发热量测定（共7篇）
发热量测定 篇1
引言
煤炭的发热量不仅是发电、供热用煤的质量指标,还是煤炭贸易用于计价的计价指标。发热量指标对煤炭生产和销售有着非常重要的意义。发热量测定是一项环节多、技术性强的工作。在使用量热仪测定发热量的过程中,受煤样制备、试验条件、氧弹气密性、充氧时间及压力、热容量的标定、试样材料、外部环境、热容量以及误差校正、操作员技术水平等多方面因素的影响,稍不注意就会出现测定误差。笔者根据多年工作经验,对煤炭发热量测定总结了一些经验,用以减小测定误差、提高测定精度。
1 煤炭发热量测定原理及方法
国标规定煤的发热量测定方法(GB/T 213-2008)采用氧弹量热法。其方法是称量一定量的煤样,将煤样置于充有高压氧的氧弹中,氧弹放在装有一定量纯水的内筒里,通过氧弹中的电热点火丝将试样点燃,样品燃烧放出的热量使量热仪的量热系统温度上升。根据试样燃烧前后量热系统产生的温升,并对点火热等附加热进行校正后可求得试样的弹筒发热量[1]。
另外,量热系统不是与外界隔绝的,它可能与周围环境发生热交换,因此通常是把盛氧弹的水筒放在一个双壁水套(外筒)中,通过控制水套的温度来消除量热系统与周围的热交换,或者用计算方法对热交换进行校正。
2 影响煤炭发热量测定的因素及提高测定精度的措施
煤的发热量测定工作规范性强、技术性强、环节多、人为因素多,影响测定精度的因素可以分为如下几大类:煤样因素、环境因素、设备因素、材料因素、操作因素、计算校正因素。在每一类因素中又包含很多影响子因素。
2.1 煤样因素
2.1.1 煤样制备
收到煤样后先将煤样在烘箱中进行干燥,从烘箱取出的煤样必须在室温下放置8h以上,使其达到空气干燥基。煤样燃烧时,煤样中的水分会吸收热量,因此煤样中的水分对发热量影响很大,据测算,煤样全水分每变化1%,发热量变化60~70卡/克左右。用于分析的试样必须是空气干燥煤样,对不满足要求的煤样必须重新干燥[2]。
干燥后的煤样要进行除铁处理,用磁铁在煤样中充分搅拌,吸去煤样中可能残留的铁屑或磁铁矿粉。铁屑的存在对发热量测定会造成一定的影响,尤其目前重介质选煤非常广泛,煤样中含铁屑概率和比例都较大。因此决不能图省事,而忽略这一步骤。吸铁后才可进行破碎和缩分,煤样的粒度必须小于0.2mm。
2.1.2 煤样称取方法
煤炭是密度组成和粒度组成都不均匀的混合物。由于重力的作用,瓶中储存的煤样在移动过程中产生粒度、密度离析,造成不均匀。为了保证称取的煤样均匀并具有代表性,称样前需对瓶中煤样进行充分混合。混合的方法应使用“转瓶法”。严禁用煤样勺在瓶中搅拌煤样,搅拌不但不能使煤样均匀,而且还会降低煤样的代表性,影响测定结果。为了便于“转瓶法”混合煤样,国标规定,瓶中的装样量不得超过容器总体积的3/4[2]。
煤样称取的质量为0.9g~1.1g(精度要求达到0.0002g),称取后的松散煤样应轻轻压实,防燃烧时煤样飞溅而导致试验失败或发热量测定值偏低。
在天平称重时必须使用干燥剂并正确使用,不能违规操作,以保持天平内环境的干燥。
2.2 环境因素
2.2.1 测定室布置
测定室最好朝北并单设房间,避免阳光照射,测定室内不得有其它试验项目。不满足朝北的测定室,热量计应放在不受阳光直射的地方。
2.2.2 测定室温度
发热量的测定与煤样、环境温度、仪器等密切相关,环境温度还直接影响各类仪器仪表元器件的性能,因此国标规定,发热量测定时,室温变化不能超过1℃。一般情况室温在15℃-30℃范围内为宜,若不满足可以借助于空调,并要求空调不能正对着量热仪送风,且要等室温稳定后才能进行测定。
为避免测定过程中环境温度变化造成对测定数值的影响,试验过程中应保证室内无强烈空气对流,避免开启风扇、门窗。
2.3 设备因素
2.3.1 氧弹水压试验与气密性检查
新氧弹和新换部件(弹筒、弹头、连接环)的氧弹应经20.0MPa的水压试验,证明无问题后方能使用。还应经常观察与氧弹强度有关的结构,如弹筒和连接环的螺纹、进气阀、出气阀和电极与弹头的连接处等,如发现显著磨损或松动,应进行修理,修理后必须经水压试验合格后再用。氧弹还应定期进行水压试验,每次水压试验后,氧弹的使用时间不超过2年[1]。
发热量测定时使用的氧弹必须保证充氧后完全气密,如果氧弹漏气可能会造成事故。检查的方法是:将氧弹充氧后放入装有水的容器中,检查是否有气泡冒出,如有气泡说明氧弹漏气就要更换密封圈,氧弹的密封圈有三个,如氧弹盖外围漏气,只要更换大密封圈即可,如氧弹头漏气,需要打开氧弹头,更换氧弹头内的两个密封圈。另外零部件磨损造成的接触不严密等也会造成漏气。
2.3.2 搅拌器
搅拌器能否正常工作也直接影响到试验结果的准确性,搅拌器线路接触不良,会出现搅拌速度不均匀,搅拌桨安装不标准,会出现卡、停现象,导致内筒水的热量不能及时散出;搅拌器摩擦内壁还会造成摩擦热;这些都会造成虚假数据,对测定值造成影响。如发现重复测定结果不稳定或相差偏大时,应及时检查搅拌器,如有故障进行处理,并重新标定热容量。
2.3.3 燃烧器皿使用前需要检查
燃烧器皿变形损毁不但会影响试验数据,严重时还会烧毁氧弹。试验前,必须检查燃烧器皿是否有损毁、变形和底部变薄等问题,如有损毁应及时更换新的器皿。
2.4 材料因素
2.4.1 氧气纯度、压力及充氧时间
GB/T 213-2008规定氧气纯度不低于99.5%,不含可燃成分,不是电解氧。工业氧气成分复杂,使用工业氧气测得的弹筒发热量误差较大,应尽可能采用更纯净的医用氧气。
氧气的分解压不得低于2.8Mpa高于3.0Mpa。充氧时间不得小于15s,当钢瓶压力低于5Mpa以下时,可适当延长充氧时间,当压力降低到4.0Mpa以下时,必须更换氧气瓶。实践经验证明,当氧气压力不够氧气不充足时,煤样燃烧不完全,测得的发热量偏低。当氧气压力大于3.2Mpa时煤样在富氧的情况下,测得的发热量偏高。无论高低,都是不准确的。
2.4.2 内筒水的影响
量热仪内筒的水是由外筒注入的,水质不纯含有杂质会使测定结果出现差错。应经常检查量热仪电磁阀、进水阀和放水阀是否堵塞,水质有无杂质等,一旦发现杂质或堵塞应及时清理干净,并换水,并重新标定仪器的热容量[3]。
国标GB/T 213-2008规定,试验前必须在氧弹内加入10ml蒸馏水,吸收空气和煤中含有的N、S等酸性物质转化成酸时所产生的热量,以得到准确的弹筒发热量。
2.4.3 点火丝对测定数值的影响
点火丝必须使用直径0.1mm左右且已知热值的金属丝,如铂、铜、镍丝等,并在计算结果时将该热量扣除。对于可能爆、溅的煤样,或压饼或用擦镜纸包裹煤样,并在计算时扣除擦镜纸的燃烧值。擦镜纸的燃烧值必须取三次测定结果的平均值为标定值[1]。
2.5 操作因素
2.5.1 热容量标定
热容量标定是发热量测定非常重要的环节,是测定的度量尺,只有正确地进行热容量标定才可能获得准确发热量测定结果。
热容量标定一般应进行5次重复试验。计算5次重复试验结果的平均值和相对标准差,其相对标准差不应超过0.20%;若超过0.20%,再补做一次试验,取符合要求的5次结果的平均值,修约至1J/K,作为该仪器的热容量。若任何5次结果的相对标准差都超过0.20%,则应对试验条件和操作技术仔细检查并纠正存在问题后,舍弃已有的全部结果,重新进行标定[1]。
热容量标定值有效期为3个月,超过此期限应进行重新标定,有下列情况时,应重新测定。
1)更换热量温度计。
2)更换热量计大部件如氧弹盖、连接环。
3)标定热容量和测定发热量时内筒温度相差5K。
4)热量计经过较大的搬动之后。
2.5.2 煤样燃烧不完全的影响
煤样只有完全燃烧才有可能得出正确结果。导致不完全燃烧的因素有:煤质原因(如高灰低热值煤)、充氧少、点火丝埋入过深、氧弹密封不好等。试验完成后如发现煤样未完全燃烧应分析查找原因,并对发现的问题做相应处理后重新试验。对于低热值煤可采用包擦镜纸或掺苯甲酸的方法进行热值测试。
2.6 计算校正
发热量测定环节多,技术性强,标准严。只有对相关数据进行各种校正,才能获得准确数据,达到符合标准、反映煤质实际情况的结果。一般需要校正的数据和环节有:温度计刻度校正、贝克曼温度计平均分度值校正、恒温式热量计的内筒散热校正。[2]
3 小结
综上所述,要提高煤发热量测定的准确度,除严格按国标操作外,还需加强学习和锻炼,提高实际操作水平,细心观察,及时发现并排除问题;定期检查、标定设备;对相关实验数据进行必要的校正。只有这样才能获得准确可靠的化验结果。
参考文献
[1]煤的发热量测定方法(GB/T213-2008).
[2]杨金和,陈文敏,煤炭化验手册[M].北京:煤炭工业出版社,2003.
[3]李英华.煤质分析应用技术指南[M].北京:中国出版社,1999.
如何保证煤发热量测定的准确性 篇2
1 发热量测定原理
现在大多数电厂化验室都采用自动热量计测定煤的发热量, 其原理是将一定量的试样置于密封的氧弹中, 在充足的氧气条件下, 令试样完全燃烧, 燃烧所放出的热量被氧弹周围的水 (即内筒水) 和量热系统所吸收, 其水的温升与试样燃烧放出的热量成正比。量热系统:指发热量测定过程中, 试样放出的热量所能达到的各个部件, 除了内筒水外, 还包括内筒、氧弹及搅拌器、感温探头浸于水中的部分。用恒温式热量计测定发热量的过程中, 它的内外筒水温总是存在一定的温差。为了消除内外筒的热交换对温升的影响, 须对内筒温升加上一校正值, 称为冷却校正值, 用符号C表示。弹筒发热量的计算公式为:
式中:Qb——弹筒发热量 (J/g) ;m——试样质量;to——量热系统的起始温度 (℃) ;tn——量热系统吸收试样放出的热量后的最终温度 (℃) ;E——量热系统的热容量 (J/K) ;q1——点火丝热值 (J) ;q2——添加物热值 (J) 。
2 影响热量计测定准确性的因素及解决办法
影响热量计测定准确性的因素有很多, 现以自动热量计为例, 依据国标GB/T213-2008, 结合实际工作中积累的工作经验, 着重分析以下主要影响因素。
2.1 环境温度不稳
国标GB/T213-2008煤的发热量测定方法[1]中对发热量测定试验室规定要满足以下条件:
(1) 进行发热量测定的试验室, 应为单独房间, 不应在同一房间内同时进行其他试验项目;
(2) 室温要保持相对稳定, 每次测定室温不应超过1℃, 室温以在 (15-30) ℃范围为宜;
(3) 室内应无强烈的空气对流, 因此不应有强烈的热源、冷源和风扇等, 试验过程中应避免开启门窗;
(4) 试验室最好朝北, 以避免阳光照射, 否则热量计应放在不受阳光直射的地方。
大多数试验室都能保证 (1) 、 (3) 、 (4) 条, 但对 (2) 条中的室温要求却没有严格执行, 造成测量误差。具体分析:热量计是通过测量内筒水温来计算出被测物质热值的, 环境温度不稳定, 会给测试结果带来明显的影响。如果室温越来越高, 比如第二次试验时的室温比第一次高 (超出规定范围) , 则第二次的内筒水温要比第一次多吸收外界热量, 测得的发热量会越来越大。反之, 如果室温越来越低, 测得的发热量会越来越小。如果室温上下摆动较大的话测试结果也会摆动比较大。国标GB/T213-2008中规定标定热容量和测试发热量时的内筒温度相差超过5℃就要重新标定热容量, 我们以室温相差5℃分别测量同一煤样的发热量, 结果见表1:
从表1看出, 同一煤样的发热量随着室温的升高而增大。因此要严格控制发热量测定房间的室温, 保证每次测定室温变化不应超过1℃, 并且和标定热容量时的室温尽量接近, 两者相差越小越好。
解决办法:在很多试验室, 测定发热量房间的室温是靠空调调节的, 如果刚打开空调, 室温还未稳定, 要严禁开始测定发热量, 最好是测定发热量房间的空调不关或者是头天晚上就把空调打开, 保证室温稳定。在实际工作中, 我们有时会碰到这样的情况, 用热量计测定标煤的发热量在其不确定范围内, 是合格的, 但测得的煤样发热量再现性却不合格, 这其中很大的一个原因就是在试验室的室温还未稳定时就开始测定煤样, 使得测定标煤时和测定煤样时的室温相差较大, 造成测量不准确。所以化验员在测定发热量时, 要严格控制室温符合国标要求, 最好记录发热量测定前后的室温, 时时提醒自己关注室温, 并检查外筒温度与室温相差不得超过1.5℃。
2.2 热容量
在测定发热量时, 热量计的热容量是通过热容量标定得出的, 这就要求在进行热容量标定时, 要对试验条件和操作技术仔细认真检查, 确认无问题后再进行标定, 并且在使用新型热量计前, 要按国标要求确定其热容量的有效工作范围。如果热容量值与温升无相关性, 则热量计的热容量可视为常数, 如果热容量值与温升有明显的相关性, 则要用一元线性回归的方法求得热容量E和温升Δt的关系式:E=a+b*Δt——— (2) .在测定试样的发热量时, 要根据实际的温升Δt用公式 (2) 确定所用的热容量值。
在保证热容量标定的准确性后, 还要保证热容量的变化在允许范围内。国标GB/T213-2008[1]中规定:热容量标定值的有效期为3个月, 超过此期限应重新标定。如果热量计的量热系统没有显著改变, 重新标定的热容量值与前一次标定的热容量值不应大于0.25%。对于热容量约10000 J/K的热量计来讲, 两次标定热容量的值不应大于25J/K.即使热量计的硬件、软件都没有任何改变, 但环境条件是不可能保持不变的。例如上次室温高于外筒水温1K, 这次室温低于外筒水温1K, 又如上次室温与水温相差1.5K, 这次室温与水温相差0.5K等条件的变化都会引起热容量的变化。而我们在测定发热量时, 计算公式中所用的系统设置中所设置的热容量值是一个固定值, 它实际上不是该次测定发热量时热量计的真实热容量。如果这两个值差20J/K, 则对发热量产生明显的影响, 见表2
从表2可看出, 两次弹筒发热量相差60 J/K, 可见, 当热容量变化时, 发热量的变化值约等于热容量变化值乘以温升再除以试样质量, 误差是显而易见的。
解决办法:化验员要做的就是要严格按照国标GB/T213-2008的要求标定热容量, 使热容量值尽量接近理论真值, 并且保证测定发热量时的温度与标定热容量时的温度在小于5K的情况下尽量接近。
2.3 试样的水分未测准
试样的水分, 将直接影响到干基高位发热量的计算。如果试样水分测得比真值大, 则会使干基高位发热量结果偏大;反之, 则会使干基高位发热量结果偏小。国标GB/T213-2008中发热量的再现性临界差是以干基高位发热量进行比较的, 规定发热量测定的再现性临界差为300J g.如果试样水分未测准, 则在抽查煤样时, 再现性临界差容易超差。
例如:某日测得某试样Mad=2.00%, Qgr, ad=25000J/g, 则Qgr, d=25000*100/ (100-2.00) =25510 J/g, 改日抽查该样品测得, Qgr, ad=24880J/g, 若水分未测准, 测Mad=1.30%, 则Qgr, d=24880*100/ (100-1.30) =25208J/g, 两者相差25510-25208=302J/g, , 再现性临界性超差。正确水分为Mad=1.80%, 则Qgr, d=24880*100/ (100-1., 8 0) =25336J/g, 两者相差25510-25336=174J/g, 符合再现性临界差。可见水分的正确测定是保证高位发热量准确的前提。
解决办法:对电厂煤化验室来说, 要保证水分的正确测定, 除了要严格按照国标GB/T212-2008[2]的规定操作外, 可以采用两人同时测定水分, 或采用工业分析仪与烘箱同时测定水分来形成数据比对, 保证水分数据的正确。
2.4 试样质量不准
化验员在使用天平时未进行天平校准或未正确读数都会带来测量误差, 造成试样质量不准。试样质量不准会引起热容量的误差:设苯甲酸热值Q=26450J/g, 点火丝热量q1=50J, △+C=2.6125K
下面是同一片苯甲酸, 由于称量不准而引起的后果:
当称得苯甲酸质量m=1g时,
当称得苯甲酸质量m=1.0005g时,
当称得苯甲酸质量m=0.9995g时,
结论:试样质量若差0.0005g, 将使热容量大约相差5J/K。
解决办法:化验员在进行试样称量时, 要正确使用天平。天平要定期进行检定, 天平移动后要重新校正, 每次使用前要检查天平水平, 在开启和关闭天平门时要动作轻缓, 待天平数据稳定后再读数, 保证试样质量称量准确。
2.5 高灰分、高挥发分、高硫、低热值的煤样容易引起较大的误差
高灰分的煤样在坩埚中燃烧时, 上层开始燃烧产生的灰会影响下层煤样的充分燃烧, 使得测试结果偏低, 解决办法是:
(1) 提高充氧压力至3.2MPa, 延长充氧时间30s以上;
(2) 在坩埚底部垫一层经800℃灼烧后的酸洗石棉绒;
(3) 用擦镜纸包 (结果要减去擦镜纸的热量) ;
(4) 减少试样的质量 (热量不要低于18000J, 否则要加苯甲酸作为添加物) ;
(5) 选用薄壁、开口较大的浅坩埚。
化验员可根据试验室的条件和试样情况选用上述的某一种方法。
高挥发分的煤样在燃烧过程中容易溅出, 掉入氧弹底部水中的那一部分就不会燃烧, 因而使结果偏低, 解决办法:
(1) 点火丝不接触煤样, 离开 (1~2) mm;
(2) 在煤样上面盖一薄层经800℃灼烧后的酸洗石棉绒;
(3) 用擦镜纸包 (结果减去擦镜纸的热量) ;
(4) 选用开口较小的深坩埚;
(5) 氧弹中不放10ml水, 但计算弹筒发热量时要将热容量值减去42J/K;
(6) 可以压成饼来测。
高硫的煤样在氧弹中燃烧时, 有一部分SO2与Ca CO3中分解出来的Ca O化合生成Ca SO4, 而没有生成硫酸, 这部分硫酸生成热就没有得到, 而在计算高位发热量时, 是按全硫来减去硫酸生成热的 (减94.1×St.ad) , 生成的少, 减去的多, 结果当然偏低。解决的办法是:减少试样质量 (热量不要少于18000J) , 以减少在氧弹中硫的绝对量, 因而减少Ca SO4生成的机会, 对结果会有改善。
低热值的试样在氧弹中燃烧后产生的热量较少, 使主期温升较小, 可能终点时内筒水温没有高于外筒水温1.5K以上, 因此难以出现明显的水温下降趋势, 往往容易出现拖尾现象, 即主期时间会超过10min, 有时更长, 直接影响冷却校正值的大小, 因而结果不好, 解决办法是:
(1) 加添加物 (最好是苯甲酸) , 增加放入氧弹中的总热量;
(2) 如果是可以调内筒水温的量热仪, 可将内筒水温调到使终点的内筒水温高于外筒水温1.5K以上。
2.6 氧弹漏气
氧弹漏气是发热量测定中的常见故障, 若不及时消除, 则会导致试样燃烧不完全, 使发热量测定值偏低, 或发生点火失败。因为测定发热量, 氧弹中都要求有过量氧气才能保证结果准确, 如果氧弹漏气则氧弹内的氧气不足, 碳将不会全部生成CO2, 而有一部分生成CO, 就会少产生热量, 硫酸生成热、硝酸生成热也会减少, 因此会使试验结果偏低。
解决办法:国标中规定氧弹装好试样并充好氧气后, 要进行气密性检查:把氧弹放入装好水的内筒中, 如氧弹中无气泡漏出, 则表明气密性良好, 如有气泡出现, 则表明漏气, 应找出原因, 加以纠正, 重新充氧。这里就存在一个情况, 现在电厂化验室一般都采用自动量热计, 在水进入内筒之后再进行氧弹气密性检查, 若氧弹漏气, 就要拿出氧弹检查原因, 还要停掉发热量测试程序, 会很耽误很多时间, 尤其对来煤量很多的化验室, 其工作压力非常大。我们可以在发热量测试试验前就进行氧弹气密性检查, 或者准备一个装满水的水桶, 在氧弹充氧后进行气密性检查, 这样就很方便工作。
氧弹漏气后, 正确的做法可以按照《燃料分析技术问答》[3]中的要求, 将氧弹充氧后浸没在水中, 如发现弹盖与弹体结合处漏气, 可能是垫圈干涩或存有物屑, 应用水润湿或剔除。氧弹进出口阀漏气, 多数是因该阀垫圈不合适或老化造成的, 应更换合适的垫圈。针型阀漏气, 通常是由于针型阀受含硫气体的腐蚀、磨损造成的, 应更换新针型阀。所以氧弹要很好地维护, 以延长使用寿命, 保证安全, 每次测定发热量后, 务必将氧弹各部件仔细用水冲洗并擦净。
3 结语
影响热量计测定准确性的因素有很多, 任何一个很小的细节都会造成测定不准确。上述分析的影响因素及解决办法是我化验室在长期的工作中遇到的问题并经过实践切实可行的办法, 对各电煤化验室有一定的借鉴意义。作为火力发电厂燃煤化验室, 要保证热量计测定的准确性, 不光要注意本文列举的几点, 化验员要在日常操作中严格按照国标要求, 规范自己的操作, 并且要提高工作责任心, 不断加强自身专业学习, 提高素养, 在发热量试验中保证热量计测定的准确性。
摘要：通过阐述煤样发热量测定原理, 从环境温度、热容量、试样水分、试样质量、高灰分高挥发分等特殊煤种及氧弹漏气六个方面分析影响热量计测定准确性的因素, 从而提出燃煤化验室为保证热量计测定准确性的措施, 为电厂燃煤化验室化验员准确测定发热量提供一些参考依据。
关键词：发热量,环境温度,热容量,水分,试样质量,氧弹漏气,准确性
参考文献
[1]GB/T213-2008煤的发热量测定方法[S].2008:2, 12.
[2]GB/T212-2008煤的工业分析方法[S]2008:1-3.
发热量测定 篇3
1 称样
称样是煤炭发热量测定试验的开始步骤, 正确地称样可以提高试验结果的准确度, 为了使称取的煤样充分均匀, 得出的试验数据具有代表性, 首先用转瓶法混合煤样约1min, 然后稍静置片刻, 再往燃烧皿中准确称取粒度小于0.2mm的空气干燥煤样0.9~1.1g, 必要时可将称取的松散煤样在平台上轻轻礅实, 以防燃烧时由于煤样松散而发生飞溅, 导致试验失败。
2 热容量标定
热容量即该仪器的量热系统, 温度每升高1℃, 需要吸收的热量以J/K表示。热容量是量热仪非常重要的参数, 其标定的正确与否直接关系到发热量测定的准确性。
正确标定热容量, 首先应选用经计量部门检定合格的二级基准量热物———苯甲酸, 5次苯甲酸测试结果的相对标准差应不大于0.20%。标定结束后, 用标煤或苯甲酸进行反标定。若用标煤测试结果与标准值之差都在不确定度范围内。若用苯甲酸, 则进行5次发热量测试, 其平均值与标准之差不超过50J/g。
3 量热仪用水的要求
3.1 使用蒸馏水。
3.2 定期更换外筒水。
外筒水长时间使用会混入杂质, 从而使量热体系热容量产生变化;一般可视试验次数多少6个月到一年更换一次, 但如果发现水中有脏物时, 应立即换水, 以免影响水泵和阀门正常工作。
3.3 经常人工补水。
由于仪器空闲时和测试中都会蒸发掉一部分水, 并且试验中取出氧弹时也会带出一部分水 (每次约2g) , 损失的水, 最终都会造成备用水箱水量减少, 久而久之导致外筒缺水, 热容量发生变化。有的量热仪还会使内筒进水量减少, 会使内筒水量达不到每次保持误差小于0.5g的要求。因此, 需根据实验量的大小不定期给量热仪补水。
4 氧弹
4.1 冲氧压力的要求。
氧气起助燃的作用, 冲氧的目的是使氧弹内的煤样能够充分燃烧, 依据GB/T213-2008规定度验要求冲氧压力为 (2.8~3.0) MPa, 达到压力后的持续充氧时间不得少于15s, 如果不小心充氧压力超过3.2MPa, 停止试验, 放掉氧气后, 重新充氧至3.2MPa以下。当钢瓶中氧气压力降到5.0MPa以下时, 充氧时间应酌量延长, 压力降到4.0MPa以下时, 应更换新的钢瓶氧气。
4.2 氧弹漏气。
一方面是密封用橡皮圈弹性所致, 可更换新的橡皮圈;另一方面是氧弹进出气口接头内部有赃物或上的不紧所致, 可以打开接头部位, 擦去内部赃物, 重新上紧;另外注意冲氧时, 氧弹放置位置是否到位, 冲氧密封圈是否损坏, 对于手动充氧装置下压手柄是否向下压紧等, 这些都可能会造成氧气冲氧不足。
4.3 氧弹内加水的影响。
国标中规定氧弹内加10ml水, 一是防止燃烧过程中氧弹被腐蚀, 二是使酸易于形成。
5 特殊煤样的热值测定
在实验过程中, 高灰难燃煤样、易于飞溅煤样需要采取特殊处理方法, 才能得到正确的热量值。对于高灰难燃低热值煤样, 通常采用包擦镜纸或掺苯甲酸包纸的方法测试热值。在包纸的情况下, 若煤样仍不能燃烧完全, 则采用掺苯甲酸包纸的方法。首先需要测定擦镜纸的热值, 测定方法如下:撕下3~4张擦镜纸, 称出其质量, 将其揉成团放在燃烧皿内, 用手压紧, 按照发热量的测定步骤, 测出每克纸的燃烧热。如需要包纸测试煤样时, 取一张擦镜纸, 对折剪开, 称出其中一张的质量, 然后直接在纸上称出煤样的质量, 将煤样包裹后放进燃烧皿内, 用手向下压紧, 再进行发热量测试。如需要掺苯甲酸包纸测试煤样时, 在测出纸质量后, 将苯甲酸和煤样以4:6或5:5的质量比例分别称取于纸上, 小心地将其混合均匀, 用纸将混合样包裹紧放进燃烧皿内, 用手向下压紧, 进行发热量测试。
6 量热仪的维护及使用注意事项
6.1 经常用标准煤样检查仪器准确度。
当仪器发生偏差时, 应进行分析, 如不属于试验操作问题, 则应立即重新标定热容量;检查仪器准确度尽量不使用苯甲酸, 如使用苯甲酸应尽量让苯甲酸质量为0.7~0.8g, 因1g苯甲酸产生的温升与标定热容量时基本一致, 其测温误差无法检测出来。
6.2 控制好环境温度。
从理论上讲, 外筒水温与环境温度差值越大, 其热交换的量也就越大, 因而引起内筒的热损失也越大, 假设仪器的热容量为10000J/K, 则校正值每偏离0.01K, 发热量就会偏离100J/g。从经验来看, 每做一个发热量, 外筒温度就会上升0.1~0.2℃, 如果连续做10个样, 外筒就要上升1~2℃, 而环境温度每升高1℃, 根据经验, 发热量测试值就会偏高40J/g左右, 所以保持一个好的环境和环境温度, 对保证发热量测试结果准确是很重要的。
6.3 在测试中如出现点火失败, 首先检查点火线路是否导通, 若
线路不通, 大多是由于两个电极柱氧化生锈而使导电不畅, 应除锈特别是点火丝连接的部位, 使电阻减小, 导电畅通;点火仍然失败, 则说明点火失败是由于电路发生短路造成的, 需要具体问题具体分析;另外, 点火丝与煤样“接触”不良也可造成点火失败, 因此氧弹要小心轻放, 减少失误。
6.4 其它方面。
a.每次试验后, 应将量热仪上盖打开, 以便加速降低筒内水温, 如长时间不使用将量热仪上盖关闭, 以防内筒被污染;b.要保持内筒清洁;点火电极应经常擦拭, 以免表面结垢, 造成点火失败;搅拌器扇叶应注意清洁, 防止沉积上面的赃物再次洗入内筒中;c.注意保护感温控头, 避免碰撞;d.使用过程中注意不要将水洒在内筒边缘, 防止内外筒夹层进水而导致平行样超差;e.氧弹应定期进行20.0Mpa的水压试验;每次水压试验后, 使用时间一般不应超过2年, 平时应注意观察与氧弹强度有关的结构;f.在氧弹点火和点火后20s内适当远离量热仪。
7 结论
通过以上影响发热量准确测定的六个方面因素外, 更为重要的影响因素是人为的因素, 因此, 实验操作者要在工作中本着高度负责的态度仔细地去发现问题、处理问题, 不断地积累经验和学习, 确保结果的准确无误。
摘要：煤炭发热量测定的规范性较强, 设备故障较多, 通过实践经验, 对测定过程中影响测定结果准确性珠原因进行分析, 并针对性地提出对策以提高发热量测值的准确度和精密度。
关键词：煤炭发热量,影响因素,准确度
参考文献
[1]GB/T213-2008煤的发热量测定方法[S].
发热量测定 篇4
1 影响恒温式量热仪对煤发热量测量质量的因素
1.1 外筒的温度
恒温式量热仪的外筒与内筒之间会产生热交换, 但是在进行实验的过程中这个热交换值却会对冷却校正产生影响, 如果外筒水温不够稳定那么就会使得冷却校正值出现波动, 但是冷却校正值却是对主期温升的补充和调整相当的重要的参数, 如果冷却校正值出现波动, 就会使得实验的结果受到严重的影响。外筒水温应该是多个不同位置温度的复杂函数。从这一点来看, 对于恒温式量热仪来讲, 如何能够获取一个较为均匀稳定的外筒环境就显得相当的重要。
1.2 内筒中的水量
内筒水的热容量在恒温式量热仪的热容量中有着很大的比重, 因为水的比重较大, 所以如果不能确定内筒水量就会使得仪器的热容量出现变化, 进而导致发热量的测定出现误差。例如内筒水的质量发生了5g的变化, 仪器的热容量就会发生大概21J/K的变化, 这样如果是相对于3K的温升, 其导致的发热量误差就会有大概63J/K。因此, 在对发热量进行测定的过程中, 需要用称量法来对内筒水进行量取, 同时还需要在所有的热容量标定与发热量测定试验中保持内容水量的一致。
1.3 热容量
对仪器的热容量进行正确的标定是对发热量进行准确测定的一个重要的条件。在对热容量进行标定时, 必须要采用经过计量部门检定合格的基准量热物质, 同时还必须要注重计算的准确性。热容量标定不够准确会导致测定的发热量不正确。在对发热量进行测定的过程, 如果在内筒水容量与热容量测定时水量不完全一致, 也会导致标定的热容量不适合用于发热量测定实验。
1.4 夹板器出现故障或者搅拌速度不均, 出现系统误差
量热器的搅拌器接线存在问题, 例如接触不良, 这样的情况会使得搅拌速度存在问题, 导致搅拌不均;有的则是搅拌桨不合适, 经常出现不能够自由动作的情况, 这样就会导致内筒水在局部所获得的热能不能够及时的均匀散出, 这样的情况就会导致所测得的内筒温度变化不是实际的温度变化而是虚假的温度变化。如果是基于这样的温升来进行发热量的计算, 那么就会出现错误。如果发现热容量或者发热量在进行重复测试时结果起伏较大, 就可以从搅拌器方面考虑问题所在。
2 提高实验室煤发热量测定的质量的措施
2.1 注重对室温的控制
在对发热量进行测试的过程中, 室温与水温的控制相当的重要。室温恒定才能够保证每一次测定时内外筒温度的变化不会超过1℃, 对于室温需要根据实际情况与热容量标定时的温度来进行控制。同时还必须要对内筒水温进行适当的调节, 使得终点的时候内筒与外筒的温度差不超过1℃, 这样可以使得终点时内筒的温度能够出现明显的下降。应该让外筒温度与室温保持接近, 两者之间温差控制在1.5℃以内。需要注意的是实际的操作过程中, 如果进行连续的测试, 必然会导致内外筒水温出现变化, 同时外部环境的温度也会出现变化, 就必然导致所测定的发热量不准确。面对这样的情况, 就必须要根据外界环境中气温的变化以及标定热容量时的室温来进行调节。保证测试结束时内外筒水温以及外部环境的室温都控制在一定的范围内, 让测试所获得的结果可以更具有价值。在试验的过程中, 还应该要尽可能的避免开启门窗, 以尽量的减少室内空气的流通, 对室温造成影响。
2.2 注重对热容量的标定
现在所使用的量热系统都有较高的自动化程度, 而量热系统的热容量则可能会因温度的变化而进行变化。为此, 不能够在所有的情况下都在使用一个热容量, 而必须要根据相关规定中所规定的方法来标定热容量的有效工作范围, 并要在不同实验温升下需要使用的实际热容量值进行确定。通常情况下标定与反标热容量所采用的是经过计量部门检验合格的苯甲酸来作为基准量热物质。使用苯甲酸之前需要进行研细, 并进行脱水处理, 然后才能够压饼, 并放到干燥器中备用。如果其中出现了黑色、黄色或者是其他不正常的物质就需要清除之后才能够进行使用。对于自制的苯甲酸片要压密实, 上面不能够出现裂纹, 也不可以有碎屑。在进行标定时, 需要尽可能的将苯甲酸的质量控制在0.7~1.3g之内, 这是因为1g苯甲酸所产生的温升与标定热容量时基本是保持一致的, 而且测温误差也检测不出来。如果苯甲酸的几次测定平均值与标准热值之间没有超过50J/g的误差, 那么就可以认定热容量是有效的。反之, 则认为热容量无效。对量热仪的热容量进行标定一般是每3个月进行一次, 但是当遇到了一些特殊情况时也必须要对热容量进行重新标定, 例如量热仪中有较大部件进行了更换、外筒内的水进行了更换、量热仪有较大范围的移动、标定热容量内筒水温与测定热容量时相比相差在5℃以上、苯甲酸检查时所获取的测定值与标准值之间相差超过了规定值等等。
2.3 注重搅拌器与搅拌速度
在实际的煤发热量测量过程中因为搅拌器故障或者是搅拌不均所造成的实验结果出现误差是经常出现的问题。因此, 在实际的测量过程中不能够忽视了对这种问题的处理。如果热容量或者是发热量在进行重复测定的过程中所获得的结果起伏不定, 结果之间的差值非常大, 就可以对搅拌器进行检查, 确认是不是搅拌器出现故障或者搅拌不均匀导致结果出现波动的, 如果是搅拌器的原因, 就必须进行及时的处理, 在处理之后重新标定热容量。
2.4 化验人员操作需要准确
为了能够保证对发热量进行准确的测定, 要求化验人员的操作必须要准确。首先需要保证取煤样能够具有代表性, 这就要求化验人员能在称样之前将煤样进行充分的摇匀, 并通过不同部位多点称样法来进行取样。其次, 在测定时所需要的质量因为只有 (1.0±0.1) g, 因此必须要能够确保煤样称量时的准确性, 这就要求化验人员能够在称量煤样时注重天平的清洁, 并定期的对天平进行校准。在每一天的正式试验之前, 都需要将氧弹按要求充入氧气, 并放置到水中浸没数分钟, 查看氧弹的密封性能是不是能够满足要求。对于那些不易完全燃烧的煤样除了所规定的煤样粒度需要满足要求外, 还必须要使用一些浅、底和壁要薄的燃烧皿、在燃烧皿底部垫一层经800℃灼烧过的石棉绒、减少试样量, 同时还需要适当的对充氧压力进行提高, 利用已知质量和热值的标准煤样均匀混合等多种方法来对试样测试结果的准确性提供保障。对于那种易飞溅的煤样需要用已知质量的擦镜纸包紧试样或压成饼后, 切成2mm~4mm小块使用, 通过这样的方法来保证燃烧的完全。
摘要：煤炭发热量是科学研究或者燃料利用的一个非常重要的指标, 在燃料的经营管理与火电厂的运行、电场燃料的消耗定额与计划的编制、发电成本与能源利用效率等许多的方面, 都需要用煤炭的发热量来作为重要的依据。文章主要就火力发电厂煤化验室发热量测定质量控制措施进行探讨。
关键词：火力发电厂,煤发热量测定,质量控制措施
参考文献
[1]李英华, 皮中原.煤的发热量测定方法[S].北京:中国标准出版社, 2009.[1]李英华, 皮中原.煤的发热量测定方法[S].北京:中国标准出版社, 2009.
[2]曹长武.火电厂煤质监督与检测技术[G].北京:中国标准出版社, 2010.[2]曹长武.火电厂煤质监督与检测技术[G].北京:中国标准出版社, 2010.
发热量测定 篇5
1 数学模型
以上各式中:
E一热容量, J/K;
Qgr, ad—高位发热量J/g
Qb, ad—弹筒发热量J/g
Qgr, d—干基高位发热量J/g
Q—苯甲酸发热量J/g
q1、q2、q n—点火丝、添加物、硝酸生成热J
H—贝可曼温度计的平均分度值;使用数字显示温度计时, H=1
h0—t0的毛细孔径修正值, 使用数字显示温度计时, h0=0 K或℃
hn—tn的毛细孔径修正值, 使用数字显示温度计时, hn=0 K或℃
m、G—煤样、苯甲酸质量, g
Sb, ad—弹筒硫% (当St, ad<4.00%时, 或Qb, ad>14.60MJ/kg时, 用全硫St, ad代替)
94.1—空气干燥煤样中每1.00%硫的校正值J
α—硝酸生成热校正系数, (当Qb, ad>25.10MJ/kg时, α=0.0016)
Mad—煤的空气干燥基水分%
2 不确定度来源的分析
使用国标GB213-2008为测定方法, 可认为方法间不确定度为零, 测试结果的不确定度由实验室的操作引起。[ (tn+hn) - (t0+h0) +C]相当于△t+c (△t为主期温升, c为冷却校正系数) , 其不确定度包括仪器分辨力和精密度两个分量。
热容量不确定度来源如表1所示。
发热量不确定度来源如表2如示。u (St, ad) 、u (Mad) 已经事先评定好, 在此可直接使用。
3 不确定度计算
为了计算简便, 可先计算各分量, 最后再合成, 有关重复性测定引入的不确定度在最后考虑。
3.1 计算热容量的不确定度 (结果已列入表1)
(1) 本标准苯甲酸GBW (E) 130035标定仪器热容量, 标定结果如表3如示:
(2) u (Q) 的计算
苯甲酸证书上标明:发热量Q为26480J/g, 扩展不确定度为0.1% (k=2) , 所以其相对标准不确定度为:
u (Q) =0.1%/2=0.05%
(3) u (G) 的计算
由电子天平引入的不确定度分量中最大允许误差最大, 其他可忽略。所使用的FC204电子天平检定证书标明的最大允许误差为0.5mg, 按矩形分布将其转化为标准不确定度, 此分量需计算两次:一次为空盘重;另一次为物重。两者为独立观测结果, 无线性关系, 故
(4) u1的计算:
所用的Z D H W-300型全自动量热仪说明书上标明的分辨力为0.001℃, 按B类评定得
(5) u2的计算:
按A类不确定度计算得
(6) 计算u (E)
由于使用全自动仪器, 可以以c和△t的不确定度是由仪器本身的分辨率和准确度不够引入的, 且其影响分量值已包含在u1和u2中;q1=210J/g远远小于苯甲酸的发热量, 其引入的不确定度可以不予考虑。又经验证, 计算E的各参数间没有线性关系, 故热容量的不确定度可以用下式计算:
3.2 计算弹筒发热量的不确定度
(结果已列入表2)
依据国际测定的煤的发热量如数据表4所示 (没有添加物, q2=0) , 弹筒发热量的不确定度分量一览表如表2所示 (由重复性操作引起的不确定度在最后虑) 。
(1) u (m) 的计算
同四、1. (3) , 即u (m) =u (G) =0.41mg
(2) u (Qb, ad) 的计算
道理同四、1. (6) , c和△t的不确定度已包含在u1和u2中, q1引入的不确定度可以忽略, 无添加物q2=0, 所似弹筒发热量的不确定度可由下式计算:
(3) u (Qgr, ad) 的计算
因为Qb, ad=32.686 MJ/kg>14.60 MJ/kg, 用St, ad代替Sb, ad;又因Qb, ad>25.10 MJ/kg, a2=0.0016, 所以
3.3 u (Qgr, d) 的计算
干基高位发热量是通过公式计算出来的, 在此只需考虑重复性和公式换算引入的不确定度。
由方法规定引入的不确定度
国标规定高位发热量的重复性限为120J/g, 由B类评定得到
(2) 由计算公式引入的不确定度
4 测量结果的不确定度评定
4.1 不确定度的合成
由于合成不确定度的各分量互不相关, 则
4.2 不确定度的扩展
取包含因子k=2, 则扩展不确定度U为
5 结果不确定度表示
ZDHW-300型全自动量热仪测得的煤的发热量结果表示为:
在本实验室测得的所有发热量结果均可据此做出不确定度的判断。
摘要：本文以GB213-2008《煤的发热量测定方法》之8.4自动量热计法测定煤的发热量试验为例, 参考CNAS-CL06《化学分析中不确定度的评估指南》, 依据JJF1059-1999《测定不确定度评定与表示》的要求, 对使用ZDHW300恒温式量热仪测定煤炭热量全面、细致分析, 并最终评定了其不确定度。
关键词：煤,自动量热仪,发热量,不确度
参考文献
[1]《煤质分析应用技术指南》.煤炭科学研究总院北京煤化学研究所编.中国标准出版社.
[2]GB/T213-2008.《煤发热量结果测定方法》.中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.2008-07-29发布.
[3]《化学分析中不确定度的评估指南》.CNNS-GL06.中国合格评定国家认可委员会.2006-06.
煤质化验中发热量与灰发分的测定 篇6
关键词：煤质化验,发热量,灰发分,测定
煤炭指标中发热量和挥发分的测定, 属于煤质的常规分析, 这是规范性很强、影响因素较多、能体现操作人员化验水平的测试项目, 试验结果准确性, 直接影响煤炭企业和用户的利益。
1 仪器设备的计量调试标定
计量是实现单位统一, 量值准确可靠的前提, 在煤质分析尤其是发电量和回发分的测定中非常重要, 煤质分析得出的各种数据, 都是以计量准确为基础的, 如所用计量仪器具有热电隅、温度计、高温毫伏计, 分析天平、压力表和标准物件等。为确保试验仪器达到计量要求, 要对计量器具进行检定和校准, 对合格器具作出具体标志, 写清名称、级别, 检定和有效日期。对检定或校准过的计量器具登记建卡, 做好维修和校验记录, 这些要求保证使用仪器设备准确可靠。
煤质化验是一项技术性要求很高的工作, 操作者的技术水平、仪器设备的型号、尺寸和使用状态等都会影响测试结果, 一台新的仪器, 必须经过多次试验, 检验其精密度和准确度符合国际标准后才可使用。仪器安装后由专业人员对仪器进行检测, 对同一煤样要进行多次测试, 仪器精度检验合格后, 再用标准煤样进行准确度检验, 然后选用高、中、低挥发分值和发热量值的煤样分别测试, 以避免仪器带来误差。
2 称样方法
称样是化验工作中的关键的环节。它包括天平的使用、煤样的混合、干燥剂的使用与样量的控制等, 实践证明, 干燥剂的使用和煤样的混合出现的问题较多, 工作必须一丝不苟。
2.1 干燥剂的使用
天平中放置干燥剂, 是为保持天平内环境干燥, 防止天平的零件因受潮而生锈, 影响天平的准确性, 对天平起着保护作用。测试所用的煤样为空气干燥状态, 含水量与空气湿度达到平衡, 所以, 干燥剂的正确使用尤其重要, 这是化验工作能忽视的。正确的操作应在称样前先取出天平内的干燥剂, 以避免对煤样水分的影响;取出来的干燥剂应尽快放入干燥器内;称量完毕后, 再放回天平内。在称量灼烧后的坩埚时, 把干燥剂放入天平内, 由于灼烧后的焦渣很容易吸收空气中水分, 使实验测定的结果不准。
2.2 煤样的混合
煤炭是由粒度组成的不均匀的混合物。煤样在移动和储存时, 由于受重力作用而产生煤样离析。粒径大的煤样一般集中在下部和四周, 粒径小的在上部和中间, 导致煤样粒径和品质的不均匀。因此, 化验员在称量煤样前, 应将瓶中的煤样充分混合均匀, 按国际标准规定, 瓶中的装煤样量不得超过容量总体积的3/4。为了使煤样混合均匀, 不能用搅拌的方法, 要用煤样勺在瓶中搅拌的方法无法解决粒径离析, 会降低煤样的代表性, 影响测定结果, 科学的方法是采用转瓶法混合煤样, 就是把煤样瓶盖严, 以食指按住瓶盖, 其余手指握住瓶身, 转动手腕。使煤样在水平和竖直方向翻转混合, 这样就能够充分达到混均。然后, 再静置到无煤粉飞扬为止, 打开瓶盖, 称样。
3 发热量的测定
3.1 温度控制
在发热量测定中, 室温的控制和水温的调节是影响发热量测定的关键因素, 将室温能否控制在合适范围内, 水温调节恰当与否, 能反映出化验人员对国标的掌握程度。所以一定要控制温度。实际测定中, 应根据天气情况和热容量标定时的温度控制好室温, 再由室温调节外筒水温;根据外筒温度和煤样的温升程度调节温度。化验员在操作中要认真、规范, 使测试终止时, 内筒水温与外筒水温不能相差过大, 避免影响测试结果的准确性。
3.2 气密性检查
发热量测定中所用氧弹, 要经过耐压试验, 充氧后保持完全气密。在测试中, 氧弹需承受煤样燃烧产生的6~7Mpa的瞬间高压。如果用漏气的氧弹进行测试, 有时导致氧弹帽崩离, 或整个氧弹崩出造成热量计事故。所以, 氧弹气密性检查是发热量测定的重要环节。检查方法:1) 测试前, 把氧弹充氧后完全浸入水中, 检查是否有气泡溢出。根据气泡溢出情况判断氧弹是否气密;2) 先在充过氧的氧弹头上滴几滴水, 检查氧弹头的气密性, 再将氧弹放入装满规定质量水的内筒中, 检查弹体的气密性, 如果不漏气, 可直接进行下部操作;3) 将氧弹直接放入准备好的内筒中, 用提柄在内筒里沾几滴水检查氧弹头的气密情况, 也检查了弹体的气密性, 然后把提柄上残留的水甩入内筒, 避免水分损失。
4 挥发分的测定
煤的挥发分是煤在一定条件下隔绝空气加热时热分解产物, 是有机物质产物, 不是水和无机物产生物质, 对它测定结果受加热温度、加热时间、加热速度及设备器材的形状、材质尺寸等因素影响, 改变测试条件就会给测定结果带来影响。测试中, 化验员除应严格执行国标外, 还应对仪器设备、测试器材的性能, 状态进行检查和调整, 确保测定结果准确。
1) 马弗炉的检查。测定挥发分时, 马弗炉的烟囱应关闭, 炉门上的透气孔合严, 热电隅热接触点的位置应在坩埚和炉底之间, 并距炉底20~30m m处, 必须把坩埚架放入恒温区里的适当位置。测定挥发分时, 应先检查仪器设备是否处于正常状态。如果试验员不注意试验细节, 如马弗炉烟囱打开, 热空气向上排出, 损失炉内热量, 将造成测试失败。因此, 化验员必须养成测试时按规范操作的良好习惯。
2) 坩埚的检查。先拿起坩埚与坩埚盖, 检查是否有裂纹或缺口, 然后旋转坩埚埚盖, 平视坩埚与坩埚盖之间接触是否严密, 如果使用有裂纹或不严密的坩埚, 会造成数据不准。
3) 重复测定是指在同一实验室中, 由同一操作者, 用同一台仪器对同一个试样, 在短期内将2个单样在不同炉次、不同位置分别测试。挥发分测值应是2次单测的平均值。
发热量测定 篇7
在散热器产品质量检验中,难度最大的是散热量的测试,而关于采暖散热器的散热量测定方法,我国早在1986年就参照国际标准ISO 3147,ISO 3148,ISO 3149,ISO 3150-1975,制定了部颁标准JGJ 32-86采用闭式小室测试采暖散热器的热工性能,并于1987年5月1日实施。1992年对该标准重新修订后,上升为国家标准GB/T 13754-92采暖散热器散热量测定方法,于1993年4月1日实施。2008年,中国建筑科学研究院再次修订,由国家质量监督检验检疫总局和国家标准化管理委员会联合发布GB/T 13754-2008采暖散热器散热量测定方法(以下简称新标准),于2009年6月1日实施。这次修订,与欧洲标准有了进一步的接轨,与GB/T 13754-92(以下简称旧标准)相比有如下主要技术内容变化:1)检测对象扩展到整个散热器类,特征公式中引入特征尺寸和流量;2)规定各个检测实验室应配置自己的标准散热器;3)与原标准相比,对检测过程的稳态条件做了更严格的规定;4)增加了金属热强度术语及计算方法。
采暖散热器的欧洲标准:《辐射器和对流器》EN442分为三个部分,第一部分,技术说明和要求,EN442-1,1995;第二部分:测试方法和等级评定,EN442-2,1996;第三部分:一致性评价,EN442-3,1997。与采暖散热器散热量测定方法相关的内容,是在第二部分中提出的,它是1996年7月颁布并于1997年1月实施的。欧洲标准EN442是由欧洲标准化委员会/技术委员会CEN所编制,按照CEN内部条例,以下国家必须执行本标准,这些国家是:澳大利亚、比利时、丹麦、芬兰、法国、德国、意大利、葆兰、西班牙、瑞典、英国等18个国家。欧洲标准来源于这样的认识,所应用的散热器都是按其散热量来进行贸易的。
下面就国家标准GB/T 13754-2008和GB/T 13754-92以及EN442在主要技术内容变化方面的差异进行详细的分析比较。
1 检测对象扩展到整个散热器类,特征公式中引入特征尺寸和流量
新标准:本标准规定了采暖散热器散热量测定的术语与定义、符号与单位、测试对象的选择、测试原理、测试装置布置、测试方法和测试报告内容。对流散热器类的特征公式:
Q=KT·Hb·G
其中,Gm为通过散热器的水的质量流量;Hb为该散热器特征尺寸。
旧标准:本标准规定了在闭式小室内,测试采暖散热器单位时间散热量的原理、方法要求和数据的整理。散热量与温差关系式为:
Q=A(tpj-tn)B=A(ΔT)B。
欧洲标准特征方程:
ΦL=KT×Hb×q
其中,qm为流量;Hb为特征尺寸。
2 规定各个检测实验室应配置自己的标准散热器
新标准:为验证测试装置测试结果是否在本标准规定的范围内,各检测实验室应至少规定一组辐射散热器和一组对流散热器作为本实验室标准散热器。任何散热器的测试都应具有符合本标准要求的试验环境和条件。检测实验室验收时应使用自己的标准散热器组进行散热量测试,连续五次测试结果的相对偏差不应超过2%。实验室至少每6个月应使用自己的标准散热器组进行散热量测试。测试结果与实验室初始时连续五次测试结果的相对偏差不应超过2%。
旧标准:无此项规定。
欧洲标准:EN442中测试装置的校核做出了明确的规定,至少每3个月进行一次重复性测试并定期进行再现性测试来对实验台装置校核。实验测试所获得的重复性标准差S0和再现性标准差SM都应保证在1%。
3 与原标准相比,对检测过程的稳态条件做了更严格的规定
1)稳态条件要求不同:稳态条件下测试参数与平均值的最大偏差见表1。2)稳态条件所要求的保持时间不同:稳态工况要求的保持时间见表2。
4 增加了金属热强度术语及计算方法
新标准:散热器金属热强度应按下式确定:
散热器金属热强度
旧标准与欧洲标准均无此条款。
金属热强度是散热量测试中的一项重要参数,由此可以判断该散热器的性价比。新标准增加此条,无疑给消费者选择散热器提供了一条重要参考依据。
由以上可以看出,新标准在检测对象方面比旧标准有了扩展,能够适应如今市场上五花八门的散热器检测要求;检测参数有了更加详细、具体的规定和解释,使得测试数据更加完善、精确;稳态条件数据采集更加密集、严格,进一步减小了测量误差;尤其是增加了标准散热器的规定,使得多年来一直困扰散热器行业测试装置无法校核的难题也迎刃而解了。
时代在发展,科技在进步。此次新标准的颁布,将使我国散热器热工测试装置再上一个新的台阶,也是相关部门越来越重视散热器主要性能———散热量测试的有力举措,使得我国散热器标准与国外标准有了更进一步的接轨,为我国散热器走出国门,走向世界起到了牵线搭桥的重要作用。
摘要：在简述散热量测定方法相关标准的基础上,着重从检测对象、检测参数、稳态数据的采集和标准散热器的规定等几方面对国家现行标准、旧标准以及欧洲标准进行了简单的分析和比较,以期给散热量测试人员提供指导。
关键词：采暖散热器,测定方法,国家新旧标准
参考文献
[1]GB/T 13754-2008,采暖散热器散热量测定方法[S].
[2]GB/T 13754-92,采暖散热器散热量测定方法[S].