附录F (资料性附录)有辅助气体分析的热释放速率计算
F.1 概述
第12章中计算热释放速率的公式,假设在测量O2以前,已使用化学洗涤瓶将CO2从气样中除去,如图6所示。某些实验室具备测量CO2的能力,在这种情况下就不需要从O2管线中除去CO2,其优点是可以避免使用价格昂贵并且需要认真处理的化学洗涤剂。
如果使用本附录中的公式计算热释放速率值,所用的辅助气体分析仪的响应时间,必须与氧分析仪的响应时间严格匹配。如果这个要求不能满足,就不应使用本附录的公式计算热释放速率。如果在系统中使用CO2分析仪,则不应使用硅胶作干燥剂。
在本附录中,给出的公式只适用于对CO2进行测量,且不从取样管线中除去的情况。包括以下两种情况:
——干燥并过滤的样气被导入红外CO2和CO分析仪(见图6中的可选项);
——同时加上水蒸汽分析仪。
为避免水蒸汽冷凝,测定燃烧产物气流中H2O浓度时,需要一个单独的取样系统。该系统中的过滤器、取样管线和分析仪均需加热。
F.2 符号
表F.1中给出本附录中使用的新符号。
F.3 测量CO2和CO的情况
正如氧分析仪,CO2和CO的测定也应考虑在取样管线中的传输时间,而进行如下转换:
在公式(F.5)中,括号里该项分子中的第二项,是对某些炭不完全燃烧成CO而不是CO2的校正。在锥形量热仪试验中,Xco通常非常小,所以在公式(F.5)和公式(F.6)中可以被忽略。实际上,CO分析仪通常不会明显地提升热释放速率测定的精度。因此,即使没有CO分析仪,忽略Xco,公式(F.5)和公式(F.6)也可以使用。
F.4 同时测量水蒸汽的情况
在开放的燃烧系统中,例如本方法使用的,进入该系统的空气流量无法直接测量,但可以通过排气管道中测量的流量推导。由于部分空气燃烧,完全消耗掉这部分空气中的氧气,因此需要假设体积发生膨胀。这种膨胀取决于燃料的组成及燃烧的实际化学当量。体积膨账系数的平均值取1.105比较适宜,该值对甲烷是合适的。
在12.3.2中的公式和公式(F.5)中已经使用了这个系数。对于锥形量热仪试验,可以认为99%以上的燃烧产物由O2、CO2、CO、H2O和不反应气体组成。不反应气体是指那些进入和离开系统化学性质都未发生改变的气体,这里是指N2。如果测量H2O,可以和O2、CO2、CO(认为3种都是干燥气体)的测量一起用来确定体积膨胀。排气管道中的质量流量通过下列公式可以更精确地给出:
第12章中计算热释放速率的公式,假设在测量O2以前,已使用化学洗涤瓶将CO2从气样中除去,如图6所示。某些实验室具备测量CO2的能力,在这种情况下就不需要从O2管线中除去CO2,其优点是可以避免使用价格昂贵并且需要认真处理的化学洗涤剂。
如果使用本附录中的公式计算热释放速率值,所用的辅助气体分析仪的响应时间,必须与氧分析仪的响应时间严格匹配。如果这个要求不能满足,就不应使用本附录的公式计算热释放速率。如果在系统中使用CO2分析仪,则不应使用硅胶作干燥剂。
在本附录中,给出的公式只适用于对CO2进行测量,且不从取样管线中除去的情况。包括以下两种情况:
——干燥并过滤的样气被导入红外CO2和CO分析仪(见图6中的可选项);
——同时加上水蒸汽分析仪。
为避免水蒸汽冷凝,测定燃烧产物气流中H2O浓度时,需要一个单独的取样系统。该系统中的过滤器、取样管线和分析仪均需加热。
F.2 符号
表F.1中给出本附录中使用的新符号。
正如氧分析仪,CO2和CO的测定也应考虑在取样管线中的传输时间,而进行如下转换:
在公式(F.5)中,括号里该项分子中的第二项,是对某些炭不完全燃烧成CO而不是CO2的校正。在锥形量热仪试验中,Xco通常非常小,所以在公式(F.5)和公式(F.6)中可以被忽略。实际上,CO分析仪通常不会明显地提升热释放速率测定的精度。因此,即使没有CO分析仪,忽略Xco,公式(F.5)和公式(F.6)也可以使用。
F.4 同时测量水蒸汽的情况
在开放的燃烧系统中,例如本方法使用的,进入该系统的空气流量无法直接测量,但可以通过排气管道中测量的流量推导。由于部分空气燃烧,完全消耗掉这部分空气中的氧气,因此需要假设体积发生膨胀。这种膨胀取决于燃料的组成及燃烧的实际化学当量。体积膨账系数的平均值取1.105比较适宜,该值对甲烷是合适的。
在12.3.2中的公式和公式(F.5)中已经使用了这个系数。对于锥形量热仪试验,可以认为99%以上的燃烧产物由O2、CO2、CO、H2O和不反应气体组成。不反应气体是指那些进入和离开系统化学性质都未发生改变的气体,这里是指N2。如果测量H2O,可以和O2、CO2、CO(认为3种都是干燥气体)的测量一起用来确定体积膨胀。排气管道中的质量流量通过下列公式可以更精确地给出:
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