第十一单元烟点和热值的测定

第十一单元烟点和热值的测定项目一煤油烟点测定项目二石油产品热值测定项目一煤油烟点测定1．实验目的①掌握烟点的测定方法和校正系数的计算②掌握烟点仪器的使用性能和操作方法2．方法概要烟点又称为无烟火焰高度，表示煤油的燃烧性能。测定时，试样在标准灯具内燃烧，火焰高度的变化反映在毫米刻度尺背景上。测量时把灯芯升高到出现有烟火焰，然后再降低到烟尾刚刚消失，此时的火焰高度即为试样的烟点。3．仪器与材料(1)仪器烟点灯：(如图11－1所示，烟点灯包括以下几部分：灯芯管，空气导管和贮油器，其结构和尺寸见图11－1和表11－1，装配有灯芯导管和进气口的对流平台，灯体和灯罩，其结构和尺寸见图11－2和表11－2。烟点灯上备有一个专用的50mm标尺，在其黑色玻璃上每1mm分度处用白线标记，灯芯导管的顶部与标尺的零点标记处在同一水平面上，还备有能使贮油器均匀缓慢升降的装置。灯体门上的玻璃是弧形的，以防止形成多重映像。贮油器的底座和其本体之间的连接处不应漏油)；灯芯(圆形灯芯，长度不小于125mm，由纯棉纱织成)；量筒(1支，25mL)；滴定管(1支，25mL或50mL)。图11－1烟点灯图11－2灯体1－贮油器主体1－烟窗，2－灯体，3－标尺，4－灯芯导管，2－灯芯管，3－空气导管5－平台6－进气口，7－贮油器支座2－灯芯管，3－空气导管3－圆底烧瓶1－烟窗；2－灯体；3－标尺；4－灯芯导管；2－灯芯管；3－空气导管5－平台；6－进气口；7－贮油器支座图12－1水分测定器1－冷凝管；2－接受器；3－圆底烧瓶各部位名称项目临界尺寸／mm各部位名称项目临界尺寸／mm贮油器本体灯芯管内径外径长度内径21．25±0．05贮油器支座有适度滑动即可109.0～0.054.7～0.05空气导管外径长度内径长度与灯芯导管紧密配合82.O±O.053.5±0.0590.0±0.05表11－1烟点灯贮油器临界尺寸表11－2灯体的临界尺寸各部位名称项目临界尺寸／mm各部位名称项目临界尺寸／m烟窗灯体标尺内径烟窗出口到灯体中心的垂直高度内径内径深度范围40.0±1.0130±1.081.0±1.081.0±1.00～50灯芯导管平台进气口贮油器支座内径外径空气导人孔(20个)直径(20个)内径6.0±0.0235.0±0.053.5±0.052.9±0.0523.8±0.05(2)试剂甲苯(分析纯)；异辛烷(分析纯)；石油醚或轻质汽油；试样(煤油)。4．准备工作(1)安放灯具将灯具垂直放在一个避风的地方。仔细检查灯体，确保平台内空气孔和贮油器空气导口的尺寸正确并干净、畅通。平台的位置不能影响空气孔通气。(2)洗涤灯芯用石油醚或直馏轻质汽油洗涤灯芯，并在100～105℃的温度下干燥30min，取出后放在干燥器中备用。(3)洗涤贮油器用石油醚或直馏轻质汽油洗涤贮油器，并用空气吹干。(4)试样的准备将试样保持到室温，如果发现试样中有杂质或呈雾状，要用定量滤纸过滤。(5)润湿灯芯将灯芯用试样润湿，并装入灯芯管中。如果灯芯卷曲，应仔细捻平，再重新用试样润湿灯芯上端。5．实验步骤（1）量取试样用量筒量取20mL试样，倒入清洁、干燥的贮油器内。（2）安装烟点灯将灯芯管小心放入贮油器中，拧紧，勿使试样洒落在通空气的小孔中。将不整齐的灯芯头用剪刀剪平，使其突出灯芯管3mm。将贮油器插入灯中。(3)测定烟点点燃灯芯，调节火焰高度至10mm，燃烧5min。升高灯芯至呈现油烟，然后再平稳降低火焰高度，其外形可能出现下列几种情况：①一个长尖状，可轻微看见油烟，形状间断不定并跳跃的火焰；②一个延长的点尖状，光边是一个尖状的凸面，如图11－3中的1火焰；③点尖状正好消失，出现了一个很亮的燃烧火焰，如图11－3中的2火焰，在接近真实火焰的尖端，有时出现锯齿状的辉光，这些可不必考虑；④一个完好的圆光，如图11－3中的3火焰。估读图11－3中2火焰的高度，记录烟点准确至0.5mm。(4)确定烟点的测定值按上述规定方法重复观察3次，取3次烟点观测值的算术平均值，作为烟点的测定值。图11－3火焰形状1－火焰过高；2－火焰正常；3－火焰过低6．仪器校正系数的测定(1)配制及选择标准燃料用滴定管配制一系列不同体积分数的甲苯和异辛烷标准燃料混合物。测定时，根据试样的烟点尽量选取烟点测定值与试样测定值相近(一个比试样烟点测定值略高，另一个则略低)的标准燃料。(2)计算仪器校正系数仪器的校正系数是指标准燃料于标准压力（101.325kPa）下,在该仪器中测定的烟点（标准值）与标准燃料于实际压力下在该仪器中测定的烟点（实测值）之比。标准燃料采用异辛烷和甲苯的混合物，表11-3中给出一系列标准燃料在101.325kPa下的烟点值。使用时根据试样的实测烟点，选取两个标准燃料，其中一个烟点比试样略高，一个略低，然后分别测定这两个标准燃料在实际压力下的烟点，按下式计算仪器的校正系数。CbCbBBAAf21式中：Ab，Bb―第一、第二种标准燃料烟点标准值，mm，可查下页表Ac，Bc―第一、第二种标准燃料烟点的实测值，mm标准燃料的标准值异辛烷的体积分数／％甲苯的体积分数，／％101.325kPa下的烟点／mm异辛烷的体积分数／％甲苯的体积分数，／％101.325kPa下的烟点／mm60758540251514.720.225.89095100105030.235.442.87．数据处理和报告（1）计算试样的烟点可按下式计算，计算结果准确至0.1mm。CfHH式中：H―试样的烟点，mmHC―试样的烟点测定值，mmƒ―仪器的校正系数。（2）报告：取重复测定两个结果的算术平均值作为试样的烟点。f8．精密度用下表中的规定判断两个结果的可靠性(置信水平为95％)。烟点测定的精密度判断烟点／mm重复性／mm再现性／mm烟点／mm重复性／mm再现性／mm20以下20～30以下112330～4014９．影响因素（1）烟点测定值和灯具的结构等有关。因此使用的灯、灯芯等必须符合要求，灯的空气孔和引入空气的管口必须干净、畅通。灯具要垂直放置在完全避风处，以免影响正常的燃烧火焰。（2）灯芯对烟点的测定影响较大，要按方法要求制备，影响石油醚或轻质直馏汽油洗涤，在100～105℃的温度下干燥。在试验前，用试样湿润灯芯，装入灯芯管中，灯芯不能有卷曲，灯芯在灯管中突出3mm，灯芯头必须剪齐。（3）对火焰的调节要准确。试验需要重复3次观察烟点，如果测定值变化超过1.0mm，则要重新用新的试油并更换灯芯进行试验。项目二石油产品热值测定1．实验目的①掌握石油产品热值测定的原理，理解测定意义。②熟悉量热计的结构，掌握量热计的使用方法。2．方法概要将试样装在氧弹内的小皿中，用易燃而不透气的胶片封闭起来，或把试样封闭在聚乙烯管制成的安瓿中，使试样在压缩氧气中燃烧，根据量热计温度变化和量热计的热容量可以计算得到试样的弹热值，并以此作为总热值与净热值的测定基础。弹热值的测定是在氧弹中有过剩氧的情况下，按规定条件燃烧单位重量的试样所产生的热量，称为弹热值（以J/g或kJ/kg表示）。热量计热容量的测定采用在氧弹中燃烧一定量的标准苯甲酸，测量由其燃烧所产生的热量而引起热量计系统温度变化的方法来确定热量计的热容量，即热量计系统温度升高1℃所需的热量（J），在数值上等于热量计的热容量（J/℃）。3．仪器与试剂（1）仪器氧弹量热计：仪器及其附件符合GB/T384之技术要求。氧弹结构如图11－4所示。量热计小皿：由不锈钢制成。瓷或玻璃制的平盘或平底、直径为100~200mm的表面皿，供制备胶片用。金属针；吸液管：1毫升；注射器；分析天平和重负荷的5公斤天平；容量瓶：2000毫升和1000毫升。图11－4氧弹结构图（2）材料和试剂内径为4毫米的聚乙烯塑料管（供制备安瓿封样用）；导火线（直径不大于0.2毫米的镍—铬合金、铜线或其他导火线，截成长60～120mm的等分线段，称量由10~15根组成的线束，以测定每一根金属线的重量；瓶装压缩氧气（不许使用电解氧气）。注意：装压缩氧气用具的连接部分严禁涂润滑油脂。如氧弹及氧气连接仪器在试验或搬运时沾厂润滑油或其他油类而显有油污，则应先用汽油小心洗涤，然后再用乙醇或乙醚洗涤。丙酮：化学纯，做胶片溶剂；二等量热标准苯甲酸（热值专用）；氢氧化钠0.1mol.L-1；1％酚4．准备工作（1）聚乙烯塑料安瓿的制备取一段聚乙烯塑料管在酒精灯火焰上烤软，将一端稍微拉细，然后将细端熔融封口。封好后，在酒精灯上烤软(勿使塑料管直接接触火焰)然后离开火焰，用嘴通过一个装有氯化钙的千燥管(避免吹入水气)吹成带毛细管的塑料安瓿封样管。封样管的重量为0.2克左右，吹好后放入干燥器中待用。测定聚乙烯塑料安瓿的弹热值（或预先已测定）。（2）量热计准备在进行测定前，必须将容器擦干，再将蒸馏水倒入量热计中，称准至±0.5克，如果测量始终在同一温度范围下进行(温度变化在±5℃以内)，水也可用容量瓶测量。装入水的数量应使氧弹浸没水中至进气阀门的锁紧螺母的2／3处。以后试验试样时，均使用相同数量的水。在量热容器装入量热计外壳前，量热容器内的水温应较外壳内的水温低1～2.0℃。将盛有水的容器置于量热计外壳中绝缘的底座上。5．试验步骤（1）聚乙烯塑料安瓿瓶封样试验易挥发试样时，用聚乙烯塑料安瓿封样，将制好的安瓿预先在分析天平上称重，称准至0.0002克，然后，将预先冷却的试样用注射器注入0.5~0.6克于塑料安瓿中，立刻用手卡住毛细管中部，让毛细管上端在酒精灯火焰上方熔融封口，封好后，稍冷一会，再放入分析天平上称重，称准至0.0002克。将封好试样的聚乙烯塑料安瓿的毛细管端系在导火线上(也可以用一根棉线与导火线捆在一起)，底部放在小皿上，装入氧弹，用氧气充至3.0~3.2mPa，并不使空气排出。（２）安装氧弹将氧弹小心地沉入盛有水的量热容器中勿使水量损失，使导线接于氧弹电极上，再将搅拌器及温度计插入水中，盖好盖，然后开动搅拌器。温度汁及搅拌器不应接触氧弹及量热容器的壁。温度计的水银球中心位于氧弹高度的1／2处。搅拌器的搅拌部分不应露出水面。让设备平衡5分钟后开始量热试验。（3）量热试验量热试验分为三期：“初期”—在燃烧试样之前进行。在试验初期的温度条件下，观察及计算量热计与周围环境的换热作用：“主期”—在此时间内试样开始燃烧，向量热计传导燃烧热：“终期”—在主期后接着进行，其作用与初期相同，是在试验终了的温度条件下，观察和计算换热作用。设备温度达到平衡后，记下试验的初期温度，开始初期读温，每分钟读取一次，共读5次，读准至0.001℃。在读初期末次温度时，通上电流（按“点火”按钮），然后进行主期读温，再进行终期读温，每半分钟读取一次，每次读温都读准至0.001℃。在主期中，当量热汁中的水温不再上升，开始恒定或下降时的前一点作为主期的终点，主期一般为14个半分钟左右。紧接着为终期第一次，终期读数共10次。（4）试验结束停止搅拌，取出温度计，将氧弹从量热器中取出，小心地慢慢打开排气阀，并以均匀的速度放出弹中的气体，这一操作过程要求不少于1分钟。然后打开和取下氧弹的盖，检查氧弹内部燃烧是否完全，如发现有未燃烧的样品或油烟沉积物，则该试验报废。6．数据处理和报告（1）数据记录测定过程列表记录以下数据①试样质量②聚乙烯塑料安瓿和引火丝的质量③初期温度（每30s记录一次）④主期温度⑤终期温度⑥量热计的水值（2）计算试样的弹热值QD按下式计算：mmQmQtttKQnD)(])[(22110式中K－量热计的水值，J/℃；tn—主期末次温度计的读数，℃；t0—主期开始时温度计的读数，℃；⊿t－量热计与周围环境的热修正系数，℃；Q1－引火丝的燃烧热，J/g;Q2－聚乙烯安瓿瓶的燃烧热，J/g；m－试样的质量，g；m1－引火丝的质量，g；m2－聚乙烯安瓿瓶的质量，g。（3）量热计与周围环境的热修正系数⊿t的计算按照下式计算2212tmttt式中⊿t1－初期内每30S的温度平均变化，℃；⊿t2－终期内每30S的温度平均变化，℃；m－主期中温度快速上升时的30