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生物质成型燃料热值的不确定度评估

贺莉1,2,冉毅1,2,席江1,2,张冀川1,2,陈子爱1,2,丁自立1,2,魏红1,2

(1.农业部沼气科学研究所,成都610041;2.农业部沼气产品及设备质量监督检验中心,成都610041)

  摘要:生物质成型燃料是一种环保燃料,具有热值高、燃烧充分的特点。实验根据JJG672-2001《氢弹热量计检定规程》对生物质成型燃料进行测定,通过对不确定度的分析和评定,找出实验的主要影响因素,为进一步提高实验精确度和精密度提供了依据。

  我国农作物秸秆资源丰富,可手机秸秆总量达每年6.87亿吨,约2.15吨秸秆被直接焚烧,产生的废气和细小颗粒物对环境造成严重的影响,由煤炭和农作物燃烧的颗粒物占中国大气颗粒物污染的30%。

  生物质成型燃料使用专门设备将秸秆、稻壳等农林业废弃物加压制成的高密度固体燃料,具有成本低廉、热值高、燃烧充分等特点。衡量生物质成型燃料质量优劣的重要参数是其热值。热值高,代表单位(如:1kg)的物质释放出的能量高。笔者实验严格按照仪器的检定规程操作,介绍1种评定生物质成型燃料热值不确定度的定的方法。

  1不确定度分析实验方法

  1.1仪器设备及方法

  1)方法:参照JJG672-2001《氢弹热量计检定规程》进行测量;2)仪器设备:IKA量热仪,型号:C5000;3)环境条件:温度为20℃±3℃,温度波动不大于±0.5℃,湿度≤60%;4)测试样品:片状苯甲酸标准物质,热值为26420,购买于中国测试技术研究院;生物质成型燃料,购于某公司;5)测量过程:取1片苯甲酸片剂,准确称量后放置在坩埚内,将引燃用的棉线系在电机柱上,并用苯甲酸片将其压住以保证充分燃烧。在氢弹内加入10mL蒸馏水,用于计算燃料的低位热值。按照热量计操作程序进行热值热量,从仪器显示屏上读取热值,并用苯甲酸值对仪器进行校准。用同样的方法对生物质成型燃料进行测量,测量结束后检查坩埚内是否燃烧完全,若坩埚内燃烧余炽呈颗粒状,则本次实验失败,其测量值不计人实验结果。将氢弹内的液体用标准碱进行滴定。

  1.2数学模型

  数学模型见公式(1):

  2不确定度分量的识别和判定

  2.1不确定度分量的识别

  按照沼液测定的过程,分析得知不确定度来源于以下4方面:1)热容量校准引入的不确定度;2)苯甲酸标准物质引入的不确定度;3)电子天平引入的不确定度;4)人员误差。

  2.1.1热容量校准引入的不确定度

  为保证实验的准确性,重复测量标准物质5次,实验结果见表1。

  人员引入的称量误差为:Urel4=8.34×10-5

  2.2测量总不确定度和扩展不确定度

  2.2.1总不确定度

  如文中分析,测量过程中不确定度来源包括以下部分:1)水样重复测定的不确定度;2)分度吸管带入的不确定度;3)培养液体积测量的不确定度。因此,合成相对标准不确定度为公式(6):

  3不确定度报告

  笔者通过对生物质成型燃料不确定度的评定,得到置信区间为95%的相对扩展不确定度为Urel95/%为26.12J·g-1

  参考文献:

  [1]毕于运,田宜水,王亚静,等.中国秸秆资源量估算[J].农业工程学报,2009,25(12):211—217.

  [2]国家质量监督检验检疫总局.JJG-2006中华人民共和国计量检定规程[M].北京:中国计量出版社,2006:126—128.

  [3]中国实验室国家认可委员会.化学分析中不确定度的评估指南[M].北京:中国计量出版社,2002:1277—1279.

  [4]JJF1059—1999[s],测量不确定度评定与表示.

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