Измерения при температурах ниже начала разложения

Теплопроводность каменных углей при температурах ниже начала разложения практически линейно растет с повышением температуры. Это обстоятельство хорошо согласуется с пред­ставлениями об аморфной структуре ископаемых углей.

По данным В. Фритца и X. Мозера [41], коэффициент теп­лопроводности целиков длиннопламенного угля, вырезанных в виде шайб, линейно увеличивается с повышением температуры в интервале 20—100° С, что позволяет выразить его через тем­пературу измерения с помощью следующего уравнения:

А = 0,225[1+0,002(7—20)], ккал/(м-ч-°С). (XVI.1)

Изменение теплопроводности целиков, вырезанных из кусков жирного угля (1/г=25%) в интервале температур 27—99° С, по данным Фритца и Мозера, следующее:

TOC \o "1-5" \h \z Температура, °С 26,8 27,2 30,3 62,8 99,1

» 0,193 0,193 0,194 0,209 0,217

0,166 0,166 0,167 0,180 0,187

Примечание. Числитель — Вт/(м-К), знаменатель — ккал/(мч-*С).

Легко убедиться в том, что это изменение представляет со­бой линейную зависимость.

Тот факт, что теплопроводность более метаморфизованного жирного угля оказалась, согласно этим данным, ниже, чем теп­лопроводность длиннопламенного, можно объяснить либо раз­личным числом микротрещин в образцах, либо их различной ориентированностью в направлении напластования.

Аналогичную зависимость установили М. Вике и В. Петерс [29]: с повышением температуры от 50 до 200° С теплопровод­ность угольных целиков линейно увеличивалась от 0,2 до 0,3 ккал/(м-ч-°С). При этом теплопроводность угля с высоким (40,6%) выходом летучих веществ до 170° С несколько ниже, чем теплопроводность антрацита, но с ростом температуры она увеличивается быстрее.

Таким образом, для температур ниже температуры начала разложения справедлива зависимость

Я( = Я.2о[1—М*—20)], ккал/(м-ч-°С), (XVI.2)

Где Я2о — 0,18-г-0,23 ккал/(м-ч-°С), а 6^ = 0,002^-0,006.

Для определения коэффициента теплопроводности углей в их естественном виде при температурах ниже температуры на­чала разложения можно пользоваться уравнением Миснара, ко-

183

Торое, применительно к каменным углям и коксам, записыва­ется в виде

А,=0,4Я/+0,6Я", (XVI.3)

Где к’ и К" — коэффициенты теплопроводности альтернативных структур, рассчитанные по формулам (11.19) и (11.20).

Полагая, что теплопроводность газа, находящегося в порах угля, при комнатных температурах незначительная, можно для этих условий пользоваться также упрощенным уравнением

(11.21). Теплопроводность уг-

Таблица XVI.1

Коэффициент теплопроводности углей в зависимости от действительной плотности й0 (по данным Фритца)

Кг/м3

<*„, кг/м3

1200

0,19

1700

0,96

0,16

0.83

1300

0,22

1800

1,74

0,19

1,50

1400

0,28

1900

3,20

0,24

2,75

V

1500

0,41

0,35

2000

7,33

6,3

1600

0,59

2250 (графит)

163

0,51

140

Примечание. Числитель —

Вт/(м-К), знаменатель — ккал/(м-ч-°С).

Лей Ко следует принимать по табл. XVI.!.

Для определения фактиче­ской теплопроводности углей с помощью уравнения (11.21) необходимо оценить их порис­тость, действительную плот­ность и найти по табл. Х\г1.2 коэффициент „теплопроводно­сти. Далее следует применить формулу (11.21).

Например, для угля с ка­жущейся плотностью 1,2 г/см3 и пористостью 25% действи­тельная плотность составляет

1,2 : (1—0,25) = 1,6 г/см3. В со­ответствии с табл. XVI. 1 теп­лопроводность лишенного пор угля с кажущейся плотностью равна 0,51 ккал/(м-ч-°С). Фактическая теплопровод­ность, рассчитанная по форму­ле (11.21),

А = 0,51 (1—0,25)2/з = 0,36 ккал/(м-ч-°С).

Табл. XVI.2 характеризует влияние петрографического со­става (табл. XVI.3) и ориентации образцов в направлении на­пластования на коэффициенты теплопроводности кускового уг­ля с кодом 31—35 по международной классификации. Исследо­вания были выполнены Хмура, Кемпа и Луквински для углей Силезского бассейна (ПНР).

Экспериментальное определение тепло — и температуропро­водности каменных углей в их естественном виде (куски, цели­ки) затрудняется неудовлетворительной воспроизводимостью ре­зультатов. Это обусловлено существенным влиянием трещино­ватости и пористости образцов, а также ориентированности их в направлении напластования на коэффициенты теплоперено-

184

Тип угля

Направление теплового потока

31

32

33

34

35

Параллельно напластованию Перпендикулярно к напластованию

0,250

0,215

0,182

0,156

0,191

0,164

0,136

0,117

0,246

0,211

0,130

0,112

0,252

0,217

0,424

0,365

0,315

0,271

Примечание. Верхняя цифра — Вт/(м-К), иижияя — ккал^(м-ч-°С).

Таблица ХУІ. З Петрографический состав углей Силезского бассейна

Содержание, %

Тип УГЛЯ по МК1

Витринита

Фюзииита,

Семи-

Фюзинита

Экзинита

Микринита

Склеро-

Тинита

Неорга­

Нических

Веществ

31

55,09

5,23

14,95

0,56

0,38

23,76

32

53,48

8,51

15,36

0,60

0,36

21,67

33

55,45

6.42

20,26

1,00

1,70

15,15

34

56,19

10,00

14,65

1,06

0,70

17,38

35

69,74

6,08

5,86

2,71

1,16

14,45

1 МК — международная классификация.

Са. Поэтому чаще всего, особенно в сравнительных исследова­ниях, такие определения выполняются с измельченными образ­цами. Такой метод оправдан также тем, что технологическая переработка углей обычно связана с их предварительным дроб­лением.

Померанцевым при комнатной температуре с помощью ме­тода регулярного теплового режима получены коэффициенты тепло — и температуропроводности измельченных до 0,5 мм уг­лей (табл. XVI.4), подвергнутых термической обработке при

Таблица XVI.4

Характеристика углей

Уголь

ГС’Р, %

Лс, %

Vе, %

Марка Д, Лисичанский район

7.1

11

31,9

Ж, Горловский район

2,0

6,3

24,8

. т

3,8

8,4

12.6

Антрацит, Краснолучский район

3,3

2,9

1.9

Температурах от 300 до 1100° С. Данные приведены к плотности загрузки 800 кг/м3 (табл. XVI.5).

Таблица ХУ1.5

Коэффициенты тепло — и температуропроводности при комнатных температурах измельченных углей в зависимости от температуры обработки (данные Померанцева)

Марка угля

Температура обработки, °С

Д

Ж

Т

А

Вт/(м-к)

I\Udipipullucrtl I clUlьllfJUЦUUHЬL 1 и, inf п rt i f лш

ККаЛ ( М • Ч •

=С)

Исходный

0,116

0,119

0,134

0,149

0,100

0,102

0,115

0,128

300

0,127

0,128

0,157

0,163

0,109

0,110

0,135

0,140

500

0,149

0,137

0,163

0,128

0,118

0,140

700

0,173

0.177

0,169

0,186

0,149

0,152

0,145

0.160

900

0,207

0,233

0,244

0,178

0,200

0,210

1000

0,243

0.244

0,227

0,251

0,209

0,210

0,195

0,216

Коэффициент

Ю’Ч

2 С

1 CMllCfJUi If fJUIlfJUOUUnUL 1 и, 1 0 "

2,с

Исходный

10,56

10,84

13,34

17,79

3,8

3,9

4,8

6,4

300

11,9

11.7

16,1

19,5

4,3

4,2

5,8

7,0

500

15,8

15,0

19,5

5,7

5.4

7,0

700

20,6

18,9

20,8

24,2

7.4

6,8

7.5

8,7

900

27,0

31,7.

33.1

9,7

11.4

11,9

1100

34,5

34,8

30,9

35,6

12,4

12,5

11,1

12,8

Теплопроводность углей (см. табл. XVI.5) непрерывно уве­личивается с повышением температуры обработки, особенно в интервале 300—700° С. Кроме гого, отчетливо наблюдается по­вышение тепло — и температуропроводности с ростом стадии ме­таморфизма углей. В опытах с целиками по изложенным выше причинам обычно не удается столь однозначно установить эту зависимость.

Коэффициенты теплопереноса различных углей, измельчен­ных до 1,5 мм, полученные с помощью метода регулярного ре­жима при комнатных температурах, приведены в табл. ХУ1.6.

Таблица ХУ1.6

Коэффициенты тепло — и температуропроводности измельченных углей при комнатных температурах

Уголь

Насыпная

Плот­

Ность,

Г/см’*

Коэффициент

Температуропровод­

Ности

Коэффициент

Теплопроводности

10’8 ма, с

10"4 м!/ч

Вт,'(м — К)

Ккал/(м ч — С)

Исходные угли

Марка: Г1

0,77

11.4

4.1

0,123

0.106

Г2

0,72

11,7

4,2

0,128

0,110

Ж

0.82

11,2

4,03

0,130

0.112

К

0,82

11.7

4.2

0,128

0,110

Т

0,82

12,6

4,55

0,122

0,105

Угольная смесь

0,82

11,8

4,25

0,128

0,110

Угли, прошедшие термообработку при 300° С

Г1

0,77

11,95

4,30

0,134

0,115

Ж

0,82

12,15

4 37

0,137

0,118

Т

0,82

12,79

4,60

0,128

0,110

Угольная смесь

0,82

11,82

4,25

0,128

0,110

Ваш отзыв

Рубрика: ТЕПЛОФИЗИКА ТВЕРДОГО ТОПЛИВА

Добавить комментарий

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