氧弹式量热仪的使用与维护

袁 朋 杨萍萍 徐瑞雪 周春燕 崔言顺

山东农业大学动物科技学院 山东泰安 271000

氧弹式量热仪的使用与维护

袁 朋 杨萍萍 徐瑞雪 周春燕 崔言顺

山东农业大学动物科技学院 山东泰安 271000

介绍了氧弹式量热仪的原理，阐述了其正确的使用方法，总结了使用过程中出现各种问题的解决办法，并且对日常维护的技巧进行了探讨。

氧弹式能量测试仪；使用；维护

氧弹式量热仪是我院动物科学专业使用频率极高的一台精密仪器，主要用于测量饲料样、粪样、尿样中的热量。氧弹式量热仪自问世以来已有百余年的历史，经过层层改进，仪器由简至繁，而使用方法则由繁至简，但是百变不离其宗，其原理没有实质的变化。即将样品放置于密闭的氧弹中，氧弹被完全包围在外桶的内部。当外桶的温度达到30±0.5℃时，即可以开始测量。测量一旦开始，外桶的水被注入内桶，内外桶之间温度相近，很快达到动态的平衡，这时仪器点燃样品，样品燃烧产生的热量通过氧弹传入内桶水中，而外筒水温保持不变，仪器自动记录内桶水温变化值，根据水温的升高或者氧弹自身温度的升高计算样品充分燃烧产生的能量。[1]

1 氧弹式量热仪的性能

动物科技学院实验教学中心的氧弹式能量测试仪购于美国Parr公司，具有以下基本特征：绝热式，带自动量水，配热电敏电阻测温和微机控制，测试精度可达0.1%，点火后3.5～5分钟即可出测量结果。

2 氧弹式量热仪的正确使用方法

2.1 氧弹式量热仪的预热

使用仪器时首先要打开电源，进行仪器预热，待start键亮起时方可使用。仪器对实验室温度要求很高，所以仪器最好安装在装有空调的实验室内，特别是在冬、夏两季，空调的开放可以节省预热时间，防止室内温度过高影响仪器正常使用。

2.2 氧弹气密性检查

实验正式开始之前，先把氧弹充氧，浸没在水中，观察数分钟，若无气泡产生说明氧弹的密封性良好，可以进行实验；若有气泡产生，不可以进行实验，要对氧弹进行检修，确保实验能安全进行。[2]

2.3 固定点火丝

由于点火丝属于消耗用品，在测量100～200次样品后就会断裂，所以实验之前要检查点火丝是否完好，若断裂必须更换新的点火丝。[3]更换之前，要先清理掉之前的点火丝以及样品燃烧而产生聚集在电极上的异物，确保电极清洁。然后取5厘米左右的镍合金点火丝，把两端分别固定在电极柱上，弯曲点火丝靠近样品，但不要接触样品。

2.4 氧弹罐底盛水

为了防止燃烧产生的高温残留物，腐蚀氧弹罐底部，应在罐底加入2毫升左右的蒸馏水。

2.5 密闭氧弹与充氧

把氧弹盖水平放置，然后轻轻拧紧，中途如果咬紧，务必退回后重新拧紧，以免咬紧无法打开，拧紧氧弹放气阀，连接充氧装置，缓缓地充入氧气，直至压力达到2.8～3.0 MPa，不得超过3.2 MPa；如果超过，放掉氧气，重新充氧。当钢瓶的氧气降到5.0 MPa时，适当增加充氧时间，当钢瓶的氧气降到4.0 MPa时，应及时更换氧气瓶。

2.6 点火

将2根电极线插到氧弹顶端的电极帽上，然后小心地将氧弹放入盛有一定量水的椭圆形筒内，这时如果有气泡产生，无论多轻微，都要取出氧弹，放掉氧气，重新开始，不可以继续点火实验。

一切准备就绪后按下start键，输入样品的重量，按确定键后等待点火，样品燃烧期间，身体的任何部位都要远离氧弹正上方，燃烧结束后20秒内不能靠近氧弹。

2.7 氧弹的清洗

燃烧完成后取出氧弹，缓缓地放出气体，拧开氧弹盖，用蒸馏水清洗氧弹的内壁，用软毛刷清洗充氧头以及氧弹内壁附着物，清洗干净后放置晾干。

3 使用氧弹的常见故障分析及处理措施

3.1 氧弹的漏气现象

氧弹在进行气密性检查时，若发现有气泡产生，这时万万不能继续试验，否则轻者损坏仪器，重者造成人员伤亡。氧弹漏气的原因有以下几点。

(1)氧弹的盖子上面有3个由于使用时间过长而磨损的橡胶圈，1个置于氧弹盖与弹体的接触部位，而另外2个置于充气阀门里面。氧弹是一个放热的密闭环境橡胶圈极易造成损坏，所以这3个橡胶圈在使用一定的时间后就应该及时更换。

(2)氧弹盖在拧紧的时候，没有放平导致错位，这种情况也可产生漏气，需要重新水平拧紧。

3.2 点火失败的现象

点火失败是在实验过程中经常发生的现象，主要的原因有以下两点。

3.2.1 线路不通

发现点火失败，首先要检查点火丝是否断裂，有时看上去完好的点火丝，其实在样品燃烧物的掩盖下已经断裂，特别是2个电极接触的部位，要拧下螺丝才能发现，这时更换新的点火丝就可以解决问题。如果在更换了点火丝还是点火失败，就要考虑电极的问题，用万能电表测量氧弹上的2个电极之间是否通路，若不通，可能是电极柱内有异物，或者氧化产生的白锈导致的电路不通，把异物取出，用砂布磨掉白锈即可。如还不能解决，需检查电极线，电极线由于实验人员操作不当也容易断裂，用万能表检测是否通路，如果不通就需要更换新的电极线[4]。

3.2.2 短路

如果排除了线路不通的原因，就应该查找线路短路的原因，造成线路短路的原因主要有以下几种。

(1)带有坩埚架的电极柱是否与氧弹接触，有时坩埚被样品燃烧产生的物质包裹，造成电极与氧弹之间形成电路，所以要时常用砂布打磨带有坩埚的电极柱。

(2)点火丝与燃烧皿接触也可能造成短路。

(3)桶水不纯净，混入电解质，都会造成短路导致点火失败。

4 氧弹的日常维护

(1)每次实验之前，将氧弹充足氧气，放置于水中，观察氧弹的密封性是否良好，以保证实验的安全性及测量结果的可靠性。

(2)要经常检查氧弹筒以及氧弹盖上的螺纹、橡胶圈上有无裂痕及损坏，若橡胶圈损坏要及时地更换，若氧弹的螺丝环出现滑丝，则要停止使用该氧弹。

(3)要经常检查进气阀、出气阀和电极与氧弹的连接处，有无磨损或者松动，防止两电极之间出现短路。检查坩埚架固定是否良好，要及时地进行维修。

(4)每次完成实验后，要将氧弹的每个部件清洗干净，有序放置，及时做好实验仪器记录，为其他学生的使用做好准备。

5 结束语

氧弹式量热仪在使用过程中的遇到的故障有多种原因，但主要是操作不规范与维护不恰当造成的，所以要从一点一滴做起，深入的了解仪器的性能和原理，熟练地掌握操作技巧，精心的对仪器进行维护和保养，积累排除常见故障的经验，才能确保操作的安全性与实验结果的准确性。

[1] 朱江.浅谈氧弹的使用与维护[J].煤质技术,2013,28(1):50-51.

[2] 程利,易昭.浅谈量热仪核心部件氧弹的改进[J].中国仪器仪表,2010,30(4):46-47.

[3] 赵辉,何中华.郭怀文美国Parr6300氧弹量热仪点火失败故障解析[J].河北林业,2011,29(4):40-41.

[4] 王晓海,孙立娟.恒温式自动热量计常见故障及处理[J].电力安全技术,2010,12(8):64-66.

The Operation and Maintenance of Oxygen Bomb Calorimeter

Yuan Peng， Yang PingPing， Xu RuiXue， Zhou ChunYan， Cui YanShun
Shandong Agricultrural University， Tai'an， 271000， China

Introduces the principle of oxygen bomb calorimeter， describes its correct way to use， sums up the solution of various problems occurring in using， and for routine maintenance techniques are discussed.

oxygen bomb colormeter； operation； maintenance

2014-11-12

袁朋，硕士，助理实验师。

崔言顺，教授，博士生导师，山东农业大学动物科技学院党委书记。