КАМЕННОУГОЛЬНЫЙ КОКС

Как было показано (см. раздел XVII), термическая обработ­ка каменных углей при температурах до 1000° С приводит к резкому увеличению коэффициентов тепло — и температуропро­водности углеродистого материала.

218

Определение коэффициентов теплопереноса реального куско­вого кокса в еще большей степени, чем в случае углей, затруд­нено крайней неоднородностью макроскопической структуры кокса, наличием большого числа видимых и скрытых трещин различных размеров, значительны^ числом открытых и закры­тых пор, сложным образом распределенных по эффективным диаметрам.

В табл. XVIII. 1 приведены тепло — и температуропровод­ности образцов кускового кокса Харьковского коксохимическо­го завода в интервале температур 200—900° С, полученные с помощью метода квазистационарного теплового режима [54]. Погрешность этих данных составляет 6—8%. Исследованию были подвергнуты образцы кокса, прилегавшего к стенке кок­совой камеры. Пористость кокса составляла 53%, кажущаяся плотность— 1,02 г/см3. Коэффициенты тепло — и температуропро­водности определялись в направлении теплового потока в кок-

Таблица ХУШ.1

Коэффициенты тепло — и температуропроводности кускового каменноугольного кокса

Температура,

°С

Коэффициент теплопроводности, Вт/(мК)

Коэффициент

Температуропроводности

10‘8-м3/с

Ккал/(м-ч-°С)

10"“1

•М2/Ч

II

II

±

200

0,49

0,73

42,5

63,6

0,42

0,63

15,3

22,9

300

0,66

0;87

51,99

67,8

0,57

0,75

18,7

24,4

400

0,84

0,95

59,4

68,1

0,72

0,82

21,4

24,5

500

1,12

1,22

72,8

79,8

0,96

1,05

26,2

28,7

600

1,26

1,38

80,3

85,6

1,08

1,19

28,9

30,8

700

1,46

1,57

88,1

94,2

1,26

1,35

31,7

33,9

800

1,74

99,7

1,50

35,9

900

1,92

106,7

1,65

38,4

Совой камере (||) и в перпендикулярном к нему направле­нии (-1).

Коэффициент теплопроводности в направлении, перпендику­лярном к тепловому потоку, линейно растет с повышением тем­пературы от 0,63 (200°С) до 1,65 ккал/(м-ч-°С) (900°С). Теп­лопроводность в параллельном направлении во всем исследо­ванном интервале температур несколько отстает от однако при температуре выше 500° С ее рост становится прогрессирую­щим.

Анизотропия теплопроводности будет понятной; если учесть, что разделение коксового пирога на куски при выдаче проис­ходит в большей мере по продольным трещинам (о чем свидетель­ствует форма кусков, удлиненная в направлении от стенки к оси камеры). При этом относительно возрастает поперечная тре­щиноватость, которая, вероятно, обусловливает меньшее значе­ние теплопроводности в параллельном направлении. Кроме то­го, возможной причиной может быть неравномерность свойств по длине куска. Однако нелинейность температурной зависимо­сти теплопроводности, характерная для лучистого теплообме­на, делает предпочтительным первое предположение.

Как было показано (см. раздел III), из теоретических сооб­ражений следует, что при низких температурах теплопровод­ность кокса должна изменяться пропорционально теплоем­кости. В соответствии с формулой

Вытекает, что а = const (с точностью до постоянства плотности). Приведенные в табл. XVIII.1 зависимости a(t) показывают, что в действительности коэффициент температуропроводности воз­растает с повышением температуры. Из этого следует, что тем­пературный интервал, в котором должно выполняться соотно­шение (III.15) в соответствии с условием (11.10), лежит ниже экспериментально исследованного. На это указывает также уменьшение производной da/dt при понижении температуры. Кроме того, приведенные результаты экспериментов в значи­тельной мере искажены влиянием лучистого теплообмена в тре­щинах.

На рис. 84 показана температурная зависимость коэффици­ента теплопроводности (50—200° С) двух образцов кускового кокса, характеристика которых приведена в табл. XVIII.2.

В этом случае теплопроводность также линейно изменяется с повышением температуры, причем при 200° С значения коэф­фициента теплопроводности близки к его значениям, приведен­ным в табл. XVIII.1 [0,75 и 0,63 ккал/(м-ч-°С) соответственно].

При комнатных температурах коэффициент теплопровод­ности кускового кокса в зависимости от его пористости и трещи — 220

Рис. 84. Температурная зависимость теп — 2 ккал/(м ч-°С) Х, Вт/(н-К)

КАМЕННОУГОЛЬНЫЙ КОКСЛопроводностн кускового кокса:

Жеииый кокс (р=35%)

Новатости лежит в пределах 0,5—0,7 ккал/(м-ч-°С), а коэффи­циент температуропроводности — в пределах (15—20) -10~4 м2/ч.

Таблица XVIII.2 Характеристика образцов кускового кокса

Кокс

Темпера­тура готов­ности, °С

Плотность, г/см3

Пори­

Стость,

%

ЇГ3,

%

Лс,

%

И\

%

Действи­

Тельная

Кажущая­

Ся

Дальбуш

1050

2,07

1,05

49,4

0,73

7,61

1,05

Высокообугле-

Роженный

1000

2,02

1,32

34,6

2,08

3,15

0,75

По причинам, указанным выше, в сравнительных исследова­ниях коксы часто подвергают измельчению. Результаты опреде­ления тепло — и температуропроводности измельченных образ­цов, естественно, не могут быть распространены на кусковой кокс. Однако они, как правило, характеризуются хорошей вос­производимостью, что позволяет делать определенные выводы о влиянии тех или иных факторов на коэффициенты теплопере — носа реального кокса. Очевидно, что в ходе таких исследований основные параметры, определяющие теплопроводность дисперс­ных материалов (плотность, степень измельчения, грануломет­рический состав, влажность и пр.), должны поддерживаться по­стоянными.

В табл. XVIII.3 и XVIII.4 приведены коэффициенты тепло — и температуропроводности измельченных образцов промышлен­ных коксов Криворожского и Баглейского коксохимических за­водов [116]. Характеристика образцов приведена выше (см. табл. Х1.6). Пробы были измельчены до 0,25 мм. Плотность за­сыпки составляла 0,90±0,01 г/см3.

Как обычно в случае дисперсных материалов, относительный вклад в общую теплопроводность кондуктивной, радиационной

Коэффициент теплопроводности измельченных образцов промышленных коксов

Температура,

°С

Коксохимический завод 1

«Криворожский* (р = 0,90 г/см3)

‘ ^

„Баглейский"

(р «• 0,91 г/см*)

ВтДм-К)

Ккал/(мчсС)

Вт/(м-К)

■"Ч

J

Ккал/(мч-°С) л

150

0,266

0,229

200

0,266

0,229

0,252

0,217

300

0.294

0,253

0.288

0.248

400

0,319

0,274

0,316

0,272

500

0,355

0,305

0,356

0,306

600

0,390

0,335

0,380

0,327

700

0,428

0,368

0,419

0,360

800

0,477

0,410

0,471

0,405

Таблица XVIII.4J

Коэффициент температуропроводности измельченных образцов промышленных коксов

Коксохимический завод

Температура,

°С

.Криворожский* (р = 0,90 г/см*)

»Баглейский’ (р — 0,91 г/см3)

10"8 м3/с

10’* м3/ч

Ю’8 м2/с

Ю’4 м*/ч

150

27.61

. 9.94

26,81

9.65

200

27,20

9.79

27,31

9,83

300

27,00

9,72

27,80

10,00

400

27,00

9,72

27,70

9.97

500

27,00

9,79

27,80

10.00

600

20,00

9,72

28,50

10.26

700

27,80

10,00

29,61 —

10,66

800

29,70

10,69

30,89

11,12

А

подпись: а(эквивалентной) и конвективной составляющих изменяется с I повышением температуры. Конвекцией в порах тонкодисперсно­го материала можно пренебречь вплоть до самых высоких тем­ператур. Лучистый теплообмен в рассматриваемом случае (смг табл. XVIII.3 и XVIII.4) становится заметным при температуре выше 550° С. Таким образом, при умеренных температурах | теплопроводность засыпки определяется кондуктивной тепло — * проводностью твердой и газообразной фаз. Теплопроводность вещества кокса, как было показано выше, растет пропорцио-

222

Нально температуре. Близка к линейной в рассматриваемом ин­тервале также температурная зависимость теплопроводности газа в порах. Вследствие этого теплопроводность засыпки так­же растет пропорционально температуре. Однако при темпера­турах выше 500—550° С (в данном случае) коэффициенты теп — лопереноса начинают интенсивно возрастать вследствие увели­чения радиационной составляющей теплового потока.

С приведенными в табл. XVIII.3 и XVIII.4 данными хорошо согласуются следующие эмпирические формулы:

А, = 0,17+2,8 • 10-4Г+12,2- 10~12Х X (Г+273)3, ккал/(м-ч-°С); (XVIII.1)

А=9,8-10-4 M2/4 = const при 7’^550°С; а=9,8-10-4+1,75-10~9( Г-550)2, м2/ч

При Г>550°С. (XVIII.2)

Последнее слагаемое в уравнении (XVIII. 1) представляет преобразованную применительно к данному случаю формулу А. Ф. Чудновского [98], описывающую радиационный теплооб­мен в порах дисперсного материала.

Ваш отзыв

Рубрика: ТЕПЛОФИЗИКА ТВЕРДОГО ТОПЛИВА

Добавить комментарий

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