Теплофизические свойства древесины

Теплофизические свойства древесины, коры и получаемого из них полукокса, несмотря на их теоретическое значение и практическую ценность, до сих пор не стали предметом ком­плексного и систематического исследования, если не считать до­вольно детальных термографических исследований [64]. Это объясняется, по-видимому, сложностью экспериментов, осо­бенно возрастающей при высокотемпературных определениях.

Выполнены измерения теплоемкости и тепловых эффектов пиролиза коры лиственницы сибирской и ее полукокса, а также
древесины лиственницы [97]. Измерения проводились с по­мощью метода диатермической оболочки с измельченными об­разцами (0—0,25 мм) в интервале температур 50—1000° С. Групповой химический состав коры сибирской лиственницы следующий:

Выход,

К к аб­

Вещества

Солютно

Сухой коре

Извлекаемые водой

10,89

Извлекаемые спиртом

8,30

Зола общая

2,62

Целлюлоза без пентозанов

20,40

Г ексозаны

6,05

Пентозаны без уроновых

Кнслот

4.50

Уроновые кислоты

7,60

Суберин

7.16

Фенольные кислоты

13,30

Лнгнин Кеннга

21,20

подпись: выход,
 к к аб
вещества солютно
 сухой коре
извлекаемые водой 10,89
извлекаемые спиртом 8,30
зола общая 2,62
целлюлоза без пентозанов 20,40
г ексозаны 6,05
пентозаны без уроновых 
кнслот 4.50
уроновые кислоты 7,60
суберин 7.16
фенольные кислоты 13,30
лнгнин кеннга 21,20
В табл. XIII.1 приведена химическая характеристика полукокса из коры листвен­ницы.

На рис. 63 показаны ре­зультаты определения эффек­тивной теплоемкости коры лиственницы. Приведенные данные показывают, что в ин­тервале температур от 50 до 200° С эффективная теплоем­кость коры значительно возрастает и при 190° С достигает мак­симального значения, равного 0,480 ккал/кг. Эндотермический эффект, являющийся причиной этого максимума, связан с нача-

Таблица XIII. I Элементный состав полукокса из коры лиственницы сибирской

Температура

Пиролиза,

°С

% к органической массе

Зольность, Ас, %

С0

Н°

135

56,85

6,20

36,07

0,88

2,62′

200

57,54

5,90

35,80

0,76

2,88

300

67,54

4,81

23,03

0,82

3.88

400

76,50

4,08

18,86

0,54

4,70

500

83,33

3,35

12,03

0,39

5,27

600

91,22

2,54

6,68

0,26

9,20

700

94,12

2,17

3,56

0,15

15,10

Лом деструкции полимерных молекул исходного материала, в ходе которой происходит разрыв гликозидных связей в геми­целлюлозах и разрушение последних. При дальнейшем нагреве теплоемкость резко падает и при 350° С достигает минимума [0,148 ккал/(кг-° С)]. Небольшой эндотермический эффект при 400° С объясняется разложением углеводного комплекса и час­тично лигнина с разрывом связи между ними. Одновременно, видимо, происходит отрыв алифатических групп от ароматиче­ских ядер лигнина. Причины эндотермических эффектов, выз­вавших два значительных максимума эффективной теплоемко­сти при 570 [0,605 ккал/(кг-° С)] при 775° С [0,780 ккал^кгХ Х°С)], пока неясны и требуют дополнительного исследования. 176

0,3

0,2

0,1

подпись: 0л
0,3
0,2
0,1

1,6В

Т

0,42

подпись: 1,6в
№
т
0,42

Рис. 63. Температурная зави­симость эффективной (/) и истинной (2) теплоемкости ко­ры лиственницы сибирской

/

І ^

Г—-*

И-

„А

\

У*’

А

У

Г

Ч

\

Ст, к кал!(кг — °С)

Сф, кДж/(кгК}

О 100 200 300 400 500 600 700 800 900 ГЛ

Для истинной теплоемкости (см. рис. 63) характерно ее монотонное возрастание с повышением температуры. Сопостав­ление кривых эффективной и истинной теплоемкостей показы­вает, что пирогенетическое разложение коры лиственницы на­чинается уже при температуре около 100° С. Суммарный теп­ловой эффект реакций пиролиза, определенный путем интегри­рования кривых эффективной и истинной теплоемкости в соот­ветствии с уравнением (1.14), составляет в данном случае 221,5 ккал/кг исходной сухой коры.

Сщ. ккал/(кг-° С) Ст. кДж/(кгК)

О 100 200 300 400 500 680 700 800 900 Г, °С

подпись: сщ.ккал/(кг-° с) ст.кдж/(кгк)
 
о 100 200 300 400 500 680 700 800 900 г, °с
Температурная зависимость эффективной и истинной тепло­емкостей древесины лиственницы изображена на рис. 64. Результаты измерений отнесены к 1 г исходной пробы. Изме­нение эффективной теплоемкости древесины в основном подоб­но изменению Сзф коры лиственницы (см. рис. 63). Однако име­ются некоторые отличия, в том числе качественного порядка. Например, характерный для коры значительный эндотерми-

Рис. 64. Температурная зави­симость эффективной (/) и истинной (2) теплоемкости древесины лиственницы сибир­ской

Теплофизические свойства древесины

Сщ, ккалКкг°С) Сщ, кДж/(кгК)

2,52 2,10 1,6В >1,26 0,84 0.42

О то т зоо т 500 600 7т воо т т°с

Рис. 65. Температурная зави­симость эффективной теплоем­кости полукокса коры листвен­ницы сибирской

Ческий максимум при 775° С при пиролизе древесины отсут­ствует. Близки температурные зависимости истинной теплоем­кости коры и древесины.

На рис. 65 показана температурная зависимость СЭф полу­кокса из коры лиственницы, полученного при температуре 400° С. Для нее, как это видно из рисунка, характерно моно­тонное возрастание до температуры получения 400° С, при ко­торой она достигает максимального значения [0,432 ккал/(кг-°С)]. При более высоких температурах, при которых измеренные значения теплоемкости должны рассмат­риваться как эффективные, обращает на себя внимание исчез­новение эндотермического максимума при 570° С (см. рис. 63 и 65), что, видимо, объясняется длительной изотермической вы­держкой полукокса в процессе его получения.

Ваш отзыв

Рубрика: ТЕПЛОФИЗИКА ТВЕРДОГО ТОПЛИВА

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *