热容量标定:在利用温度变化计算样品热值之前,必须先对测定仪的量热系统进行热容量标定。简单来讲,热容量就是量热系统每升高 1K(或 1℃)所需要吸收的热量,单位为 J/K。标定热容量时,会使用已知热值的标准物质,比如标准苯甲酸。将一定量的标准苯甲酸放入氧弹中,按照与测量样品相同的条件进行燃烧。由于苯甲酸的热值是已知的,通过测量燃烧苯甲酸后量热系统的温度升高值,利用特定的公式,就能准确计算出量热系统的热容量。这个热容量数值对于后续准确测定石油产品热值至关重要,它就像是一把已经校准好刻度的尺子,为测量提供了准确的基准。
样品热值计算:当完成热容量标定后,就可以进行石油产品样品的热值测定了。在相同的实验条件下,将石油产品样品放入氧弹并点燃,使其充分燃烧。同样通过温度传感器测量内筒水在燃烧前后的温度变化值。此时,根据已经标定好的量热系统热容量,结合温度变化值,运用相应的数学公式,就能计算出样品燃烧所释放的热量,也就是石油产品的弹筒发热量。不过,弹筒发热量并不全等同于我们通常所说的石油产品热值,因为在燃烧过程中,可能会发生一些副反应,产生额外的热量。例如,石油产品中的硫、氮等元素在燃烧时会与氧气反应生成酸性氧化物,这些反应会释放一定热量。所以,还需要对弹筒发热量进行校正,扣除硝酸形成热和硫酸校正热(即氧弹反应中形成的水合硫酸与气态二氧化硫形成热之差),经过这样的校正后,才能得到石油产品的高位发热量。高位发热量反映了石油产品在理想状态下全燃烧所释放的热量。但在实际应用中,石油产品燃烧时其中的水分会吸收一部分热量并气化,这部分热量无法被有效利用。因此,还需要对高位发热量进行进一步校正,扣除煤中的水分(包括石油产品中原有的水和氢燃烧生成的水)的气化热,最终得到石油产品的低位发热量。低位发热量才是真正在实际能源利用场景中具有重要参考价值的热值指标,它更接近石油产品在实际燃烧过程中能够释放出来被有效利用的热量。
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