一种双氧弹绝热式热量计及燃烧热测量方法与流程

1.本发明涉及一种燃烧热测量设备，具体涉及一种双氧弹绝热式热量计及燃烧热测量方法。


背景技术：

2.氧弹热量计是测量物质的燃烧热的仪器。基本原理是：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系统(包括内筒、内筒中的水或其它介质、氧弹、搅拌器、温度计等)由初态温度t
a
升到末态温度t
b
，然后将一定量的被测物质再与上述相同条件进行燃烧测定。由于使用的热量计相同，而且量热体系温度变化又一致，因而可以得到被测物质的热值。
3.氧弹热量计从量热原理可分为等温型氧弹热量计(简称等温热量计)和绝热型氧弹热量计(简称绝热热量计)。恒温式热量计的外筒温度恒定不变，内外筒间存在温差，因而内外筒有热交换，需要进行冷却校正。使用恒温式热量计，操作步骤和计算都比较复杂，但仪器构造简单，容易维护。
4.绝热式热量计的外筒温度能自动跟踪内筒温度，始终与内筒温度保持一致，内外筒间不存在温差，因而没有热交换，不需要进行冷却校正。因而，使用绝热式热量计，操作和计算都比较简单，但仪器结构较为复杂，不易维护。绝热式热量计又可分为电加热绝热热量计与真空绝热热量计。电加热绝热热量计是内筒温度变化的同时，通过电加热使外筒温度跟随内筒温度。真空绝热热量计则是外筒为真空，真空对热传导、对流两种热传递方式有很好的阻隔作用，很好的阻隔了热交换。
5.目前国内生产厂家大部分是生产等温热量计，只有国外少量的厂家生产绝热式热量计。而等温热量计在试验过程中，内外筒之间会产生热传递，虽然在热量计算过程中采取了相应补偿量，但是难以计算准确，易造成等温不精准现象。同时，电加热绝热热量计在其外筒温度跟随内筒温度变化的时候，外筒温度由于加热惯性的原因，很难精准跟随内筒温度。而真空绝热热量计，其上盖无真空，在内筒温度升高的时候，易造成外筒真空泄露，同时真空绝热热量计的实验过程主期长，无法判断主期的结束。


技术实现要素：

6.为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种双氧弹绝热式热量计，通过双氧弹的结构解决内外筒之间的热交换，从而实现系统绝热。
7.本发明的目的之二在于提供一种燃烧热测量方法，其测试过程中可避免了量热系统与外界的热交换，提高测量准确度。
8.本发明的目的之一采用如下技术方案实现：
9.一种双氧弹绝热式热量计，包括，
10.外筒系统，包括外筒以及第一氧弹，所述外筒内用于填充第一水层，所述第一氧弹置于所述第一水层内；所述外筒由隔热材质制成；
11.内筒系统，包括内筒以及第二氧弹，所述内筒设于外筒内；所述内筒内用于填充第二水层，所述第二氧弹置于所述第二水层内；所述内筒由隔热材质制成。
12.进一步地，所述外筒系统还包括第一温度传感器，所述第一温度传感器用于检测第一水层的温度。
13.进一步地，所述内筒系统还包括第二温度传感器，所述第二温度传感器用于检测第二水层的温度。
14.进一步地，所述外筒的顶端设有第一开口，所述第一开口处密封封盖有第一盖板，所述第一盖板由隔热材质制成。
15.进一步地，所述内筒的顶端设有第二开口，所述第二开口处密封封盖有第二盖板，所述第二盖板由隔热材质制成。
16.进一步地，所述第一盖板与第二盖板平齐并密封衔接。
17.进一步地，所述外筒内设有第一搅拌器，所述第一搅拌器用于对第一水层进行搅拌。
18.进一步地，所述内筒内设有第二搅拌器，所述第二搅拌器用于对第二水层进行搅拌。
19.进一步地，所述外筒以及内筒的外表面均包裹有保温层。
20.本发明的目的之二采用如下技术方案实现：
21.一种燃烧热测量方法，采用所述的双氧弹绝热式热量计进行燃烧热测量；包括，
22.步骤一，在内筒中加入蒸馏水；
23.步骤二，在内筒的第二氧弹坩埚中称取苯甲酸并装入第二氧弹，绑好点火丝，往第二氧弹内充入氧气,关闭第二氧弹的盖子，稳定一段时间；
24.步骤三，在外筒中加入蒸馏水；
25.步骤四，根据内筒以及外筒内的第二水层和第一水层的水量之比，在外筒的第一氧弹坩埚中称取相应质量的苯甲酸并装入第一氧弹，绑好点火丝，往第一氧弹内充入氧气，关闭第一氧弹的盖子，稳定一段时间；
26.步骤五，开始测试，观察测试过程温度变化。
27.相比现有技术，本发明的有益效果在于：内筒中盛有的一定量的被测物质与水，在内筒氧弹内燃烧，其热量通过搅拌器把热量传递给量热系统(内筒、水、氧弹等)，整个量热系统吸收全部燃烧物质的热量，直至量热系统温度达到平衡。而为了防止内外筒之间热交换的发生，在内筒被测物质燃烧之时，同步燃烧外筒氧弹内放置的经计算后的被测物质，这样，内外筒氧弹内同步燃烧释放的热量通过搅拌棒分别传递给内筒系统(内筒、水、氧弹等)与外筒系统(外筒、水、氧弹等)，通过放置特定的内外筒盛有的水与被测物质的量，就可以使两个系统在热量传递过程中保持温度的一致，从而避免了内外筒之间的热交换。此时温度检测装置检测到内筒以及外筒内的热系统吸热前后的温度变化情况，通过此变化情况直接计算热量计的热容量或被测物质的发热量。
附图说明
28.图1为本发明的结构示意图。
29.图中：10、外筒；11、第一水层；12、第一温度传感器；13、第一搅拌器；14、第一盖板；
20、第一氧弹；30、内筒；31、第二水层；32、第二温度传感器；33、第二搅拌器；34、第二盖板；40、第二氧弹。
具体实施方式
30.下面，结合附图以及具体实施例方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。除特殊说明的之外，本实施例中所采用到的材料及设备均可从市场购得。所述实施例的实例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本技术，而不能理解对本技术的限制。
31.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非是另有精确具体地规定。
32.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连通”、“连接”应作广义理解，例如，可以使固定连接，也可以是通过中介媒介间相连，可以是两个元件内部的连通或者两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
33.本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
34.如图1所示的一种双氧弹绝热式热量计，包括外筒10系统以及内筒30系统，具体外筒10系统包括外筒10以及第一氧弹20，外筒10内可填充第一水层11，该第一水层11可由填充在外筒10内的蒸馏水形成，将上述第一氧弹20置于第一水层11内，外筒10由隔热材质制成。
35.另外，内筒30系统包括内筒30以及第二氧弹40，将内筒30设于外筒10内，内筒30内可填充第二水层31，同样的，第二水层31也可由填充在内筒30内的第二蒸馏水形成，将第二氧弹40置于第二水层31内；内筒30由隔热材质制成。
36.在上述结构基础上，使用本发明的双氧绝热式热量计时，内筒30中盛有的一定量的被测物质与蒸馏水，在内筒30氧弹内燃烧，其热量可传递给量热系统(内筒30、第二水层31、第二氧弹40等)，整个量热系统吸收全部燃烧物质的热量，直至量热系统温度达到平衡。而为了防止内外筒10之间热交换的发生，在内筒30被测物质燃烧之时，同步燃烧外筒10内第一氧弹20内放置的经计算后的被测物质，这样，内外筒10氧弹内同步燃烧释放的热量通过分别传递给内筒30系统(内筒30、第二水层31、第二氧弹40等)与外筒10系统(外筒10、第一水层11、第一氧弹20等)，通过放置特定的内外筒10盛有的水与被测物质的量，就可以使两个系统在热量传递过程中保持温度的一致，从而避免了内外筒10之间的热交换。
37.此时温度检测装置检测到内筒30以及外筒10内的热系统吸热前后的温度变化情况，通过此变化情况直接计算热量计的热容量或被测物质的发热量。
38.进一步地，外筒10系统还包括第一温度传感器12，第一温度传感器12用于检测第一水层11的温度，如此，在检测外筒10系统的温度时，可直接通过第一温度传感器12进行检测，温度检测准确且灵敏。
39.同样的，上述内筒30系统还包括第二温度传感器32，第二温度传感器32用于检测第二水层31的温度，即在检测内筒30系统的温度时，可直接通过第二温度传感器32进行检测，温度检测准确且灵敏。
40.需要说明的是，在检测时，可配置检测控制系统，用于接收上述第一温度传感器12以及第二温度传感器32的检测温度，并进行记录分析。
41.此外，上述第一温度传感器12以及第二温度传感器32也可选用为现有技术中的温度计等其他温度检测设备来实现。
42.进一步地，外筒10的顶端设有第一开口，第一开口可供在一次检测完成后，供第一氧弹20内的燃烧物的取放，以及第一水层11的更换。另外，在第一开口处密封封盖有第一盖板14，第一盖板14由隔热材质制成，如此，便于外筒10内形成密封隔热状态。
43.同样的，内筒30的顶端设有第二开口，第二开口可供在一次检测完成后，供第二氧弹40内的燃烧物的取放，以及第二水层31的更换。另外，在第二开口处密封封盖有第二盖板34，第二盖板34由隔热材质制成，如此，便于内筒30内形成密封隔热状态。
44.进一步地，第一盖板14与第二盖板34平齐并密封衔接，防止因第一盖板14和第二盖板34呈阶梯而形成密封死角，因而密封效果更好。
45.进一步地，外筒10内设有第一搅拌器13，第一搅拌器13用于对第一水层11进行搅拌，在进行外筒10燃烧热测试时，第一搅拌器13搅拌第一水层11，可使第一氧弹20内燃烧热进行充分传递。
46.同样的，内筒30内设有第二搅拌器33，第二搅拌器33用于对第二水层31进行搅拌。在进行内筒30燃烧热测试时，第二搅拌器33搅拌第二水层31，可使第二氧弹40内燃烧热进行充分传递。
47.进一步地，外筒10以及内筒30的外表面均包裹有保温层，即外筒10与外界环境隔热效果更好，而内筒30与外筒10之间的隔热效果也更好，便于形成更好的隔热状态。
48.本实施例中，内筒30选用不锈钢真空杯，通过真空层隔绝内筒30与外界环境之间的热交换，真正实现绝热状态，保证试验数据的精准度。内筒30尽量不破坏真空环境，内筒30底部不开放水口，内筒30的第二盖板34可采用隔热材料或真空夹层制成，第二盖板34与内筒30口采用密封圈或橡胶圈密封，保证热量不从内筒30内流失。
49.被测物质在氧弹内燃烧，其热量通过第二搅拌器33把热量传递给量热系统(内筒30、水、氧弹等)，整个量热系统吸收全部燃烧物质的热量，直至量热系统温度达到平衡。此时温度探头检测到量热系统吸热前后的温度变化情况，通过此变化情况直接计算热量计的热容量或被测物质的发热量。
50.本实施例还提供一种燃烧热测量方法，采用上述的双氧弹绝热式热量计进行燃烧热测量；包括，
51.步骤一，在内筒中加入蒸馏水，可以形成上述第二水层；
52.步骤二，在内筒的第二氧弹坩埚中称取苯甲酸并装入第二氧弹，绑好点火丝，往第二氧弹内充入氧气,关闭第二氧弹的盖子，稳定一段时间，具体可以稳定15秒；
53.步骤三，在外筒中加入蒸馏水；
54.步骤四，根据内筒以及外筒内的第二水层和第一水层的水量之比，并综合考虑内外筒量热系统热容之比，在外筒的第一氧弹坩埚中称取相应质量的苯甲酸并装入第一氧弹，绑好点火丝，往第一氧弹内充入氧气，关闭第一氧弹的盖子，稳定一段时间，同样也可稳定15秒；
55.在步骤四中，记录外筒中的蒸馏水的水量与内筒中的蒸馏水水量之比，并综合考虑内外筒量热系统热容之比，根据该比例，称取苯甲酸，使外筒中的苯甲酸质量与内筒中的苯甲酸质量之比与外筒中的蒸馏水的水量与内筒中的蒸馏水水量之比相同，然后再进行燃烧作业。
56.步骤五，开始测试，观察测试过程温度变化。
57.具体的是，如遇点火失败需要重新测试。如需进行一下测试，将第一氧弹或者第二氧弹放气后清理干净，擦干后开始下一次测试。
58.另外，如进行热容量标定，需进行5次热容量试验后计算平均热容量，如果数据超差需要补做测试；发热量测试需要进行6次测试，计算发热量重复性和示值误差。
59.在测试结束后记录测试结果，进行数据分析和判断。
60.虽然仅仅已经对本技术的某些部件和实施例进行了图示并且描述，但是在不实际脱离在权利要求书中的范围和精神的情况下，本领域技术人员可以想到许多修改和改变(例如，各个元件的大小、尺寸、结构、形状和比例、安装布置、材料使用、颜色、取向等的变化)。
61.最后应说明的是：上述实施方式仅为本发明的优选实施例方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。