煤的发热量测定

鹤壁华维—煤的发热量测定

1.发热量的表示单位有哪些？它们的定义是什么？相互间怎样进行换算？

国内、外过去和目前常用的热量单位有三种：焦耳（J），卡（cal）和英制热量单位（Btu）。 （1）焦耳（J）

1 焦耳等于1牛顿的力使其作用点在力的方向上移动1米所做的功。

1焦耳=1牛顿×1米=1牛顿·米（N·m）

焦耳是一种能量单位，也是我国法定计量单位中规定的热量单位。煤的发热量测定方法国家标准GB/T213规定用焦耳/克（J/g）和兆焦（MJ/kg）来表示煤的发热量。J/g与MJ/kg有如下的关系：

1MJ/kg=103J/g x J/g=x×10?3MJ/kg

例如，测得一煤样的低位发热量为23578J/g，若以MJ/kg表示就应为23.578MJ/kg。 （2）卡（cal）

1卡等于将1克纯水温度升高1℃所需要的热量。

由于水的比热随温度的变化而有所不同，也即每1克水在不同的温度下升高1℃所需要的热量不同，因而在不同温度下定义的“卡”所包含的真实热量是不同的。因此，人们在以“卡”为单位表示热量时必须注意到所用“卡”的真正含义。国内外常用的“卡”有一下三

种：

a、 卡20℃（cal20℃）

1卡20℃等于将1克纯水的温度从19.5℃升高到20.5℃时所需要的热量。

1卡20℃=4.1816J

卡

20℃

是我国以前一直采用的表示热量的单位。因为我国标准苯

20℃

甲酸的标准热值一直是以卡为单位，用这种苯甲酸标定出来的热

容量是卡20℃/℃，借此计算出来的发热量必定是以卡20℃为单位的。 b、卡15℃（cal15℃）

1卡15℃等于将1g纯净水的温度从14.5℃升高到15.5℃时所需要的热量。

1卡15℃=4.1855J

c、国标蒸气表卡IT(calIT)

这是在1956年伦敦第五届国际蒸气性质大会上定义的卡。

1卡IT=4.1868J

由此可以看出，用“卡”作为煤的发热量表示单位很不利于国际间的贸易和技术交流，稍不注意就会发生很多错误和误会。因此，已被我国1984年发布的法定计量单位所取消。 （3）英制热量单位Btu

1Btu等于将1磅纯水从32F（0℃）升高到212F（100℃）所需要热量的

1。 1801Btu=1055.06J

英、美等国使用Btu/lb表示煤的发热量。 以上各热量单位的换算关系如下： （1）cal/g与MJ/kg之间的换算

MJ/kg×10000/4.1816=cal20℃/g； MJ/kg×10000/4.1855=cal15℃/g；

MJ/kg×10000/4.1868=calIT/g。 （2）MJ/kg与Btu/lb（Btu/磅）之间的换算 1Btu=1055.06J

1b（磅）=453.6g

Btu/lb=1055.06/453.6=2.236J/g

MJ/kg=1000/2.236Btu/lb

（3）cal/g与Btu/lb之间的换算

1Btu/lb =1055.06J/4.1816（或4.1868或401855）cal/453.6g =0.56cal/g=1.8cal/g cal/g=

2.什么是弹筒发热量？什么是高位发热量？什么是低位发热量？ （1）弹筒发热量

单位质量的试样在充有过量氧气的氧弹内燃烧，其终态产物为25℃下的二氧化碳、过量氧气、氮气、硝酸、硫酸、液态水以及固态灰时放出的热量称为弹筒发热量。

弹筒发热量也即实验室内用氧弹热量计直接测得的发热量。

Btu/lb 1.8

（2）恒容高位发热量

单位质量的试样在充有过量氧气的氧弹内燃烧，其终态产物为25℃下的二氧化碳、过量氧气、氮气、二氧化硫、液态水以及固态灰时放出的热量称为恒容高位发热量。

恒容高位发热量在数值上等于弹筒发热量减去硝酸形成热以及硫酸与二氧化硫形成热之差得到的发热量。 （3）恒容低位发热量

单位质量的试样在充有过量氧气的氧弹内燃烧，其终态产物为25℃下的二氧化碳、过量氧气、氮气、二氧化硫、气态水以及固态灰时放出的热量称为恒容低位发热量。

恒容低位发热量在数值上等于恒容高位发热量减去水（煤中原有的水和煤中氢生成的水）的气化潜热后的发热量。 （4）恒压低位发热量

单位质量的试样在恒压条件下，在过量氧气中燃烧，其终态产物为25℃下的二氧化碳、过量氧气、氮气、二氧化硫、气态水以及固态灰时放出的热量称为恒压低位发热量。

恒压低位发热量在数值上等于恒压高位发热量减去水的气化潜热（恒压）后得到的发热量。

恒压高位发热量为恒容高位发热量减去体积膨胀功所得的热量。

3.为什么说工业燃烧设备中所能获得的最大理论热值是低位发热量？

工业燃烧设备中所能获得的最大理论热值是低位发热量。因为煤在锅炉里燃烧和在氧弹内燃烧条件不大一样，所得的燃烧产物不同，因而获得的热量也不同。

（1）煤在氧弹内燃烧时，其中的硫形成了硫酸，而在锅炉内燃烧时，其中的硫只能成SO2随烟道气排放了，因而氧弹测得的发热量比实际燃烧多出一个硫酸形成热和二氧化硫形成热之差；

（2）煤在氧弹内燃烧时，有一部分氮形成了硝酸，有硝酸形成热放出，而在锅炉内燃烧时，氮基本上以游离氮（少量氮氧化物）排除，没有硝酸形成，无硝酸形成热；

（3）煤在氧弹内燃烧时，煤中的水由燃烧时的气态变为液态，有水的气化潜热放出，而在锅炉内燃烧时，水作为水蒸气随烟道气排走，无水的气化潜热。

（4）煤在氧弹内燃烧是在恒容条件进行，有体积膨胀功释放，而在锅炉内燃烧是在恒压条件下进行，无体积膨胀功。

由上可见工业燃烧设备中所能获得的最大理论热值必然是从氧弹发热量中扣除了以上四项热量的热值，而弹筒发热量扣除了这四项热量之后就是恒压低位发热量。但由于恒容低位发热量与恒压低位发热量相差很小（几个焦耳到几十个焦耳），因此，人们常用恒容低位发热量代替恒压低位发热量用于热工计算。