液態(tài)烴類燃料熱值測(cè)定-氧彈法精確法征求意見(jiàn)稿

ICSFORMTEXTFORMTEXTMHFORMTEXTMH/TFORMTEXTXXXXX—FORMTEXTXXXXFORMTEXT液態(tài)烴類燃料熱值測(cè)定-氧彈法（精確法）FORMTEXTStandardTestMethodforHeatofCombustionofLiquidHydrocarbonFuelsbyBombCalorimeter(PrecisionMethod)FORMTEXT（征求意見(jiàn)稿）FORMTEXTFORMTEXTXXXX-FORMTEXTXX-FORMTEXTXX發(fā)布FORMTEXTXXXX-FORMTEXTXX-FORMTEXTXX實(shí)施FORMTEXT中國(guó)民用航空局發(fā)布MH/TXXXXX—XXXX液態(tài)烴類燃料熱值測(cè)定-氧彈法（精確法）范圍本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了液態(tài)烴類燃料熱值測(cè)定的試驗(yàn)方法。本標(biāo)準(zhǔn)適用于液態(tài)烴類燃料熱值的測(cè)定，主要是重復(fù)性要求在0.2%以內(nèi)的航空煤油熱值的測(cè)定。對(duì)于其它揮發(fā)性和非揮發(fā)性燃料，若精密度要求略低，也可適用。規(guī)范性引用文件下列文件對(duì)于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅所注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T6682分析實(shí)驗(yàn)室用水規(guī)格和試驗(yàn)方法GB/T11140石油產(chǎn)品硫含量的測(cè)定波長(zhǎng)色散X射線熒光光譜法GB/T17040石油和石油產(chǎn)品硫含量的測(cè)定能量色散X射線熒光光譜法SH/T0689輕質(zhì)烴及發(fā)動(dòng)機(jī)燃料和其他油品的總硫含量測(cè)定法（紫外熒光法）ASTMD1018TestMethodforHydrogenInPetroleumFractionsASTMD7171TestMethodforHydrogenContentofMiddleDistillatePetroleumProductsbyLow-ResolutionPulsedNuclearMagneticResonanceSpectroscopy術(shù)語(yǔ)與定義總熱值grossheatofcombustion單位質(zhì)量的燃料在充滿氧氣的固定容積容器中燃燒，并轉(zhuǎn)換成氣態(tài)所釋放的能量（水除外，水為液態(tài)），以Qg表示，單位為MJ/kg。燃料既可是液態(tài)也可是固態(tài)，但只能包括碳、氫、氧、氮及硫元素。燃燒產(chǎn)物是氣態(tài)的碳氧化物、氮氧化物和硫氧化物，以及液態(tài)水。在本標(biāo)準(zhǔn)方法中，25℃是燃料和氧氣的初始溫度，也是燃燒產(chǎn)物的最終溫度。凈熱值netheatofcombustion單位質(zhì)量的燃料在固定壓力的情況下燃燒，所有產(chǎn)物均為氣態(tài)情況下所釋放的能量，以Qn表示，單位為MJ/kg。燃料既可是液態(tài)也可是固態(tài)，但只能包括碳、氫、氧、氮及硫元素。燃燒產(chǎn)物是氣態(tài)的碳氧化物、氮氧化物、硫氧化物及氣態(tài)水。在本標(biāo)準(zhǔn)方法中，燃燒在固定壓力101.325kPa下進(jìn)行，25℃是燃料和氧氣的初始溫度，也是燃燒產(chǎn)物的最終溫度。能量當(dāng)量energyequivalent指量熱儀的熱容，J/℃。方法概要在一定條件下，通過(guò)在氧彈量熱計(jì)中燃燒一定質(zhì)量的樣品，記錄樣品燃燒前后及燃燒中的系統(tǒng)溫度，結(jié)合適當(dāng)?shù)臒峄瘜W(xué)和熱傳遞修正，通過(guò)計(jì)算得到樣品熱值。溫度變化值的測(cè)量，應(yīng)滿足本方法的精度要求。恒溫和絕熱模式的量熱計(jì)均可使用。儀器設(shè)備及實(shí)驗(yàn)室條件實(shí)驗(yàn)室，應(yīng)能保持溫度在23~26℃之間某一溫度恒定，詳見(jiàn)附錄A的要求。量熱計(jì)，應(yīng)滿足附錄A的要求。分析天平，感量0.1mg。分析天平，感量0.01mg。材料與試劑純水除非另有說(shuō)明，本標(biāo)準(zhǔn)中的純水應(yīng)至少滿足3級(jí)水（GB/T6682）的要求。不含CO2純水純水在燒瓶中煮沸10min，立即用裝有鈉石灰管的膠塞塞緊，冷卻。苯甲酸片狀國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，有確定的熱值數(shù)據(jù)，并附證書(shū)。異辛烷液態(tài)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，有確定的熱值數(shù)據(jù)，并附證書(shū)。甲基紅指示劑分析純，0.1%乙醇溶液。酚酞分析純，0.1%乙醇溶液。鄰苯二甲酸氫鉀基準(zhǔn)試劑。氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液分析純，配制成約0.0866mol/L的水溶液，使用鄰苯二甲酸氫鉀（6.7）標(biāo)定準(zhǔn)確濃度。氧氣高純氧氣，不低于99.95%，通過(guò)空氣液化分離制取。點(diǎn)火棉線熱值已知棉線。滴定管堿式滴定管或酸堿兩用滴定管。鑷子不銹鋼，用于夾持苯甲酸片、坩堝及點(diǎn)火棉線等。膠囊熱值已知，用于揮發(fā)性樣品的盛裝。標(biāo)準(zhǔn)化量熱計(jì)的能量當(dāng)量標(biāo)定使用苯甲酸（6.3）作為標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行量熱計(jì)能量當(dāng)量W的標(biāo)定。用于標(biāo)定試驗(yàn)的苯甲酸樣品，其熱值應(yīng)約為30kJ左右，一般情況下以兩片為宜，合計(jì)約為1g。初次進(jìn)行儀器能量當(dāng)量標(biāo)定時(shí)，應(yīng)至少獲得6個(gè)標(biāo)定值的平均值作為能量當(dāng)量，這些值應(yīng)該是至少通過(guò)連續(xù)三天測(cè)試獲得的。標(biāo)定試驗(yàn)的方法與樣品測(cè)試的方法相同，參見(jiàn)第8章。對(duì)于標(biāo)定試驗(yàn)的6個(gè)測(cè)定值，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）不應(yīng)大于0.1%。若不滿足要求，繼續(xù)測(cè)試直至滿足要求。若仍不能滿足要求，檢查所有步驟后重新進(jìn)行標(biāo)定。能量當(dāng)量一旦確定后，每1到2天應(yīng)進(jìn)行1次標(biāo)定試驗(yàn)，若最后6組標(biāo)定數(shù)據(jù)的RSD不大于0.1%，則將最后6組標(biāo)定數(shù)據(jù)的平均值作為新的能量當(dāng)量；若不滿足，則應(yīng)重新進(jìn)行全部標(biāo)定試驗(yàn)。若儀器的任何部件或試驗(yàn)的操作步驟發(fā)生變化，應(yīng)重新進(jìn)行能量當(dāng)量的標(biāo)定。能量當(dāng)量的計(jì)算如式（1）所示。能量當(dāng)量計(jì)算時(shí)還應(yīng)考慮硝酸生成熱的修正，具體方法見(jiàn)9.1節(jié)。（1）W——量熱計(jì)的能量當(dāng)量，J/℃m1——苯甲酸質(zhì)量，gΔt——修正上升溫度，℃e1——硝酸生成修正熱值，Je3——點(diǎn)火棉線熱值，Je4——點(diǎn)火能量，JQb——苯甲酸標(biāo)準(zhǔn)熱值，J/g對(duì)于揮發(fā)性樣品的熱值測(cè)定，可以使用異辛烷（6.4）作為標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行能量當(dāng)量的標(biāo)定。氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的標(biāo)定鄰苯二甲酸氫鉀（6.7）在120℃下干燥2h，在干燥器中冷卻至室溫。稱取3份質(zhì)量（m2）約為0.4g（精確到0.1mg）的鄰苯二甲酸氫鉀，分別置于3個(gè)500mL錐形瓶中。每個(gè)錐形瓶中加入100mL不含CO2的純水（6.2），輕搖至溶解完全。各加入3滴酚酞溶液（6.6），用氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液（6.8）滴定，記錄滴定體積V1。計(jì)算氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度，取平均值得實(shí)際濃度c1和換算系數(shù)γ。（2）（3）c1——?dú)溲趸c標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度，mol/Lm2——鄰苯二甲酸氫鉀質(zhì)量，gV1——?dú)溲趸c標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定消耗體積，Lγ——換算系數(shù)，無(wú)單位204.22——鄰苯二甲酸氫鉀摩爾質(zhì)量數(shù)值0.0866——?dú)溲趸c標(biāo)準(zhǔn)溶液理論濃度數(shù)值試驗(yàn)步驟打開(kāi)實(shí)驗(yàn)室控溫設(shè)備，按照附錄A.1控制室溫。打開(kāi)冷卻水系統(tǒng)，調(diào)節(jié)水溫。水溫的選擇與試驗(yàn)?zāi)Ｊ接嘘P(guān)，應(yīng)遵循所使用的量熱計(jì)的說(shuō)明書(shū)要求。打開(kāi)量熱計(jì)，待自檢通過(guò)。選擇工作模式，絕熱模式和恒溫模式均可，但所有試驗(yàn)，包括能量當(dāng)量標(biāo)定試驗(yàn)應(yīng)在同一模式下進(jìn)行。打開(kāi)氧彈，保證氧彈及各附屬部件干燥無(wú)水。注：氧彈在使用時(shí)，應(yīng)遵循制造商的要求進(jìn)行。在氧彈中加入1.0mL純水。注：純水的體積也可為其他值（如5.0mL），但所有試驗(yàn)，包括能量當(dāng)量標(biāo)定試驗(yàn)，水的體積應(yīng)一致。稱取一定質(zhì)量（m3）樣品，精確至0.01mg。稱量時(shí)，直接使用坩堝盛裝樣品。應(yīng)根據(jù)樣品特點(diǎn)，估算樣品的質(zhì)量，以燃燒產(chǎn)生約30kJ左右熱值為宜。若樣品揮發(fā)性較強(qiáng)，應(yīng)先使用膠囊（6.13）盛裝樣品并稱量，之后轉(zhuǎn)移至坩堝中；在估算產(chǎn)生熱值時(shí)，應(yīng)將膠囊熱值計(jì)算在內(nèi)。在氧彈的點(diǎn)火絲上安裝點(diǎn)火棉線，并保證與樣品接觸。某些情況下，也不需要使用點(diǎn)火棉線。組裝氧彈，安裝到儀器指定位置。打開(kāi)氧氣，調(diào)整至約3MPa。注：氧彈內(nèi)壓力在2.5MPa~3.55Mpa均可接受，但所有試驗(yàn)，包括能量當(dāng)量標(biāo)定試驗(yàn)應(yīng)在同一壓力下進(jìn)行。氧彈的壓力不應(yīng)超過(guò)設(shè)計(jì)最大值，詳見(jiàn)制造商儀器手冊(cè)。輸入樣品質(zhì)量，輸入點(diǎn)火棉線及其它助燃劑熱值，開(kāi)始試驗(yàn)。待試驗(yàn)結(jié)束后，將氧彈從量熱計(jì)中取出，打開(kāi)彈體檢查內(nèi)部，如果發(fā)現(xiàn)存在任何未充分燃燒的碳痕跡，試驗(yàn)應(yīng)舍棄。記錄燃燒修正溫度上升值Δt（℃），記錄燃燒最終溫度值t（℃）。測(cè)定酸生成量用純水沖洗彈體內(nèi)部，包括電極和坩堝，并將清洗液收集在500mL錐形瓶中。純水的用量應(yīng)低于300mL。用氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液（6.8）滴定清洗液，用甲基紅作指示劑，記錄消耗體積V2（mL）。測(cè)定樣品硫含量通過(guò)GB/T11140、GB/T17040或SH/T0689方法，測(cè)定樣品的硫含量S%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。測(cè)定樣品氫含量通過(guò)ASTMD1018或ASTMD7171方法，測(cè)得樣品氫含量H%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。計(jì)算熱化學(xué)修正每次測(cè)試的修正如下：e1=硝酸生成修正熱值，J=V2×5×γe2=硫酸生成修正熱值，J=58.6×S×m3e3=點(diǎn)火棉線熱值，Je4=點(diǎn)火能量，Je5=膠囊及其它助燃劑熱值，J式中：m3——樣品質(zhì)量，gS——樣品硫含量數(shù)值（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）總熱值按照式（4）、（5）計(jì)算總熱值：（4）（5）式中：Qg（gross,t℃）——燃燒最終溫度時(shí)的燃料總熱值，MJ/kgQg（gross,25℃）——燃料總熱值，MJ/kgΔt——修正上升溫度，℃W——量熱計(jì)的能量當(dāng)量，J/℃m3——樣品質(zhì)量，gt——燃燒的最終溫度，℃e1，e2，e3，e4，e5——如9.1中描述的修正值A(chǔ)——修正因子，MJ/kg℃，從燃燒最終溫度到25℃的修正，如表1。表1修正因子AQg（gross,t℃），MJ/kgA，MJ/kg℃Qg（gross,t℃），MJ/kgA，MJ/kg℃43.000.0015745.750.0027143.250.0016746.000.0028243.500.0017846.250.0029243.750.0018846.500.0030244.000.0019946.750.0031344.250.0020947.000.0032344.500.0021947.250.0033344.750.0023047.500.0034445.000.0024047.750.0035445.250.0025048.000.0036545.500.00261凈熱值按式（6）計(jì)算燃料凈熱值：（6）式中：Qn（net,25℃）——燃料凈熱值，MJ/kgQg（gross,25℃）——燃料總熱值，MJ/kgH——樣品中氫含量質(zhì)量百分?jǐn)?shù)數(shù)值報(bào)告報(bào)告樣品總熱值或凈熱值，精確至0.002MJ/kg。

附錄A量熱計(jì)及工作環(huán)境的要求（規(guī)范性附錄）A.1實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)室應(yīng)確保沒(méi)有氣流流動(dòng)，避免試驗(yàn)受到氣溫突然改變的影響。實(shí)驗(yàn)室室溫在23~26℃之間某一溫度保持恒定，室溫不僅需要在全天保持穩(wěn)定不變，而且還需全年測(cè)試時(shí)均保持不變。此外，陽(yáng)光不得直射量熱計(jì)。A.2量熱計(jì)工作模式恒溫模式或絕熱模式均可。A.3氧彈氧彈內(nèi)部體積應(yīng)為350±50mL。所有部件的材料應(yīng)不受樣品、燃燒過(guò)程、燃燒產(chǎn)物及燃燒放熱的影響。氧彈在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)確保所有燃燒產(chǎn)物能夠通過(guò)清洗內(nèi)表面而完全收集。氧彈不應(yīng)漏氣，且能夠在室溫下，承受20.7MPa的靜水壓力測(cè)試，并保證不超過(guò)所有部件的彈性極限。A.4量熱計(jì)內(nèi)筒量熱計(jì)內(nèi)筒應(yīng)由金屬材料（最好是銅或黃銅）制作而成，并噴涂耐變色涂料，外表面高度拋光。內(nèi)筒的大小應(yīng)能允許氧彈完全浸沒(méi)在水中。內(nèi)筒應(yīng)安裝轉(zhuǎn)速均勻的攪拌器，在連續(xù)攪拌10分鐘后，溫度升高值不應(yīng)超過(guò)0.01℃。攪拌器的浸水部分應(yīng)通過(guò)低熱傳導(dǎo)性材料與外部連接。A.