
燃烧热是指物质与氧气进行燃烧反应时放出的热量,它一般用单位物质的量、单位质量或单位体积的燃料燃烧时放出的能量计量。
燃烧的燃烧热可以被表示成高位热值(HHV)和低位热值(LHV)。低位发热量是燃料完全燃料,燃烧产物中的水蒸汽仍以气态存在时的反应热,它等于从高位发热量中扣除蒸汽凝结热后的热量。高位热值相当于燃烧热。
测量燃烧热的设备称为量热仪也称热量计。目前固体和液体燃料发热量的测量主要采用氧弹式量热仪。
氧弹式量热仪的原理:氧弹式量热仪主要由外桶水、隔热层、内桶水和氧弹等组成。介质置于密闭的氧弹之中,而氧弹置于量热仪的内筒中,水环绕在氧弹四周。当氧弹中的介质燃烧后 ,氧弹会升温,氧弹周围的水也会升温,通过测量氧弹周围水温的变化,可以计算得出被测介质燃烧后所产生的热值。
一定量的燃烧热标准物质苯甲酸在热量计的氧弹内燃烧,放出的热量使整个量热体系(包括内桶、内桶中的介质、氧弹、温度计等)由初态温度升到末态温度;然后将一定量的被测燃料再于上述相同条件进行燃烧测定。在相同条件下,使同一台量热仪产生相同的温升,则认为标定和测量过程产生的热量相同,因此可以得到被测燃料的发热量。在整个测量过程中,量热仪的外桶作为隔热的装置,确保燃烧产生的热量不会从系统传到外界和外界的热量不会传进系统里。
量热仪的分类:从上述量热仪的工作原理可知,如果外桶水的水温跟随内桶水的水温的变化保持一致,那么外桶水与内桶水之间不存在热传导,成为理想隔热。根据对外桶水温控制的不同方式,以及内桶中是否使用水,量热仪可以分为等温式、绝热式和干式量热仪三种。
1.等温式量热仪:外桶水温在整个实验过程中保持不变,内、外桶有少量的热交换,实验结束后需要对内、外桶的热交换进行修正。
等温式量热仪的测量时间大约需要20多分钟。目前国内与国外绝大多数的量热仪生产厂商采用等温式的原理。
2.绝热式量热仪:绝热式量热仪在实验过程中,外桶水的水温全程跟踪内桶水的水温的变化且保持一致,起到绝热的作用。
绝热式原理量热仪的测量时间大约需要15分钟。目前国内外只有IKA公司能够生产绝热式量热仪。
3.干式量热仪:也称无水量热仪,其原理和结构同上述大致相同,但是在氧弹中埋有温度敏感元件,介质在氧弹中燃烧后的热值直接用温度敏感元件对氧弹的温升进行测量,得到燃烧热值。
干式量热仪的特点是测量时间短,一般只需要5分钟。但此方法测量结果重复性较差,目前应用也不多。