袁 朋 楊萍萍 徐瑞雪 周春燕 崔言順

山東農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科技學(xué)院 山東泰安 271000

氧彈式量熱儀的使用與維護

袁 朋 楊萍萍 徐瑞雪 周春燕 崔言順

山東農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科技學(xué)院 山東泰安 271000

介紹了氧彈式量熱儀的原理，闡述了其正確的使用方法，總結(jié)了使用過程中出現(xiàn)各種問題的解決辦法，并且對日常維護的技巧進行了探討。

氧彈式能量測試儀；使用；維護

氧彈式量熱儀是我院動物科學(xué)專業(yè)使用頻率極高的一臺精密儀器，主要用于測量飼料樣、糞樣、尿樣中的熱量。氧彈式量熱儀自問世以來已有百余年的歷史，經(jīng)過層層改進，儀器由簡至繁，而使用方法則由繁至簡，但是百變不離其宗，其原理沒有實質(zhì)的變化。即將樣品放置于密閉的氧彈中，氧彈被完全包圍在外桶的內(nèi)部。當(dāng)外桶的溫度達(dá)到30±0.5℃時，即可以開始測量。測量一旦開始，外桶的水被注入內(nèi)桶，內(nèi)外桶之間溫度相近，很快達(dá)到動態(tài)的平衡，這時儀器點燃樣品，樣品燃燒產(chǎn)生的熱量通過氧彈傳入內(nèi)桶水中，而外筒水溫保持不變，儀器自動記錄內(nèi)桶水溫變化值，根據(jù)水溫的升高或者氧彈自身溫度的升高計算樣品充分燃燒產(chǎn)生的能量。[1]

1 氧彈式量熱儀的性能

動物科技學(xué)院實驗教學(xué)中心的氧彈式能量測試儀購于美國Parr公司，具有以下基本特征：絕熱式，帶自動量水，配熱電敏電阻測溫和微機控制，測試精度可達(dá)0.1%，點火后3.5～5分鐘即可出測量結(jié)果。

2 氧彈式量熱儀的正確使用方法

2.1 氧彈式量熱儀的預(yù)熱

使用儀器時首先要打開電源，進行儀器預(yù)熱，待start鍵亮起時方可使用。儀器對實驗室溫度要求很高，所以儀器最好安裝在裝有空調(diào)的實驗室內(nèi)，特別是在冬、夏兩季，空調(diào)的開放可以節(jié)省預(yù)熱時間，防止室內(nèi)溫度過高影響儀器正常使用。

2.2 氧彈氣密性檢查

實驗正式開始之前，先把氧彈充氧，浸沒在水中，觀察數(shù)分鐘，若無氣泡產(chǎn)生說明氧彈的密封性良好，可以進行實驗；若有氣泡產(chǎn)生，不可以進行實驗，要對氧彈進行檢修，確保實驗?zāi)馨踩M行。[2]

2.3 固定點火絲

由于點火絲屬于消耗用品，在測量100～200次樣品后就會斷裂，所以實驗之前要檢查點火絲是否完好，若斷裂必須更換新的點火絲。[3]更換之前，要先清理掉之前的點火絲以及樣品燃燒而產(chǎn)生聚集在電極上的異物，確保電極清潔。然后取5厘米左右的鎳合金點火絲，把兩端分別固定在電極柱上，彎曲點火絲靠近樣品，但不要接觸樣品。

2.4 氧彈罐底盛水

為了防止燃燒產(chǎn)生的高溫殘留物，腐蝕氧彈罐底部，應(yīng)在罐底加入2毫升左右的蒸餾水。

2.5 密閉氧彈與充氧

把氧彈蓋水平放置，然后輕輕擰緊，中途如果咬緊，務(wù)必退回后重新擰緊，以免咬緊無法打開，擰緊氧彈放氣閥，連接充氧裝置，緩緩地充入氧氣，直至壓力達(dá)到2.8～3.0 MPa，不得超過3.2 MPa；如果超過，放掉氧氣，重新充氧。當(dāng)鋼瓶的氧氣降到5.0 MPa時，適當(dāng)增加充氧時間，當(dāng)鋼瓶的氧氣降到4.0 MPa時，應(yīng)及時更換氧氣瓶。

2.6 點火

將2根電極線插到氧彈頂端的電極帽上，然后小心地將氧彈放入盛有一定量水的橢圓形筒內(nèi)，這時如果有氣泡產(chǎn)生，無論多輕微，都要取出氧彈，放掉氧氣，重新開始，不可以繼續(xù)點火實驗。

一切準(zhǔn)備就緒后按下start鍵，輸入樣品的重量，按確定鍵后等待點火，樣品燃燒期間，身體的任何部位都要遠(yuǎn)離氧彈正上方，燃燒結(jié)束后20秒內(nèi)不能靠近氧彈。

2.7 氧彈的清洗

燃燒完成后取出氧彈，緩緩地放出氣體，擰開氧彈蓋，用蒸餾水清洗氧彈的內(nèi)壁，用軟毛刷清洗充氧頭以及氧彈內(nèi)壁附著物，清洗干凈后放置晾干。

3 使用氧彈的常見故障分析及處理措施

3.1 氧彈的漏氣現(xiàn)象

氧彈在進行氣密性檢查時，若發(fā)現(xiàn)有氣泡產(chǎn)生，這時萬萬不能繼續(xù)試驗，否則輕者損壞儀器，重者造成人員傷亡。氧彈漏氣的原因有以下幾點。

(1)氧彈的蓋子上面有3個由于使用時間過長而磨損的橡膠圈，1個置于氧彈蓋與彈體的接觸部位，而另外2個置于充氣閥門里面。氧彈是一個放熱的密閉環(huán)境橡膠圈極易造成損壞，所以這3個橡膠圈在使用一定的時間后就應(yīng)該及時更換。

(2)氧彈蓋在擰緊的時候，沒有放平導(dǎo)致錯位，這種情況也可產(chǎn)生漏氣，需要重新水平擰緊。

3.2 點火失敗的現(xiàn)象

點火失敗是在實驗過程中經(jīng)常發(fā)生的現(xiàn)象，主要的原因有以下兩點。

3.2.1 線路不通

發(fā)現(xiàn)點火失敗，首先要檢查點火絲是否斷裂，有時看上去完好的點火絲，其實在樣品燃燒物的掩蓋下已經(jīng)斷裂，特別是2個電極接觸的部位，要擰下螺絲才能發(fā)現(xiàn)，這時更換新的點火絲就可以解決問題。如果在更換了點火絲還是點火失敗，就要考慮電極的問題，用萬能電表測量氧彈上的2個電極之間是否通路，若不通，可能是電極柱內(nèi)有異物，或者氧化產(chǎn)生的白銹導(dǎo)致的電路不通，把異物取出，用砂布磨掉白銹即可。如還不能解決，需檢查電極線，電極線由于實驗人員操作不當(dāng)也容易斷裂，用萬能表檢測是否通路，如果不通就需要更換新的電極線[4]。

3.2.2 短路

如果排除了線路不通的原因，就應(yīng)該查找線路短路的原因，造成線路短路的原因主要有以下幾種。

(1)帶有坩堝架的電極柱是否與氧彈接觸，有時坩堝被樣品燃燒產(chǎn)生的物質(zhì)包裹，造成電極與氧彈之間形成電路，所以要時常用砂布打磨帶有坩堝的電極柱。

(2)點火絲與燃燒皿接觸也可能造成短路。

(3)桶水不純凈，混入電解質(zhì)，都會造成短路導(dǎo)致點火失敗。

4 氧彈的日常維護

(1)每次實驗之前，將氧彈充足氧氣，放置于水中，觀察氧彈的密封性是否良好，以保證實驗的安全性及測量結(jié)果的可靠性。

(2)要經(jīng)常檢查氧彈筒以及氧彈蓋上的螺紋、橡膠圈上有無裂痕及損壞，若橡膠圈損壞要及時地更換，若氧彈的螺絲環(huán)出現(xiàn)滑絲，則要停止使用該氧彈。

(3)要經(jīng)常檢查進氣閥、出氣閥和電極與氧彈的連接處，有無磨損或者松動，防止兩電極之間出現(xiàn)短路。檢查坩堝架固定是否良好，要及時地進行維修。

(4)每次完成實驗后，要將氧彈的每個部件清洗干凈，有序放置，及時做好實驗儀器記錄，為其他學(xué)生的使用做好準(zhǔn)備。

5 結(jié)束語

氧彈式量熱儀在使用過程中的遇到的故障有多種原因，但主要是操作不規(guī)范與維護不恰當(dāng)造成的，所以要從一點一滴做起，深入的了解儀器的性能和原理，熟練地掌握操作技巧，精心的對儀器進行維護和保養(yǎng)，積累排除常見故障的經(jīng)驗，才能確保操作的安全性與實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性。

[1] 朱江.淺談氧彈的使用與維護[J].煤質(zhì)技術(shù),2013,28(1):50-51.

[2] 程利,易昭.淺談量熱儀核心部件氧彈的改進[J].中國儀器儀表,2010,30(4):46-47.

[3] 趙輝,何中華.郭懷文美國Parr6300氧彈量熱儀點火失敗故障解析[J].河北林業(yè),2011,29(4):40-41.

[4] 王曉海,孫立娟.恒溫式自動熱量計常見故障及處理[J].電力安全技術(shù),2010,12(8):64-66.

The Operation and Maintenance of Oxygen Bomb Calorimeter

Yuan Peng， Yang PingPing， Xu RuiXue， Zhou ChunYan， Cui YanShun
Shandong Agricultrural University， Tai'an， 271000， China

Introduces the principle of oxygen bomb calorimeter， describes its correct way to use， sums up the solution of various problems occurring in using， and for routine maintenance techniques are discussed.

oxygen bomb colormeter； operation； maintenance

2014-11-12

袁朋，碩士，助理實驗師。

崔言順，教授，博士生導(dǎo)師，山東農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科技學(xué)院黨委書記。