實驗原理是將一定量待測樣品在氧彈中通過點火絲引燃并完全燃燒,燃燒放出的熱量將使氧彈周圍水的溫度升高,通過測定燃燒前后水溫變化獲得待測樣品的燃燒熱。發(fā)熱量測定也是煤質(zhì)分析中的一項重要檢測項目。發(fā)熱量不僅是評價燃料煤品質(zhì)的主要參數(shù),也是從事煤炭交易和貿(mào)易結(jié)算的一項重要考核指標,其測定值的準確與否,將直接關(guān)系到煤炭的實際應(yīng)用。各煤質(zhì)檢測公司一般采納按國標要求,采用氧彈量熱法測定煤的高溫發(fā)熱量。氧彈熱量計準確度的要求及檢驗方法, 國內(nèi)技術(shù)監(jiān)督部門有專門的檢定規(guī)程,國內(nèi)外技術(shù)標準也有論述,其測量過程是在一個封閉的耐高壓燃燒的氧彈中,上海昌吉氧彈儀內(nèi)放置一定量燃料的樣品,并纏繞點火絲,充入高壓氧氣,然后使用電流點火引燃點火絲,將樣品點燃,并使其充分燃燒,通過計算氧彈筒的釋放熱來計算燃料的熱值。
因為點火絲是一次性的,故每次實驗前,都需要重新纏繞新的點火絲,且每次點火絲并不能完全燃燒完而有部分殘余,導(dǎo)致每次試驗的點火熱不一致,需要計算殘余點火絲熱量,操作麻煩;另外,殘余點火絲在試驗完成后需要進行清掃,增加工作量。針對上述問題。研究分析激光點火代替棉線或點火絲,可以較有效地解決每次引燃氧彈中的樣品時操作繁瑣、燃燒存在殘留等的問題,提高量熱儀測試自動化水平。
金屬絲熔斷式點火方式的測試原理
每次實驗前,人工將一段直徑在0.1~0.12 mm 的點火絲固定于氧彈的正電極桿和負電極桿上并卡緊,使整個氧彈形成一個完整的通電電路,電阻絲作為整個回路中電阻的主要集中部分。氧彈充氧完成后放入儀器并蓋上儀器的蓋子,其中一極和氧彈頭接觸(和氧彈內(nèi)較短柱子相通),另一極通過氧彈外壁和氧彈內(nèi)較長柱子(放坩堝那個)相連,形成了點火絲的兩極。將氧彈的通電回路與整個儀器的通電回路連接在一起,形成一個完整的通電回路。其中電源部分為充電電容,電阻集中在氧彈內(nèi)的點火絲上。控制電容放電,因為整個回路的電阻集中在氧彈內(nèi)的點火絲上,電熱放出的電量也主要集中在此電阻絲上,電阻絲受熱熔斷產(chǎn)生火花,把坩堝內(nèi)煤樣點燃。
針對上海昌吉地質(zhì)儀器有限公司生產(chǎn)的氧彈量熱儀熔斷式點火需要纏繞點火絲導(dǎo)致操作繁瑣問題,對氧彈量熱儀的主機和氧彈進行改造,將原有的熔斷式點火方式改為激光點火方式。從氧彈量熱儀的實驗數(shù)據(jù)結(jié)果分析來看,熔斷式點火方式與激光點火方式試驗結(jié)果無顯著性差異,可以相互替代使用。同時也對比了激光內(nèi)置點火方式和激光外置點火方式,激光內(nèi)置點火方式可以和現(xiàn)有量熱儀通用,但是存在不能直接點燃苯甲酸成功率不高,而激光外置點火方式,可以直接點燃苯甲酸,但對量熱儀改動量較大,結(jié)構(gòu)復(fù)雜。且無論激光外置還是激光內(nèi)置,隨著使用次數(shù)的增加,氧內(nèi)透光鏡存在被污染問題??傮w而言,對于氧彈量熱儀而言,采用激光點火是可行的、科學(xué)的、成功的。同時激光點火方式可重復(fù)點火,降低了勞動強度,并使人操作更簡單,提高了設(shè)備使用率。