劉凝

摘 要：煤的發(fā)熱量是衡量煤炭質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，是動(dòng)力用煤計(jì)價(jià)的主要依據(jù)。燃煤工藝過程的熱平衡、耗煤量、熱效率等的計(jì)算，都要以煤的發(fā)熱量為基礎(chǔ)。發(fā)熱量測(cè)定準(zhǔn)確性的關(guān)鍵在于，標(biāo)定熱容量所能達(dá)到的準(zhǔn)確度，以及熱容量標(biāo)定條件與發(fā)熱量測(cè)定條件的相似性。在實(shí)踐操作中，應(yīng)盡量減少由于熱容量值不準(zhǔn)確而造成的系統(tǒng)誤差。因此，做好熱容量的標(biāo)定工作，是保證獲得準(zhǔn)確發(fā)熱量測(cè)定結(jié)果的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：量熱儀;熱容量;分析

中圖分類號(hào)：TK39 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-1064（2020）09-0012-02

量熱儀的熱容量是指，該儀器的量熱系統(tǒng)穩(wěn)定每升高1℃所需要吸收的熱量，以J/K（或J/℃）表示。量熱儀的熱容量是計(jì)算燃料發(fā)熱量的基本參數(shù)。正確標(biāo)定熱容量，是保證發(fā)熱量測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確可靠的必要前提。確定量熱儀熱容量的有效工作范圍，就是確定測(cè)熱過程中量熱系統(tǒng)溫升與熱容量的關(guān)系。如果溫升與熱容量值沒有明顯變化，該量熱儀的熱容量可視為常數(shù)，在室溫變化不超過5℃的情況下是一固定值;反之，該量熱儀的熱容量不能視為常數(shù)，在實(shí)際測(cè)熱過程中必須根據(jù)溫升對(duì)熱容量進(jìn)行修正，以保證發(fā)熱量測(cè)定的準(zhǔn)確性。國(guó)際規(guī)定在使用新型量熱儀前，需確定其熱容量的有效工作范圍。但使用者往往忽視此問題。若量熱儀的熱容量與溫升有關(guān)系，而不確定量熱儀熱容量的有效工作范圍，就會(huì)造成測(cè)低熱值的煤樣發(fā)熱量偏低，測(cè)高發(fā)熱量的煤熱值偏高。因此，確定新量熱儀有效工作范圍是非常重要的。

國(guó)標(biāo)中規(guī)定，如果觀察到的熱容量值與溫升有明顯的相關(guān)性，用一元線性回歸的方法求得和的關(guān)系式，并計(jì)算線性回歸方程的估計(jì)方差和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差，其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差不應(yīng)超過0.20%。如果精密度滿足要求，在測(cè)定試樣的發(fā)熱量時(shí)，就可根據(jù)實(shí)際的溫升，用公式確定所用的熱容量值（查圖或用公式計(jì)算）。因此，在測(cè)定試樣的發(fā)熱量時(shí)，該熱量計(jì)就可根據(jù)實(shí)際的溫升，用公式確定所用的熱容量值。

熱容量標(biāo)定一般應(yīng)進(jìn)行5次重復(fù)試驗(yàn)。計(jì)算5次重復(fù)試驗(yàn)結(jié)果的平均值和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差，其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差不應(yīng)超過0.20%;若超過0.20%，再補(bǔ)做一次試驗(yàn)，取符合要求的5次結(jié)果的平均值，修約至1J/K作為該儀器的熱容量。在熱容量有效工作范圍內(nèi)，熱容量值與溫升有明顯的相關(guān)性時(shí)，所測(cè)定的熱容量值依然滿足“5次重復(fù)試驗(yàn)結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差不應(yīng)超過0.20%”的要求，顯然可取符合要求的5次結(jié)果的均值為熱量計(jì)的熱容量值。

熱量計(jì)熱容量的有效工作范圍是指，其熱容量值適用的溫度變化（升溫）的范圍。有些熱量計(jì)，為提高測(cè)定速度和自動(dòng)化程度，采用了一些非經(jīng)典原理的設(shè)計(jì)，使得量熱系統(tǒng)的熱容量在不同的溫升范圍內(nèi)不同。此時(shí)，就不能在所有的情況下都使用同樣的熱容量值。如某些熱量計(jì)在測(cè)定高熱值樣品時(shí)產(chǎn)生的溫升大，其熱容量值可能小;測(cè)定低熱值樣品時(shí)產(chǎn)生的溫升小，其熱容量值可能大;或情況相反。也即，該種熱量計(jì)的熱容量與量熱系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生的溫升有關(guān)，而不是像用經(jīng)典原理設(shè)計(jì)制造的熱量計(jì)那樣，無論溫升的大小，熱容量值都是一致的。因此，在使用新購(gòu)置的新型熱量計(jì)時(shí)，應(yīng)進(jìn)行一系列的試驗(yàn)來確定熱量計(jì)的熱容量。如果得出的熱容量值基本一致（不超過規(guī)定的允許差），可以認(rèn)為該儀器在所有的測(cè)量范圍內(nèi)熱容量值是一致的。若測(cè)得的熱容量值在不同的溫升下不同，并與溫升有較明顯的相關(guān)性，則認(rèn)為該儀器的熱容量的有效工作范圍不同，在不同的工作范圍下應(yīng)采用不同的熱容量值[1]。

關(guān)于熱量計(jì)熱容量可視為常數(shù)的判定。根據(jù)國(guó)標(biāo)規(guī)定以溫升（tn-t0）為橫坐標(biāo)，以熱容量E為縱坐標(biāo)，繪制溫升與熱容量值的關(guān)系圖。如果從圖中觀察到的熱容量值在整個(gè)范圍內(nèi)沒有明顯的系統(tǒng)性變化，該熱量計(jì)的熱容量可視為常數(shù)?？梢姛崛萘恐蹬c溫升是否呈系統(tǒng)性變化、熱容量值與溫升有無明顯的相關(guān)性，是熱量計(jì)的熱容量可視為常數(shù)的判斷依據(jù)。確定熱容量的有效工作范圍時(shí)，由于熱容量與溫升線性相關(guān)顯著，雖然其中的5個(gè)熱容量測(cè)定數(shù)據(jù)都能滿足相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差不超過0.20%的要求，其均值可作為熱容量值，但視其熱容量為常數(shù)是不妥的。

試驗(yàn)內(nèi)容如下，熱量計(jì)有效熱容量標(biāo)定試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1所示。#1量熱儀一元線性回歸法求熱容量與溫升的關(guān)系：

=2.5824

=214177.4753-（20.3136）×84334.37

=214177.4753-214141.8323

=35.643

=1863.5868

相關(guān)系數(shù) ;

查相關(guān)系數(shù)臨界值r0.05，6=0.707;

r<r0.05，6 ，因此熱容量E與溫升?t無線性相關(guān)。

結(jié)論及建議：

確定熱量計(jì)熱容量的有效工作范圍時(shí)，其中的5個(gè)熱容量測(cè)定數(shù)據(jù)都能滿足相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差不超過0.20%的要求，其均值可作為熱容量值。

熱容量值與溫升是否呈系統(tǒng)性變化、熱容量值與溫升有無明顯的相關(guān)性，是熱量計(jì)的熱容量可視為常數(shù)的判斷依據(jù)。

一經(jīng)判定熱容量值與溫升有明顯的相關(guān)性，即呈系統(tǒng)性變化且相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差小于0.20%熱量計(jì)測(cè)定發(fā)熱量時(shí)，就應(yīng)根據(jù)實(shí)際的溫升用公式=a+b確定所用的熱容量值，確保儀器分析的精密度和準(zhǔn)確度。

精確度計(jì)量的精確度是指在相同條件下，對(duì)被測(cè)量者進(jìn)行多次反復(fù)測(cè)量，測(cè)得值之間的一致程度。從測(cè)量誤差的角度來說，精確度所反映的是測(cè)得值的隨機(jī)誤差，精確度通常又稱為精密度。準(zhǔn)確度計(jì)量的準(zhǔn)確度是指，被測(cè)量的測(cè)得值之間的一致程度以及與其真值的接近程度。從測(cè)量誤差的角度來說，準(zhǔn)確度是測(cè)得值的隨機(jī)誤差和系統(tǒng)誤差的綜合反映。測(cè)量結(jié)果的好壞應(yīng)從精確度和準(zhǔn)確度兩個(gè)方面衡量，精確度是保證準(zhǔn)確度的先決條件。精確度差，所測(cè)結(jié)果不可靠，就失去了衡量準(zhǔn)確度的前提。精確度好，不一定準(zhǔn)確度高。只有在消除了系統(tǒng)誤差的前提下，精確度好，準(zhǔn)確度才會(huì)高。準(zhǔn)確度和精確度雖然是兩個(gè)不同的概念，但兩者之間存在著一定的關(guān)系[2]。應(yīng)當(dāng)指出的是，測(cè)定的精確度越高，測(cè)定結(jié)果也越接近于真實(shí)值。但不能絕對(duì)地認(rèn)為精確度高，準(zhǔn)確度也高，因?yàn)橄到y(tǒng)誤差的存在并不影響測(cè)定的精確度。

熱容量的標(biāo)定，一般應(yīng)用已知熱值的基準(zhǔn)物（通常用苯甲酸）進(jìn)行5次重復(fù)試驗(yàn)，計(jì)算5次重復(fù)試驗(yàn)結(jié)果的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差，其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差不應(yīng)超過0.20%。若其超過0.20%，再補(bǔ)做一次或兩次試驗(yàn)，取符合要求的5次結(jié)果的平均值（修約至1J/K）作為該儀器的熱容量;若仍超差，應(yīng)對(duì)試驗(yàn)條件和操作技術(shù)進(jìn)行仔細(xì)檢查，糾正存在問題后再重新進(jìn)行標(biāo)定，舍去已有的全部結(jié)果。熱容量的評(píng)定反映了量熱儀的測(cè)試精密度，也反映了其總體性能，很大程度上減少了量熱儀存在的系統(tǒng)誤差，從而減少了對(duì)煤發(fā)熱量測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確性的影響。因此，對(duì)量熱儀進(jìn)行標(biāo)定很有必要。

參考文獻(xiàn)

[1] 江秀梅.量熱儀熱容量變化率超標(biāo)分析及控制措施[J].華北電力技術(shù)，2014（10）：48-50，54.

[2] 隋艷.量熱儀性能驗(yàn)收方法簡(jiǎn)析[J].煤質(zhì)技術(shù)，2015（03）：36-39.