液态烃类燃料热值测定-氧弹法精确法征求意见稿

ICSFORMTEXTFORMTEXTMHFORMTEXTMH/TFORMTEXTXXXXX—FORMTEXTXXXXFORMTEXT液态烃类燃料热值测定-氧弹法（精确法）FORMTEXTStandardTestMethodforHeatofCombustionofLiquidHydrocarbonFuelsbyBombCalorimeter(PrecisionMethod)FORMTEXT（征求意见稿）FORMTEXTFORMTEXTXXXX-FORMTEXTXX-FORMTEXTXX发布FORMTEXTXXXX-FORMTEXTXX-FORMTEXTXX实施FORMTEXT中国民用航空局发布MH/TXXXXX—XXXX液态烃类燃料热值测定-氧弹法（精确法）范围本标准规定了液态烃类燃料热值测定的试验方法。本标准适用于液态烃类燃料热值的测定，主要是重复性要求在0.2%以内的航空煤油热值的测定。对于其它挥发性和非挥发性燃料，若精密度要求略低，也可适用。规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T6682分析实验室用水规格和试验方法GB/T11140石油产品硫含量的测定波长色散X射线荧光光谱法GB/T17040石油和石油产品硫含量的测定能量色散X射线荧光光谱法SH/T0689轻质烃及发动机燃料和其他油品的总硫含量测定法（紫外荧光法）ASTMD1018TestMethodforHydrogenInPetroleumFractionsASTMD7171TestMethodforHydrogenContentofMiddleDistillatePetroleumProductsbyLow-ResolutionPulsedNuclearMagneticResonanceSpectroscopy术语与定义总热值grossheatofcombustion单位质量的燃料在充满氧气的固定容积容器中燃烧，并转换成气态所释放的能量（水除外，水为液态），以Qg表示，单位为MJ/kg。燃料既可是液态也可是固态，但只能包括碳、氢、氧、氮及硫元素。燃烧产物是气态的碳氧化物、氮氧化物和硫氧化物，以及液态水。在本标准方法中，25℃是燃料和氧气的初始温度，也是燃烧产物的最终温度。净热值netheatofcombustion单位质量的燃料在固定压力的情况下燃烧，所有产物均为气态情况下所释放的能量，以Qn表示，单位为MJ/kg。燃料既可是液态也可是固态，但只能包括碳、氢、氧、氮及硫元素。燃烧产物是气态的碳氧化物、氮氧化物、硫氧化物及气态水。在本标准方法中，燃烧在固定压力101.325kPa下进行，25℃是燃料和氧气的初始温度，也是燃烧产物的最终温度。能量当量energyequivalent指量热仪的热容，J/℃。方法概要在一定条件下，通过在氧弹量热计中燃烧一定质量的样品，记录样品燃烧前后及燃烧中的系统温度，结合适当的热化学和热传递修正，通过计算得到样品热值。温度变化值的测量，应满足本方法的精度要求。恒温和绝热模式的量热计均可使用。仪器设备及实验室条件实验室，应能保持温度在23~26℃之间某一温度恒定，详见附录A的要求。量热计，应满足附录A的要求。分析天平，感量0.1mg。分析天平，感量0.01mg。材料与试剂纯水除非另有说明，本标准中的纯水应至少满足3级水（GB/T6682）的要求。不含CO2纯水纯水在烧瓶中煮沸10min，立即用装有钠石灰管的胶塞塞紧，冷却。苯甲酸片状国家二级标准物质，有确定的热值数据，并附证书。异辛烷液态标准物质，有确定的热值数据，并附证书。甲基红指示剂分析纯，0.1%乙醇溶液。酚酞分析纯，0.1%乙醇溶液。邻苯二甲酸氢钾基准试剂。氢氧化钠标准溶液分析纯，配制成约0.0866mol/L的水溶液，使用邻苯二甲酸氢钾（6.7）标定准确浓度。氧气高纯氧气，不低于99.95%，通过空气液化分离制取。点火棉线热值已知棉线。滴定管碱式滴定管或酸碱两用滴定管。镊子不锈钢，用于夹持苯甲酸片、坩埚及点火棉线等。胶囊热值已知，用于挥发性样品的盛装。标准化量热计的能量当量标定使用苯甲酸（6.3）作为标准物质进行量热计能量当量W的标定。用于标定试验的苯甲酸样品，其热值应约为30kJ左右，一般情况下以两片为宜，合计约为1g。初次进行仪器能量当量标定时，应至少获得6个标定值的平均值作为能量当量，这些值应该是至少通过连续三天测试获得的。标定试验的方法与样品测试的方法相同，参见第8章。对于标定试验的6个测定值，相对标准偏差（RSD）不应大于0.1%。若不满足要求，继续测试直至满足要求。若仍不能满足要求，检查所有步骤后重新进行标定。能量当量一旦确定后，每1到2天应进行1次标定试验，若最后6组标定数据的RSD不大于0.1%，则将最后6组标定数据的平均值作为新的能量当量；若不满足，则应重新进行全部标定试验。若仪器的任何部件或试验的操作步骤发生变化，应重新进行能量当量的标定。能量当量的计算如式（1）所示。能量当量计算时还应考虑硝酸生成热的修正，具体方法见9.1节。（1）W——量热计的能量当量，J/℃m1——苯甲酸质量，gΔt——修正上升温度，℃e1——硝酸生成修正热值，Je3——点火棉线热值，Je4——点火能量，JQb——苯甲酸标准热值，J/g对于挥发性样品的热值测定，可以使用异辛烷（6.4）作为标准物质进行能量当量的标定。氢氧化钠标准溶液的标定邻苯二甲酸氢钾（6.7）在120℃下干燥2h，在干燥器中冷却至室温。称取3份质量（m2）约为0.4g（精确到0.1mg）的邻苯二甲酸氢钾，分别置于3个500mL锥形瓶中。每个锥形瓶中加入100mL不含CO2的纯水（6.2），轻摇至溶解完全。各加入3滴酚酞溶液（6.6），用氢氧化钠标准溶液（6.8）滴定，记录滴定体积V1。计算氢氧化钠标准溶液浓度，取平均值得实际浓度c1和换算系数γ。（2）（3）c1——氢氧化钠标准溶液浓度，mol/Lm2——邻苯二甲酸氢钾质量，gV1——氢氧化钠标准溶液滴定消耗体积，Lγ——换算系数，无单位204.22——邻苯二甲酸氢钾摩尔质量数值0.0866——氢氧化钠标准溶液理论浓度数值试验步骤打开实验室控温设备，按照附录A.1控制室温。打开冷却水系统，调节水温。水温的选择与试验模式有关，应遵循所使用的量热计的说明书要求。打开量热计，待自检通过。选择工作模式，绝热模式和恒温模式均可，但所有试验，包括能量当量标定试验应在同一模式下进行。打开氧弹，保证氧弹及各附属部件干燥无水。注：氧弹在使用时，应遵循制造商的要求进行。在氧弹中加入1.0mL纯水。注：纯水的体积也可为其他值（如5.0mL），但所有试验，包括能量当量标定试验，水的体积应一致。称取一定质量（m3）样品，精确至0.01mg。称量时，直接使用坩埚盛装样品。应根据样品特点，估算样品的质量，以燃烧产生约30kJ左右热值为宜。若样品挥发性较强，应先使用胶囊（6.13）盛装样品并称量，之后转移至坩埚中；在估算产生热值时，应将胶囊热值计算在内。在氧弹的点火丝上安装点火棉线，并保证与样品接触。某些情况下，也不需要使用点火棉线。组装氧弹，安装到仪器指定位置。打开氧气，调整至约3MPa。注：氧弹内压力在2.5MPa~3.55Mpa均可接受，但所有试验，包括能量当量标定试验应在同一压力下进行。氧弹的压力不应超过设计最大值，详见制造商仪器手册。输入样品质量，输入点火棉线及其它助燃剂热值，开始试验。待试验结束后，将氧弹从量热计中取出，打开弹体检查内部，如果发现存在任何未充分燃烧的碳痕迹，试验应舍弃。记录燃烧修正温度上升值Δt（℃），记录燃烧最终温度值t（℃）。测定酸生成量用纯水冲洗弹体内部，包括电极和坩埚，并将清洗液收集在500mL锥形瓶中。纯水的用量应低于300mL。用氢氧化钠标准溶液（6.8）滴定清洗液，用甲基红作指示剂，记录消耗体积V2（mL）。测定样品硫含量通过GB/T11140、GB/T17040或SH/T0689方法，测定样品的硫含量S%（质量分数）。测定样品氢含量通过ASTMD1018或ASTMD7171方法，测得样品氢含量H%（质量分数）。计算热化学修正每次测试的修正如下：e1=硝酸生成修正热值，J=V2×5×γe2=硫酸生成修正热值，J=58.6×S×m3e3=点火棉线热值，Je4=点火能量，Je5=胶囊及其它助燃剂热值，J式中：m3——样品质量，gS——样品硫含量数值（质量分数）总热值按照式（4）、（5）计算总热值：（4）（5）式中：Qg（gross,t℃）——燃烧最终温度时的燃料总热值，MJ/kgQg（gross,25℃）——燃料总热值，MJ/kgΔt——修正上升温度，℃W——量热计的能量当量，J/℃m3——样品质量，gt——燃烧的最终温度，℃e1，e2，e3，e4，e5——如9.1中描述的修正值A——修正因子，MJ/kg℃，从燃烧最终温度到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净热值按式（6）计算燃料净热值：（6）式中：Qn（net,25℃）——燃料净热值，MJ/kgQg（gross,25℃）——燃料总热值，MJ/kgH——样品中氢含量质量百分数数值报告报告样品总热值或净热值，精确至0.002MJ/kg。

附录A量热计及工作环境的要求（规范性附录）A.1实验室实验室应确保没有气流流动，避免试验受到气温突然改变的影响。实验室室温在23~26℃之间某一温度保持恒定，室温不仅需要在全天保持稳定不变，而且还需全年测试时均保持不变。此外，阳光不得直射量热计。A.2量热计工作模式恒温模式或绝热模式均可。A.3氧弹氧弹内部体积应为350±50mL。所有部件的材料应不受样品、燃烧过程、燃烧产物及燃烧放热的影响。氧弹在设计时，应确保所有燃烧产物能够通过清洗内表面而完全收集。氧弹不应漏气，且能够在室温下，承受20.7MPa的静水压力测试，并保证不超过所有部件的弹性极限。A.4量热计内筒量热计内筒应由金属材料（最好是铜或黄铜）制作而成，并喷涂耐变色涂料，外表面高度抛光。内筒的大小应能允许氧弹完全浸没在水中。内筒应安装转速均匀的搅拌器，在连续搅拌10分钟后，温度升高值不应超过0.01℃。搅拌器的浸水部分应通过低热传导性材料与外部连接。A.