Температурная зависимость теплоемкости

Исследованию теплоемкости каменноугольных коксов на протяжении последних десятилетий было посвящено довольно много работ, имеющих, однако, в подавляющем большинстве случаев прикладной характер. Исключение составляют низко­температурные измерения теплоемкости кокса, полученного из газового угля при 1040° С, выполненные В. А. Волошиным с сотрудниками (табл. XI. 1) [33].

Таблица XI. I

Низкотемпературная зависимость теплоемкости кожа из газового угля

Температура,

К

Теплоемкость,

Температура,

Теплоемкость,

КДж/(кг-К)

Ккал/(кг°С)

КДж/(кг-К)

Ккал/(кг-°С)

60

0,0812

0,0194

180

0,464

0,111

70

0,116

0,0276

190

0,498

0,119

80

0,145

0,0358

200

0,532

0,127

90

0,180

0,0430

210

0,569

0,136

100

0,210

0,0502

220

0,600

0,143

110

0,241

0,0576

230

0,628

0,150

120

0,274

0,0654

240

0,662

0,158

130

0,306

0,0729

250

0,691

0,165

140

0,338

0,0807

260

0,725

0,173

150

0,369

0,0882

270

0,754

0,180

160

0,403

0,0963

280

0,788

0,188

170

0,435

0,104

290

0,816

0,195

300

0,855

0,204

Систематизировав результаты экспериментальных наблюде­ний, проведенных И. Кленденином, Е. Терресом и рядом дру­гих исследователей, Н. Киров [77] получил усредненную эмпи­рическую зависимость для средней теплоемкости коксов в ин­тервале 0—1000° С:

Су(0°С—Г) =0,165+3,4- 1(ИГ—

—1,4-10-77’2, ккал/(кг-°С). (Х1.1)

Расчет по этому уравнению, однако, дает неудовлетвори­тельные результаты при умеренных температурах. Например,, согласно уравнению (XI. 1), удельная теплоемкость кокса при 0° С составляет 0,165 ккал/(кг-° С), т. е. она даже несколько ниже теплоемкости природного графита при той же темпера­туре. Учитывая особенности молекулярной структуры кокса, найденное значение Су следует признать явно заниженным. По той же причине вызывают некоторое недоверие результаты, по­лученные М. Вике и В. Петерсом [0,15 ккал/(кг-° С) при 0°С] [29], даже если принять во внимание низкий остаточный выход летучих веществ из кокса, явившегося объектом исследования. В то же время как уравнение (Х1.1), так и данные М. Вике и

В. Петерса [29] указывают на превышение теплоемкости кокса над теплоемкостью графита в средне — и высокотемпературной области. Большинство же исследователей согласны с тем, что это превышение характерно для всего исследованного темпера­турного интервала, вплоть до температуры получения кокса. В низкотемпературной области это различие становится гораздо ощутимее: при 1-00’К темплоемкость кокса примерно в 1,5 раза превосходит теплоемкость графита.

С целью уточнения температурной зависимости теплоемко­сти коксов и оценки влияния на нее различных факторов тех­нологического и генетического характера было предпринято ис­следование [92] теплофизических свойств, в частности, тепло­емкости большой группы лабораторных и промышленных ка­менноугольных коксов (табл. Х1.2) — (XI.7).

Измерения проводились по методу диатермической оболоч­ки при скорости нагрева около 10° С/мин.

В среднем с погрешностью не более 10% истинная удельная теплоемкость всех исследованных коксов в функции темпера­туры описывается уравнением

Су = 0,2+3,67-Ю^Г—1,29- 10-7Г2, ккал/(кг-°С), (Х1.2)

Справедливым в интервале 0°С—1000° С. Кривая, рассчитанная по этому уравнению, нанесена пунктирной линией на рис. 50.

10 Зак. 179 143.

Истинная удельная теплоемкость каменноугольных коксов из рядовых донецких углей

Номер пробы (см. табл. Х1.9)

1

2

5

7

8

9

.0

Тура, °С

Марка угля

Д

Г

Ж

К

ОС

Т

А

0,934

0,900

0,850

0,837

0,825

0,821

0,816

0,223

0,215

0,203

0,200

0,197

0,196

0,195

1,055

1,026

0,988

0,950

0,938

0,934

0,921

0,252

0,246

0,236

0,227

0,224

0,223

0,220

1,202

1,185

1,156

1,097

1,084

1,089

1,076

0,287

0,283

0,276

0,262

0,259

0,260

0,257

1,340

1,331

1,311

1,235

1,223

1,227

1,218

0,320

0,318

0,313

0,295

0,292

0,293

0,291

1,465

1,457

1,445

1,372

1.365

1,365

1,357

0,350

0,348

0,345

0,327

0,326

0,326

0,324

1,562

1,562

1,549

1,507

1,495

1,486

1,482

0,373

0,373

0,370

0,360

0,357

0,355

0,354

1,570

1,654

1,658

1,574

1,566

1,566

1,562

0,375

0,395

0,396

0,376

0,374

0,374

0,373

1,599

1,729

1,654

1,650

1,650

1,645

0,382

0,413

0,395

0,394

0,394

0,393

1,759

1,779

1,738

1,725

1,708

1,708

1,704

0,420

0,425

0,415

0,412

0,408

0,408

0,407

_

1,834

1,779

1,794

1,767

1,767

1,767

Уии

0,438

0,425

0,428

0,422

0,422

0,422

_

1,855

1,809

1,817

1,792

1,792

1,788

Шии

0,443

0,432

0,434

0,428

0,428

0,427

Примечание. Числитель — кДж/(кг • К), знаменатель — ккал/(кг • °С).

Путем интегрирования уравнения (Х1.2) в соответствии с формулой (1.10) легко получить уравнение для средней удель­ной теплоемкости в интервале 0° С—Т:

Су(0°С-Г) =0,2+1,88-10-4Г-0,43-Ю-Т2, ккал/(кг °С) (Х1.3) и в интервале 20° С—Т

!

Су (20° С-Т)

подпись: су (20° с-т)

-20

подпись: -20Г С (Т)йТ— | С(Т)йТ

О о

А’,

1

— т_00 (0,27’+1,88- 10~4Г2—

-0,43• 10~77’3—4,075), ккал/ (кг • ° С).

10*

Сц, калНг — °С)

подпись: сц, калнг- °с)Сп, кДж/(кгК)


1,6В і

 

Рис. 50. Температурная зависимость удельной теплоемкости каменноуголь­ных коксов:

 

^ 2 — границы интервала; 3 —расчет по уравнению (ХІ.2); 4 — теплоемкость нефтя­ного кокса, Прокаленного при 1000" С, 5 — данные Мельхиора и Лютера

 

Температурная зависимость теплоемкости

Таблица XI.4

Истинная удельная теплоемкость каменноугольных коксов, полученных нз концентратов углей Донбасса

Номер пробы (см. табл. XI.2)

Темпера­

14

1$

1« *

17

18 Ч

19

20

21

Тура, °С

Марка угля

Д

Г

Ж

К

ОС

Т

ПА

А

100

0,963

0,955

0,921

0,913

0,904

0,888

0,230

0,228

0,220

0,218

0.216

0,212

300

1,315

1,306

1,248

1,239

1,223

0,314

0,312

0,298

0,296

0.292

500

1,553

1,541

1,445

1,445

1,516

1,495

1.474

0,371

0,368

0,345

0,345

0.362

0,357

0.352

700

1,742

1,708

1.612

1,583

1,578

1,608

1,578

0.416

0,408

0.385

0,378

0,377

0,384

0,377

900

1,813

1,788

1,750

1,729

1,708

1.717

1.645

1,641

0,433

0,427

0,413

0,413

0,408

0,410

0,393

0,392

Средняя удельная теплоемкость коксов, полученных из рядовых углей Донбасса

Номер пробы (см. табл. >.1.2)

Интервал

1

2

5

7

8

9

10

Темпера-

Тур. °с

Марка угля

Д

Г

Ж

К

ОС

Т

А

20—100

0,992

0,237

0,976

0.233

0,921

0,220

0,896

0,214

0,879

0,210

0,875

0,209

0,867

0,207

20—200

1,068

0,255

1,043

0,249

1.001

0,239

0,963

0,230

0.950

0,227

0,946

0,226

0,938

0,224

20—300

1,43

0,273

1,118

0,267

1.089

0,260

1,038

0,248

1,026

0,245

1,022

0,244

1,017

0,243

20—400

1,210

0,289

1,185

0,283

1.164

0,278

1,110

0,265

1,093

0,261

1,093

0,261

1.084 0,259

20-500

1,273

0,304

1,252

0.299

1,231

0,294

1.177

0,281

1,164

0.278

1,160

0,277

1,156

0,276

20—600

1,323

0,316

1,306

0,312

1,298

0.310

1,239

0,296

1,227

0.293

1,227

0,293

1,218

0,291

20—700

1.365

0,326

1,352

0,323

1,348

0,322

1,294

0,309

1.285

0,307

1,285

0,307

1,273

0,304

20-800

1,407 0,336

1,394

0,233

1,398

0,334

1,344

0,321

1,336

0,319

1,331

0,318

1,327

0,317

20- 900

1,415

0,338

1,390

0,332

1,382

0.330

1.378

0,329

1,373

0,328

20-1000

1,436

0.343

1,432

0,342

1,424

0,340

1,419

0,339

1,411

0,337

Примечание. Числитель — кДж/(кг • К), знаменатель — ккал/(кг •’С).

Уравнение (Х1.4) можно записать иначе:

(ХІ.5)

подпись: (хі.5)Су (20° С—Т) =0,207+1,88-10“4 (Г— —20) -0,43• 10~7 (Г-20)2, ккал/(кг•0 С).

Температурная зависимость средней удельной теплоемкости для интервала 20° С—Т изображена на рис. 51, на котором для сравнения приведены также данные Су (25—Т), полученные X. Шедлихом, а также М. Вике и В. Петерсом для различных коксов.

Приведенные зависимости показывают, что теплоемкость различных по происхождению коксов колеблется в довольно широких пределах, и поэтому она не может быть описана в

149

Температурная зависимость теплоемкости

Рис. 51. Температурная зависимость средней удельной теплоемкости ка­менноугольных коксов в интервале 20° С—Т:

1,2—границы интервала; 3 — данные X. Шедлнха; 4 — данные М. Вике и В. Петерса

Функции температуры единым уравнением без существенной погрешности, которую можно уменьшить, если учесть должным образом влияние отдельных факторов на теплоемкость коксов.

Таблица XI.6

Характеристика проб промышленных коксов

Коксохимический завоз

Шнхта, %

Период

Коксования

Конеч­

Ная

Тем­

Пера­

Тура,

Результаты техни­ческого анализа кокса, %

Ас

Уг

„Криворожский*

Г—33′,2 Ж—34,6 К—13,4 ОС—18,8

15 ч 40 мин

1050

9,76

0,98

1,64

„Ваглейскнй"

Г—32,6 Ж—35,2 К—10,7 ОС—21,5

13 ч 40 мин

1100

9,92

0,86

1,84

„Коммунарский“

Г—33 Ж—33 К—17 ОС—17

14 ч 09 мнн

1100

9,0

0,95

2,26

»Харьковский* (формо­ванный кокс)

Г—100

900

7,73

1,51

Таблица XI.7 Истинная удельная теплоемкость промышленных коксов

Коксохимический завод

Температура,

С

.Криворожский“

„Баглеискнй“

„Коммунарский“

„Харьковский“

(формованный

Кокс)

20

0,917

0,219

100

1,072

1,038

0,256

0.248

200

1.084

1,013

1,189

1.202

0,259

0,242

0,284

0,287

300

1,223

1,164

1,365

1,344

0,292

0,278

0,326

0,321

400

1,319

1,260

1,470

1,478

0,315

0,301

0,351

0,353

500

1,453

1,411

1,587

1,532

0,347

0,337

0,379

0,366

€00

1,604

1,495

1,650

1,612

0,383

0,357

0,394

0,385

700

1,708

1,558

1,725

1,717

0,408

0,372

0.412

0,410

800

1,784

1,692

1,750

1.767

0,426

0,404

0,418

0,422

Примечание. Числитель — кДж/(кг * К), знаменатель — ккал/(кг • °С).

Ваш отзыв

Рубрика: ТЕПЛОФИЗИКА ТВЕРДОГО ТОПЛИВА

Добавить комментарий

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