Степень метаморфизма

В целом для гумусовых ископаемых характерно значитель^ ное увеличение теплопроводности с ростом стадии метаморфиэ* ма: теплопроводность каменных углей выше, чем теплопровод­ность торфа и бурых углей. Такое влияние стадии метаморфизм ма на коэффициенты теплопереноса объясняется возрастание^ плотности и повышением степени структурной организаций

Что касается каменных углей, то имеющиеся данные весьм? противоречивы: одни исследователи полагают, что теплопро* водность возрастает с повышением стадии метаморфизма, дру“ гие —что она при этом практически не изменяется и т. д. Тако| положение обусловлено сложностью проведения эксперименте! с углями и неоднозначностью результатов. Коэффициенты тепл® и температуропроводности (при 30°С) немецких углей, в зав» симости от выхода летучих веществ, полученные В. Фритцем 1 Г. Мозером, приведены в табл. XVII. 1. Эти данные показывают! что искомая зависимость имеет сложный характер, но в цело*Р для нее характерна тенденция к увеличению теплопроводности — с уменьшением выхода летучих веществ: теплопроводность то-Г 202

Таблица ХУНЛ Зависимость коэффициентов тепло — и температуропроводности углей от стадии метаморфизма (данные В. Фритца и Г. Мозера)

Номер

Опыта

Действи­

Тельная

Коэффициент

Теплопроводности

Коэффициент

Температуро­

Проводности

Уг, %

Плотность,

Кг/м3

Вт/(мК)

Ккал/(нч°С)

10"“ м2/с

10‘4 м2/ч

Длиннопламенные, газовые и жирные’угли

1

50,4

1240

0,267

0,230

16,7

6,0

2

35,8

1270

0,230

0,198

14,7

5,3

3

31,0

1260

0,217

0,187

14,7

5,3

4

26,6

1300

0,229

0,197

15,6

5,6

5

25,9

1280

0,215

0,185

15,0

5,4

6

24,7

1240

0,212

0,182

15,8

5,7

7

23,5

1260

0,210

0,181

15,3

5,5

8

19,1

1275

0,195

0,168

14,2

5,1

Тощие

Угли и антр

Ациты

9

13,3

1280

0,211

0,182

15,8

5,7

10

11,4

1340

0,256

0,220

20,0

7,2

11

10,9

1420

0,276

0,237

18,6

6,7

12

10,5

1320

0,231

0,199

16,4

5,9

13

10,5

1450

0,362

0,311

23,3

8,4

14

10,0

1340

0,249

0,214

17,8

6,4

15

9,5

1340

0,236

0,203

14,7

5,3

16

9,1

1340

0,221

0,190

17,0

6,1

Щих углей и антрацитов, как правило, выше теплопроводности менее метаморфизованных углей. В то же время обращает на себя внимание тот факт, что угли с резко различным выходом летучих веществ, но с близкими значениями плотности (напри­мер, см. табл. XVII.1 опыты № 4 и 10) часто характеризуются близкими значениями теплопроводности, тогда как угли с рав­ными значениями УГ, но разной плотностью имеют иногда рез­ко различные значения теплопроводности (пробы № 12 и 13). Следует отметить также значительный разброс эксперименталь­ных точек, обусловленный, возможно, неоднородностью макро­структуры углей (опыты проводились с монолитными образца­ми) .

Значения коэффициента температуропроводности (см. табл. XVII.!) испытывают гораздо меньшие колебания; они за­ключены в пределах (5,1—7,2) • 10-4 м2/ч.

На рис. 77 [100] изображена зависимость коэффициентов тепло — и температуропроводности донецких углей от стадии ме­таморфизма. Исследования проводились с измельченными уг­лями (<0,25 мм) при комнатной температуре. Характеристику образцов см. в табл. VII.1. Если сравнить значения коэффи­циентов температуропроводности при комнатной температуре Для углей марок К, Г и Д, то расхождение между большим зна-

1

ПА

!

?

Д

Г

1

К

\

00е

•°1

‘па

Д

Г

2

К

/

ОС*

Л, ккал/(м-ч-Х)

А а*,10′

7в 00 82 84 88 80 90 92 94 96С\%

12/ч Рис — 77. Зависимость коэффи­циентов тепло — и темпер атуро — д проводности углей Донбасса от стадии метаморфизма:

1 — коэффициент температуропро — *г водности; 2 — коэффициент тепло­проводности

В

5

подпись: 12/ч рис- 77. зависимость коэффициентов тепло- и темпер атуро- д проводности углей донбасса от стадии метаморфизма:
1 — коэффициент температуропро- *г водности; 2 — коэффициент теплопроводности
в
5

0,20 0,1В 0,16 0,14 0,12 0,10 ЦОВ

подпись: 0,20 0,1в 0,16 0,14 0,12 0,10 цов

Чением для коксового угля (6,42 -10~4 м2/ч) и меньшим для длиннопламенного угля (6,18-10~4 м2/ч) составит около 3%, что входит в пределы погрешности эксперимента. Поэтому между ■ точками, отвечающими этим углям, проведена прямая линия. ’ При рассмотрении всего ряда метаморфизма каменных углей и антрацита можно выявить определенную закономерность: на кривых зависимости температуропроводности от стадии метамор­физма имеется заметный минимум, соответствующий тощему углю. *

На рис. 77 (кривая 2) показана также зависимость коэффи-1 циента теплопроводности тех же проб от стадии метаморфиз — ма, свидетельствующих, что этот коэффициент изменяется ана­логично коэффициенту температуропроводности по кривой с от­четливым минимумом, также соответствующим тощему углю. Аналогичные зависимости получены для углей Кузнецкого бас­сейна.

В то же время с повышением стадии метаморфизма углей от длиннопламенного до антрацита как теплопроводность, так и температуропроводносхь их возрастают монотонно (см. табл. XVI.5)—от 0,10 до 0,128 ккал/(м-ч-°С) и от 3,7-10~4 до~^ 6,4-10-4 м2/ч соответственно. |

В настоящее время отсутствуют детальные данные о влия — .! нии петрографического состава углей на коэффициенты тепло — переноса. Качественно установлено лишь, что наибольшей теп­лопроводностью и температуропроводностью характеризуются витринит и фюзинит. Это вполне соответствует их наибольшей из всех микрокомпонентов плотности и степени конденсирован — ности.

1. Плотность

Плотность оказывает очень существенное влияние на тепло и температуропроводность углей. Кажущаяся плотность йк свя — зана с действительной плотностью с? о и пористостью р соотно — ; шением

Если пористость выражена в долях единицы.

С одной стороны, большим значениям действительной плот­ности всегда отвечает более высокая теплопроводность, по­скольку уплотнение структуры обусловлено повышением степени структурной упорядоченности. С другой стороны, уменьшение пористости также способствует повышению теплопроводно­сти, так как оно приводит к понижению доли плохо проводя­щих газовых промежутков и замене их проводящим материа­лом. Поскольку оба названных фактора воздействуют на кажу­щуюся плотность одинаковым образом, очевидно, что между йк и теплопроводностью кускового угля существует прямая зави­симость.

Расчет теплопроводности угольных целиков при температуре ниже температуры начала разложения угля можно проводить по одной из формул, приведенных в разделе II. При этом в ка­честве теплопроводности твердой фазы Яо следует принимать значения, помещенные в табл. ХУ1.2. Пример такого расчета приведен в разделе XVI. Если температура отличается от ком­натной, то значение Ло следует привести предварительно к тре­буемой температуре по формуле (ХУ1.1).

Насыпная плотность измельченных углей зависит от стадии метаморфизма, влажности, зольности, гранулометрического со­става и некоторых других факторов, эффективно влияющих так­же на тепло — и температуропроводность.

В табл. XVII.2 [113] приведены результаты измерения ко­эффициентов тепло — и температуропроводности угольных засы-

Таблица ХУН.2

Тепло — и температуропроводность дробленых углей при различной плотности засыпи

Плотность засыпи, г/см3

Марка

Угля

0,8

0,9

1,0

0,8

0,9

1,0

Коэффициент теплопровод­ности

Коэффициент температуро­проводности

Г

0,109

0,122

0,135

9,37

9,47

9,53

0,0935

0,1048

0,116

3,37

3,41

3,43

К

0,110

0,124

0,141

10,34

10,62

10,79

0,0943

0,107

0,121

3,72

3,82

3,88

Ос

0,097

0,116

0,134

10,51

11,15

11,62

0,0842

0,0995

0,115

3,78

4,01

4,18

Шихта

0,109

0,124

0,138

10,33

10,54

10,60

0,0938

0,1064

0,119

3,72

3,79

3,82

Характеристика углей

Марка

Обогатительные фабрики

Измельчение, %

Результаты техни­ческого анализа, %

Угля

<3 мч

<0,5 мм

Лс

<;г

Ь об

Г

К

ЦОФ. Добропольская“ б. № 1 треста „Советск-

90

50

5,43

37,42

1,47

Уголь“

90

50

8,24

21,10

2,20

ОС

Шихта

ЦОФ „Кондратьевская“

Г—20%, Ж—40%, К—20%,

90

50

7,61

15,16

1,65

ОС—20%

90

50

6,82

26,91

2,02

Пок различной плотности. Характеристика углей дана в табл. ХУП. З. Тепло — и температуропроводность определялись методом регулярного режима при комнатной температуре.

Приведенные данные показывают, что для всех исследован­ных углей теплопроводность линейно возрастает с увеличением плотности загрузки. Такую зависимость, как известно, можно характеризовать с помощью углового коэффициента бР, значе­ния которого для разных углей, а также для угольной шихты (см. табл. ХУН. З) приведены в табл. ХУ11.4.

Таким образом, для экстраполяции зависимости Я(р) в не­больших пределах можно пользоваться линейными уравнения- 1 ми.

Поскольку при уплотнении удельная теплоемкость загрузки не изменяется, а теплощюводность растет пропорционально, плотности, постольку коэффициент температуропроводности йеП должен зависеть от степени уплотнения. Однако в некоторых ■; экспериментальных исследованиях такая зависимость обнару­живается (см. например, табл. ХУН.2). Это, очевидно, объясня­ется различного рода методическими погрешностями, приводя­щими к тому, что теплоемкость загрузки в ходе опытов не оста­ется постоянной, а изменяется в ту или другую сторону вслед-, ствие непостоянства состава, влажности, зольности или других факторов, эффективно влияющих на теплоемкость.

Исследования, выполненные Хмура, Кемпа и ЛуквиньсЩ, для углей Силезского бассейна, характеристика которых была! приведена в табл. XVI.3, устанавливают влияние плотности на коэффициенты тепло- и температуропроводности угольных засы­пок, состоящих преимущественно из крупных классов.

Как видно из рис. 78, наблюдается линейная зависимость коэффициента теплопроводности от плотности засыпки. Что же касается коэффициента температуропроводности, то его линей — 206

А*Ю~й мг/с 40 30

Го 10

подпись: а*ю~й мг/с 40 30
го 10

0,10

подпись: 0,10

Рис. 78. Зависимость коэффи­циентов тепло — и температуро­проводности силезских углей от насыпной плотности:

1 — коэффициент теплопроводности;

2 — коэффициент температуропро­

Водности

—н

—- •_

5=*-

Ф

—— X

[■Xх—

Л,8т/(м-К) 0,20

0,6 0,1 0,8 0,9

Насыпная ппотность, *103 кг/м3

Ное возрастание с увеличением плотности обусловлено, по-ви­димому, причинами, отмеченными выше, — непостоянством теп­лоемкости образцов.

Ваш отзыв

Рубрика: ТЕПЛОФИЗИКА ТВЕРДОГО ТОПЛИВА

Добавить комментарий

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