專利名稱:一種量熱儀熱量測試方法
技術領域:
本發(fā)明涉及量熱儀量熱技術領域,更具體地說,涉及一種量熱儀熱量測試方法。
背景技術:
量熱儀測熱是在煤炭、石油化工或電力行業(yè)中測定煤、油、食品、焦炭等發(fā)熱量的 過程。在采用量熱儀進行測試物質發(fā)熱量的情況下,如圖Ia所示,有內筒1、攪拌器2、溫度 計3、氧彈4和外筒5。一般地,將被測物質放置到氧彈4中,在充分的氧氣的條件下,將被 測物質點燃,其釋放的熱量被氧彈4、內筒1中的水等吸收,由于熱量傳導、擴散、輻射等方 式致使量熱系統(tǒng)與外界產生熱交換,而在內筒1外部設置一個外筒5,用于消除內筒1與周 邊環(huán)境的熱交換,當實驗的環(huán)境溫度、內外筒水溫,被測物的發(fā)熱量(內筒溫升)等參數(shù)不 同時,內外筒之間的熱交換存在差異。如要準確獲取被測物質的熱量,則必須準確計算內外 筒之間的熱交換,即,對內筒1溫升進行冷卻校正。以現(xiàn)有的經典測試模式為例,如圖2曲線所示,在點火前內筒的水溫低于外筒 0. 8-1. 0°C,在實驗初期外筒向內筒傳遞熱量,內筒處于吸熱狀態(tài);當點火后氧彈內物質燃 燒,氧彈向內筒劇烈釋放熱量,內筒溫度升高。當內筒溫度高于外筒水溫時,內筒向外筒釋 放熱量,此時內筒處于放熱狀態(tài),此種測試過程是內筒經歷吸熱與放熱的雙過程,所謂吸/ 放熱交變模式。該模式在點火前的準備期一般為5-8min,初期設置為5min,主期時間為 8-9min,末期設置為5min,這個實驗的周期至少需要25min。該經典測試模式通過內外熱交 換的抵消,實現(xiàn)冷卻補償值小,溫度點記錄不多,計算量不大,得到廣泛的應用。然而,現(xiàn)有的經典測試模式至少存在以下缺點由于測試系統(tǒng)中熱量傳遞的慣性, 內外筒水溫點的滯后性等因素影響,吸/放熱轉變過程點與實際有所差異,導致冷卻校正 補償值準確度不高;以及,由于實驗時間較長當環(huán)境溫度,內外筒溫差等因素發(fā)生較大變化 時,測試結果偏離真實標準值,從而出現(xiàn)實驗數(shù)據(jù)短期內穩(wěn)定而長期內漂移的情況,不利于 實驗結果的分析利用。
發(fā)明內容
有鑒于此,本發(fā)明提供一種量熱儀熱量測試方法和裝置,以實現(xiàn)在較短的實驗時 間內進行密集地數(shù)據(jù)采集,內外筒水溫數(shù)據(jù)均參加計算實現(xiàn)了冷卻校正值精確度的提高。一種量熱儀熱量測試方法,包括初期設定內筒水溫高于外筒水溫0-0. 4°C,所述內外筒水溫與環(huán)境溫度差異 為-2. 0-2. 0°C,以及,測試時間為0. 5-1. 5min ;按照預設時間間隔記錄內外筒水溫變化值, 求取初期降溫速度Vtl ;主期點燃被測物,按照預設時間間隔記錄內外筒水溫,并求取內外筒水溫面積 S,在當前內外筒水溫小于前30-60S內外筒水溫時,主期結束并進入末期;末期設定測試時間為2-^iin,按照預設時間間隔記錄內外筒水溫變化值,求取 末期降溫速度Vn ;
冷卻校正值計算結合所述初期降溫速度Vtl、所述末期降溫速度Vn和所述內外筒 水溫面積S求取冷卻校正值C。本實施方式中的測試方法,內筒在測試過程中,一直處于放熱階段,確保了冷卻校 正的單向性和穩(wěn)定性,并且在求取初期和末期降溫速度時,結合內外筒的水溫變化,從而提 高了冷卻校正補償值準確度的提高優(yōu)選地,所述初期的測試時間具體為ti = Imin ;主期測試時間具體為7_7. 5min ; 設定末期測試時間具體為t2 = ;3min。上述實施方式中,從初期到末期的整個測試周期縮短,有效克服了由于實驗時間 長導致的測試數(shù)據(jù)漂移,不利于結果分析和使用的缺點。優(yōu)選地,所述初期的預設時間間隔、所述主期預設時間間隔與所述末期預設時間 間隔均為Is。該實施方式中,記錄內外筒水溫的頻率增加,能夠更為準確有效地計算出初期降 溫速度V。。所述求取初期降溫速度的方式中,將外筒的水溫作為參數(shù)進行計算,方便了冷卻 校正值的確定,并進一步提高了冷卻校正值的精確度。
n-\優(yōu)選地,所述求取內外筒溫度面積S,具體為J=Z^i-Ai),所述Trti為主期內
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筒水溫,T,hi為主期外筒水溫,i為主期溫度記錄數(shù)。所述求取初期降溫速度的方式中,將外筒的水溫作為參數(shù)進行計算,方便了冷卻 校正值的確定,并進一步提高了冷卻校正值的精確度。優(yōu)選地,所述方法還包括在主期5min后,將當前內外筒水溫與之前4 內外筒水 溫進行比較,當所述當前內外筒水溫低于所述之前45s內外筒水溫時,進入末期。作為優(yōu)選,在主期5min后,在當前內外筒水溫小于前4 內外筒水溫時,在提高測 試精確度的情況下,縮短主期測試時間。 優(yōu)選地,所述結合所述初期降溫速度Vtl和所述末期降溫速度Vn求取冷卻校正值C, 具體為^=〃〃。。其中,所述η為主期溫度記錄次數(shù),所述tn為內筒主期 終點溫度,tQ為內筒主期起點溫度。對于冷卻校正值C的計算,該種計算方式中利用并融合外筒水溫數(shù)據(jù),提高了冷 卻校正值的準確性,但不局限于上述實施方式。優(yōu)選地,設定內筒水溫高于外筒水溫具體為0. 350C。優(yōu)選地,在初期前還包括準備期在攪拌內筒水:3min后記錄間隔時間為Is的內筒 溫度,20s內所述內筒溫度波動小于0. 0020°C時,判定為攪拌均勻,進入初期。該波動溫度的選定并不局限于該種方式。從上述的技術方案可以看出,本發(fā)明實施例中設定的量熱儀熱量測試方式通過內 外筒水溫與環(huán)境溫度差異小,量熱測試整體抗環(huán)境干擾能力強,由于內筒的初始溫度較低, 故其降溫速度小且穩(wěn)定,V0值較小而對實驗影響較小從而縮短了初期時間,更為重要的是 內筒在測試過程中,一直處于放熱階段,確保量熱體系冷卻校正的單向性和穩(wěn)定性,解決了 現(xiàn)有技術中吸放熱轉換帶來的誤差,實現(xiàn)準確的冷卻校正,同時,外筒的水溫參與計算,方便了冷卻校正值的確定并進一步提高了冷卻校正值的精確度。以及,通過提高測試頻率并 結合設定的內外筒水溫實現(xiàn)了測試時間的減小,從而克服了現(xiàn)有技術中實驗時間長、冷卻 校正不精準等缺點。
為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案,下面將對實施例或現(xiàn) 有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹,顯而易見地,下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實施例,對于本領域普通技術人員來講,在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下,還可以 根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖Ia為現(xiàn)有技術中量熱儀結構示意圖;圖Ib為本發(fā)明實施例公開的一種量熱儀熱量測試方法流程圖;圖2為本發(fā)明又一實施例公開的一種量熱儀熱量測試方法流程圖;圖3為本發(fā)明又一實施例公開的一種量熱儀熱量測試方法對應工作曲線示意圖。
具體實施例方式下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖,對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完 整地描述,顯然,所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例,而不是全部的實施例。基于 本發(fā)明中的實施例,本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例,都屬于本發(fā)明保護的范圍。本發(fā)明實施例公開了一種量熱儀熱量測試方法,以實現(xiàn)在較短的實驗時間內進行 密集地數(shù)據(jù)采集,內外筒水溫數(shù)據(jù)均參加計算實現(xiàn)了冷卻校正值精確度的提高。圖Ib示出了一種量熱儀熱量測試方法,包括初期設定內筒水溫高于外筒水溫0-0. 4°C,作為優(yōu)選,設定內筒水溫高于外筒 水溫具體為0. 350C ;所述內外筒水溫與環(huán)境溫度差異為-2. 0-2. 0°C,以及,測試時間為 0. 5-1. 5min ;按照預設時間間隔記錄內外筒水溫變化值,求取初期降溫速度V。在該段測試過程中,設定時間為0. 5-1. 5min,優(yōu)選設定為、=lmin,相隔Is記錄 初期的內外筒水溫。主期點燃被測物,按照預設時間間隔記錄內外筒水溫,并求取內外筒水溫面積 S,在當前內外筒水溫小于前30-60S內外筒水溫時,主期結束并進入末期;
所述求取內外筒水溫面積S,具體為
權利要求
1.一種量熱儀熱量測試方法,其特征在于,包括初期設定內筒水溫高于外筒水溫0-0.4 °C,所述內外筒水溫與環(huán)境溫度差異 為-2. 0-2. 0°C,以及,測試時間為0. 5-1. 5min ;按照預設時間間隔記錄內外筒水溫變化值, 求取初期降溫速度\主期點燃被測物,按照預設時間間隔記錄內外筒水溫,并求取內外筒水溫面積S,在 當前內外筒水溫小于前30-60S內外筒水溫時,主期結束并進入末期;末期設定測試時間為2-^iin,按照預設時間間隔記錄內外筒水溫變化值,求取末期 降溫速度Vn ;冷卻校正值計算結合所述初期降溫速度Vtl、所述末期降溫速度Vn和所述內外筒水溫 面積S求取冷卻校正值C。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法,其特征在于,所述初期的測試時間具體為t2= Imin ; 主期測試時間具體為7-7. 5min ;設定末期測試時間具體為t2 = ;3min。
3.根據(jù)權利要求1所述的方法,其特征在于,所述初期的預設時間間隔、所述主期預設 時間間隔與所述末期預設時間間隔均為1 s。
4.根據(jù)權利要求1所述的方法,其特征在于,所述求取內外筒溫度面積S,具體為
5.根據(jù)權利要求1所述的方法,其特征在于,還包括在主期5min后,將當前內外筒水 溫與之前45s內外筒水溫進行比較,當所述當前內外筒水溫低于所述之前45s內外筒水溫 時,進入末期。
6.根據(jù)權利要求1所述的方法,其特征在于,所述結合所述初期降溫速度Vtl和所述末 期降溫速度Vn求取冷卻校正值C,具體為
7.根據(jù)權利要求1所述的方法,其特征在于,設定內筒水溫高于外筒水溫具體為 0. 35"C。
8.根據(jù)權利要求1所述的方法,其特征在于,在初期前還包括準備期在攪拌內筒水 3min后記錄間隔時間為Is的內筒溫度,20s內所述內筒溫度波動小于0. 0020°C時,判定為 攪拌均勻,進入初期。
全文摘要
本發(fā)明實施例公開了一種量熱儀熱量測試方法,本發(fā)明實施例中設定的量熱儀熱量測試方式通過內外筒水溫與環(huán)境溫度差異小,量熱測試整體抗環(huán)境干擾能力強,內筒在測試過程中,一直處于放熱階段,確保量熱體系冷卻校正的單向性和穩(wěn)定性,解決了現(xiàn)有技術中吸放熱轉換帶來的誤差,實現(xiàn)準確的冷卻校正,同時,外筒的水溫參與計算,方便了冷卻校正值的確定并進一步提高了冷卻校正值的精確度。以及,通過提高測試頻率并結合設定的內外筒水溫實現(xiàn)了測試時間的減小,從而克服了現(xiàn)有技術中實驗時間長、冷卻校正不精準等缺點。
文檔編號G01N25/44GK102109478SQ201110045398
公開日2011年6月29日 申請日期2011年2月24日 優(yōu)先權日2011年2月24日
發(fā)明者何軍, 劉江舟, 羅建文, 胡彪, 趙福剛 申請人:長沙開元儀器股份有限公司