fā)熱量并不全等同于我們通常所說的石油產(chǎn)品熱值,因?yàn)樵谌紵^程中,可能會(huì)發(fā)生一些副反應(yīng),產(chǎn)生額外的熱量。例如,石油產(chǎn)品中的硫、氮等元素在燃燒時(shí)會(huì)與氧氣反應(yīng)生成酸性氧化物,這些反應(yīng)會(huì)釋放一定熱量。所以,還需要對(duì)彈筒發(fā)熱量進(jìn)行校正,扣除硝酸形成熱和硫酸校正熱(即氧彈反應(yīng)中形成的水合硫酸與氣態(tài)二氧化硫形成熱之差),經(jīng)過這樣的校正后,才能得到石油產(chǎn)品的高位發(fā)熱量。高位發(fā)熱量反映了石油產(chǎn)品在理想狀態(tài)下全燃燒所釋放的熱量。但在實(shí)際應(yīng)用中,石油產(chǎn)品燃燒時(shí)其中的水分會(huì)吸收一部分熱量并氣化,這部分熱量無法被有效利用。因此,還需要對(duì)高位發(fā)熱量進(jìn)行進(jìn)一步校正,扣除煤中的水分(包括石油產(chǎn)品中原有的水和氫燃燒生成的水)的氣化熱,最終得到石油產(chǎn)品的低位發(fā)熱量。低位發(fā)熱量才是真正在實(shí)際能源利用場(chǎng)景中具有重要參考價(jià)值的熱值指標(biāo),它更接近石油產(chǎn)品在實(shí)際燃燒過程中能夠釋放出來被有效利用的熱量。


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