氧彈熱量計檢定規程
Verification Regulation of The Bomb Calorimeter
JJG672—2001
代替JJG 672—1990
JJG 673—1990
范圍
本規程適用于等溫型、絕熱型、自動氧彈熱量計（熱容量范圍為1 500~15 000 J/K）的首次檢定、后續檢定和使用中檢驗。
概述
氧彈熱量計是用于測定固體、液體燃料熱值的計量儀器�；驹硎牵阂欢康娜紵裏針藴饰镔|苯甲酸在熱量計的氧彈內燃燒，放出的熱量使整個量熱系統（包括內筒、內筒中的水或其它介質、氧彈、攪拌器、溫度計等）由初態溫度TA升到末態溫度TB，然后將一定量的被測物質再與上述相同條件進行燃燒測定。由于使用的熱量計相同，而且量熱體系溫度變化又一致，因而可以得到被測物質的熱值。
氧彈熱量計從量熱原理可分為等溫型氧彈熱量計（簡稱等溫熱量計）和絕熱型氧彈熱量計（簡稱絕熱熱量計）。量熱體系被充滿水(或其它介質)的雙層夾套（簡稱外筒）所包圍，當樣品在熱量計的氧彈內燃燒使量熱體系溫度上升時，如果外筒溫度保持不變，該類型熱量計稱為等溫熱量計，若外筒溫度自動同步跟蹤內筒溫度，則稱為絕熱熱量計。
自動氧彈熱量計（以下簡稱自動熱量計）操作較為簡便，除了稱量樣品、裝氧彈等外，其余實驗過程均自動進行，該類型熱量計的量熱原理有等溫型的，也有絕熱型的。
計量性能要求
攪拌熱
在規定條件下，熱量計攪拌器連續攪拌10min，量熱體系溫度升高不超過0.01K。
熱容量重復性
在規定條件下，用燃燒熱標準物質苯甲酸檢定熱量計的熱容量5次，按不同的平均熱容量，其極差不大于表1的規定。
熱容量檢定技術指標 J/K
熱容量 ＜1 500 9 000~11 000 14 000~15 000
極差 9 40 60
熱值誤差
在規定條件下，測得熱值與它的標準值之間的誤差不超過60J/g。
平衡點穩定性
絕熱熱量計初期溫度達到平衡后，在3min內量熱體系溫度變化不大于0.001K。
通用技術要求
熱量計外觀要求
銘牌應標明名稱、型號、制造廠名、出廠編號、MC標志等。
控制面板上所有按鍵、開關均能正常工作，顯示屏的各種信息顯示清晰。
內、外筒外觀要求
內筒表面應拋光，外筒內表面不得有劃痕、起泡和脫皮等缺陷。
氧彈要求
氧彈內、外表面不得有任何劃痕及損傷，彈蓋和彈筒的螺旋部分不得有磨損、銹蝕等缺陷，在室溫下應能承受20MPa的水壓試驗。
測溫系統要求
精密量熱溫度計分辨率為0.001K，也可采用配備5倍放大鏡的貝克曼溫度計，分度值為0.01K,該溫度計應有制造計量器具生產許可證的標記，并具有計量檢定機構出具的檢定證書。
計量器具控制
計量器具控制包括：首次檢定、后續檢定和使用中檢驗。
檢定條件
檢定用設備
分析天平：分度值為0.1mg，天平及砝碼均應具有計量檢定機構出具的檢定證書。
天平或臺秤：稱重5kg，分度值不大于1g。
氧氣減壓器：總壓表量程為0~25MPa，分壓表量程為0~6MPa，分度值分別為1MPa和0.2MPa。
充氧系統（包括氧氣減壓器接頭、導管等）：嚴禁與潤滑油接觸，若發現有油類污染，必須依次用汽油和酒精將油脂洗干凈后才能充氧。
溫度計：量程為0~50℃，分度值為0.1℃。
秒表：分度值為0.01s。
滴定管：容量為0~25mL，分度值為0.1mL。
檢定用標準物質和試劑材料
燃燒熱標準物質片劑苯甲酸（以下簡稱苯甲酸）：其質量分別為0.7，1.0，1.3g。
應使用經國家計量行政部門批準并發布的燃燒熱標準物質，并具有標準物質證書。
氧氣：純度為99.5%以上。
標準溶液：0.1 mol/L NaOH(或0.1 mol/L KOH)，用分析純NaOH(或KOH)配制，并用標準物質鄰苯二甲酸氫鉀標定，準確至0.01 mol/L。
酚酞指示劑：1g/L乙醇溶液。
點火絲：直徑0.10~0.15mm，可供選擇用的絲材及其熱值見表2。
金屬引燃絲材料及其熱值
名稱 鐵絲 鎳絲 康銅絲 銅絲 鎳鉻絲 純棉絲
熱值 6699 3245 3140 2512 6000 17500
檢定環境條件
環境溫度：15~28℃，在一次檢測過程中溫度波動不能大于±0.5℃。
環境濕度：＜85%RH。
供電電源：（220±22）V、頻率（50±1）Hz，供電電路中無強電磁干擾源。
熱量計應放在無熱源輻射和空氣對流的地方。
絕熱熱量計冷卻水溫至少比室溫低3℃。
檢定項目和檢定方法
首次檢定、后續檢定及使用中檢驗項目如表3所示。
熱量計檢定項目
檢定項目 等溫熱量計 絕熱熱量計 自動熱量計
首次 后續 使用中 首次 后續 使用中 首次 后續 使用中
外觀要求 + + + + + + + + +
攪拌熱 + - - - - - - - -
熱容量重復性 + + + + + + + + +
熱值誤差 + + + + + + + + +
平衡點穩定性 - - - + - - - - -
“+”為需要檢定項目，“-”為不需要檢定項目
外觀及常規檢查
按4.1、4.2、4.4的要求，用目視方法進行檢查。
按4.3的要求，檢查氧彈，當充入氧氣壓力至3MPa后浸沒在水中不能有任何泄漏。
等溫熱量計的檢定方法
攪拌熱的檢定
將熱量計的內筒溫度、外筒溫度調到與室溫相差不大于0.1℃，開動攪拌器連續攪拌10min，記錄10min前后量熱體系溫度的變化。
熱容量重復性的檢定
取約1g片劑苯甲酸，稱準至0.1mg，放入潔凈的坩堝內，將坩堝安放在氧彈頭電極架上；取一段金屬引燃絲，稱準至0.1mg，將其兩端分別縛緊在氧彈頭的兩個電極柱上，調整下垂的引燃絲，使它能與苯甲酸相接觸。
向氧彈筒內移入10mL蒸餾水（每次檢定及測定移入蒸餾水量應相同），將氧彈頭插入氧彈筒內，安裝好后擰緊彈蓋，然后與充氧系統相連，向彈內緩緩充入氧氣，一般充氧時間不少于15s（亦可按儀器說明書要求操作），使彈內壓力達到3.0MPa。如充氧不慎，彈內壓力達到3.3MPa時，則中斷操作，更換苯甲酸后重新安裝氧彈。
調節外筒水溫與室溫相同，一般兩者不得超過1.5K，調節內筒水溫，使主期終了時內筒溫度出現明顯下降（通常主期終了時內筒溫度比外筒溫度約高1.5K左右）。所取水量應使氧彈蓋的頂面淹沒在水面下10~20mm（亦可按儀器說明書要求操作），將盛有蒸餾水的內筒置于天平上稱準至1g，每次檢定實驗所取水量應相同。
按常規安裝好氧彈和熱量計后接通總電源，啟動攪拌器，10min后當熱量計體系溫度變率達到恒定時，開始初期溫度的讀數。每隔30s記錄一次溫度，讀準至0.001K，共讀取10次，第11次讀數同時接通點火開關，此時溫度為主期初溫（t0）。主期溫度讀數仍隔30s記錄一次，當30s溫升大于0.5K時，讀準至0.1K；當30s溫升為0.1~0.5K時，讀數準至0.01K；當30s溫升小于0.1K時，讀準至0.001K。當主期溫度升至最大值后第一個開始下降的溫度為主期末溫（tn），然后進行末期溫度讀數，每30s記錄一次，共讀10次。
實驗完成后，放盡彈內廢氣，用蒸餾水仔細洗滌彈頭、電極支架、坩堝、彈筒內壁等。把洗液收集在200mL三角燒瓶中，置于電爐上加熱，煮沸1~2min，冷卻后加3~5滴酚酞指示劑，用0.1mol/L NaOH（或0.1mol/L KOH）標準溶液進行滴定，記錄消耗的標準溶液體積，稱量并記下燃燒后剩下的金屬引燃絲質量，以作修正用（儀器說明書沒要求，此項可以不做）。
如果發現在坩堝或彈筒內有積炭，實驗作廢。
f) 重復上述4次，共檢測5次，按公式（1）計算熱容量，并計算出平均熱容量和極差。
E= mQ+m1Q1+VQ2 （1）
HΔt
式中：E——熱量計熱容量，J/K；
m——苯甲酸質量，g；
Q——苯甲酸標準熱值，J/g；
m1——引燃絲質量（引燃前后絲的質量差），g；
Q1——引燃絲熱值，J/g；
V——滴定消耗標準溶液的體積，mL；
Q2——硝酸生成熱滴定校正（0.1mol的硝酸生成熱為5.9J），J/mL；
Δt——修正后的量熱體系溫升，K；
H——貝克曼溫度計的平均分度值（使用其他溫度計時H=1）。
Δt=〔（tn+hn）-（t0+h0）〕+Δθ （2）
式中：t0和tn——主期初溫和末溫，K；
h0和hn——在t0 和 tn溫度點的修正值，K；
Δθ——量熱體系與環境的熱交換修正值，K。
Δθ= Vn-V0 ( t0 + tn n-1
+Σti-nθn ) +nVn （3）
1
θn-θ0 2
式中：V0和Vn——初期和末期溫度變化率，K/30s；
θ0和θn——初期和末期的平均溫度，K；
n——主期讀取溫度的次數；
ti——主期按次序溫度讀數。
如果采用計算機程序控制，則上述測溫、計算均是自動進行。
熱值誤差的檢定
取約0.7g和1.3g苯甲酸片劑分別按5.2.3.2步驟進行操作，按公式（4）計算苯甲酸熱值。
Q=
EHΔt - m1Q1 - VQ2 （4）
m
式中，E為熱量計平均熱容量，J/K。
按公式（5）計算熱值誤差。
ΔQ = Q - Qs （5）
式中：ΔQ——熱值誤差，J/g；
Q——測得苯甲酸的平均熱值，J/g；
Qs——苯甲酸的標準熱值，J/g。
絕熱熱量計檢定方法
平衡點穩定性的檢定
絕熱熱量計初期溫度達到平衡后，記錄3min前后量熱體系溫度變化。
熱容量重復性的檢定
a) 稱量苯甲酸和安裝氧彈方法同5.2.3.2，調節內筒水溫度比室溫高1~3K，并稱準至1g。
b) 接通熱量計總電源，啟動攪拌器、循環水泵及外筒跟蹤用的加熱開關，調節冷卻水量及熱量計面板上的平衡電位器，在10min左右，體系溫度應達到平衡。
外筒加入含有Na2CO3的水溶液，使其最大跟蹤電流為5A左右，熱量計溫度平衡調好后一般在以后實驗中（環境變化小于3K）不需再轉動面板上的平衡電位器。
c) 熱量計達到平衡后，讀取內筒溫度（t1）同時開始計時，隔3min讀取內筒溫度（t2）同時點火，2次溫度的平均值為初期平均溫度（t0）；點火后12min讀取內筒溫度（t3），隔3min后再讀取內筒溫度（t4），后2次溫度平均值為末期平均溫度（tn）。
初期與末期時間間隔也可按技術說明書規定。
d) 實驗完成后氧彈操作同5.2.3.2e)。重復上述檢測4次，按公式（6）計算熱容量，并計算出平均熱容量和極差。
E= mQ + m1Q1 + VQ2 （6）
H [（tn+hn）-（t0+h0）]
式中：——初期平均溫度，K；
——末期平均溫度，K。
熱值誤差的檢定
取約0.7g和1.3g苯甲酸片劑分別按5.2.4.2步驟進行操作。按公式（7）計算苯甲酸熱值后取其平均值，并且與標準值相比較。
Q=
EH〔（tn+hn）-（t0+h0）〕- m1Q1 - VQ2 （7）
m
自動熱量計檢定方法
熱容量重復性的檢定
按上述方法稱量苯甲酸和安裝氧彈，然后按技術說明書規定熱容量測量程序，向計算機輸入必要的參數，實驗結束后自動計算熱容量，重復檢測4次，計算出平均熱容量和極差。
熱值誤差的檢定
按技術說明書規定，選定熱值測定程序，分別測定0.7g和1.3g苯甲酸熱值，計算出平均熱值，并與標準值相比較。
檢定結果的處理
經檢定符合本規程要求的熱量計發給檢定證書，不符合的發給檢定結果通知書，并指出不合格項目。
檢定周期
檢定周期一般不得超過2年。
氧彈熱量計檢定記錄
原始記錄號 _________________
儀器名稱______________________ 型號_________ ______________ ____
設備編號______________________ 出廠編號_________ __________ ____
制造廠________________________ 送檢單位________ ___________ ____
標準物質苯甲酸批號____________ 熱值（Q）_____ ______________ _J/g
稱樣天平編號__________________ 內筒加水質量______ __________ __g
環境溫度____________________℃ 環境濕度___________ _________ __%
證書編號______________________
1 外觀檢查：
2 攪拌熱檢定：
熱容量檢定：
序號 苯甲酸質量/g 熱容量/（J/K） 平均值/（J/K） 極差/（J/K） 結論
1
2
3
4
5
熱值誤差檢定：
序號 苯甲酸質量/g 測得熱值/（J/g） 平均熱值/（J/g） 與標準熱值
誤差/（J/g） 結論
1
2
檢定日期_________年____月____日 檢定員_______核驗員___________
等溫型熱量計測量記錄表
測量項目 熱容量（或熱值）
原始記錄號____________________ 序號_________ ______________ ____
環境溫度____________________℃ 環境濕度___________ _________ __%
標準物質苯甲酸熱值（Q）______ J/g 苯甲酸質量（m）_____ ___________ g
引燃絲熱值（Q1）_____________ J/g 引燃絲質量_____ ________________ _mg
標準溶液濃度相當于Q2）______ J/mL 消耗標準溶液（V）______ __________ mL
1 測溫記錄
序號 初期溫度/K 主期溫度/K 末期溫度/K
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
2 熱交換修正值Δθ的計算
V0= VN=
θ0= θN=
t0= tn=
n=
n-1
Σti=
1
Δθ= Vn-V0 ( t0 + tn n-1
+Σti-nθn ) +nVn
1
θn-θ0 2
3 量熱體系溫升Δt修正后的計算
h0= hn=
Δt=(tn+hn)-(t0+h0)+Δ
=
熱容量E（或熱值Q）的計算
E= mQ+m1Q1+VQ2
HΔt
=
Q= E·HΔt - m1Q1 - VQ2
m
=
檢定日期_________年____月____日 檢定員_____________核驗員______________
絕熱型熱量計測量記錄表
測量項目 熱容量（或熱值）
原始記錄號____________________ 序號_________ ______________ ____
環境溫度____________________℃ 環境濕度___________ _________ __%
標準物質苯甲酸熱值（Q）______ J/g 標準物質苯甲酸質量（m）________ g
引燃絲熱值（Q1）___ __________ J/g 引燃絲質量_____ _______________ _mg
標準溶液濃度相當于Q2）______ J/mL 消耗標準溶液（V）______ _________ mL
1 外觀檢查
2 平衡點穩定性檢定
3 量熱體系溫升后Δt的計算
t1= t2= t3= t4=
t0= t1 + t2 = tn= t3+ t4 =
2 2
h0= hn=
Δt=（tn+hn）-（t0+h0）=
4 熱容E（或熱值Q）的計算
E= mQ+m1Q1+VQ2 =
HΔt
Q= E·HΔt - m1Q1 - VQ2 =
m
檢定日期_________年____月____日 檢定員_____________核驗員______________
