Увлажнение углей

Увлажнение углей приводит к увеличению коэффициентов тепло- и температуропроводности. Это подтверждено большим числом специальных исследований. Однако аналитическое опи­сание зависимости названных коэффициентов от влажности ут-; лей (в отличие от теплоемкости) затрудняется отсутствием ДО» настоящего времени физической модели, адекватной реальной- структуре увлажненного угля. Это обусловлено главным обра­зом отсутствием обоснованных представлений о распределении влаги в угле и неполнотой сведений о видах ее связи с мате­риалом.

Обобщение обширного экспериментального материала поз­волило А. Ф. Чудновскому [98] сформулировать следующие важные выводы по рассматриваемому вопросу.

В зависимости от крупности зерен все дисперсные материа­лы могут быть разделены на крупно-, средне — и мелкодисперс­ные. При незначительной влажности материалов с увеличением последней теплопроводность их увеличивается в линейной за­висимости, при этом темп возрастает с крупностью зерна.

При дальнейшем увлажнении материала, начиная с опреде­ленной степени увлажнения, рост теплопроводности либо пре­кращается (крупнозернистые материалы), либо, наоборот, ста­новится сильновыраженным (мелкозернистые материалы), ли­бо, наконец, продолжает подчиняться линейной зависимости (среднедисперсные материалы).

В пределах каждой из трех групп материалов в довольно широких пределах изменения степени дисперсности характер зависимости коэффициента теплопроводности от влажности со­храняется одинаковым.

Из вышесказанного ясно, что в некоторых пределах измене­ния влажности зависимость коэффициента теплопроводности от нее имеет линейный характер:

Я = Яо ^1+бк7-щ—(XVII. 2)

Где Я — теплопроводность влажного материала; Ао — теплопро­водность абсолютно сухого материала; — угловой коэффи­циент; №—влажность.

Д\ 1

Значения0»" — —— для трех групп дисперсных материа­

Лов в зависимости от их плотности приведены в табл. XVI 1.9.

Таблица ХУН. Э Значения углового коэффициента б ту — дисперсных материалов

Насыпная плотность, кг/м3

Материалы

Мелкодисперсные

Среднедисперсные

Крупнодисперсные

300

12,5

13,4

15,3

600

11,6

12,25

13,6

700

10,8

11,4

12,4

800

10,3

10,7

11.4

1000

9,5

9,7

10,2

1200

9,9

9,1

9.3

1400

8,7

—.

8,9

1600

8,5

1800

8,3

Применение уравнения (XVI 1.2) к измельченным углям да­ет удовлетворительные результаты в пределах изменения влаж­ности от 0 до 10—15% и выше, если мелкодисперсными считать угли класса 0—3 мм, среднедисперсными — 3—6 мм и крупно­дисперсными— 6—10 мм. Так, например, теплопроводность аб­солютно сухого бурого угля с насыпной плотностью 0,74 т/м3 составляет 0,0615 ккал/(м-ч-°С) [87]. Угловой коэффициент для мелкодисперсных материалов с данной насыпной плот­ностью равен 10,6 (см. табл. XVII.9). Для теплопроводности того же угля влажностью 10%

1 = 0,0615^1 + 10,6 =0,126 ккал/(м-ч-°С),

Тогда как экспериментально найденное значение теплопровод­ности, отвечающее этой влажности,— 0,12 ккал/(м-ч-°С).

Необходимо, однако, иметь в виду, что область применения уравнения (ХУП.2) в случае тонкодисперсных материалов (по­рошков) существенно уже, чем для более грубых систем.

Температуропроводность измельченных углей изменяется по мере их увлажнения своеобразно: при малых влажностях она быстро возрастает, а затем, достигнув максимума, снижается. Такой ход зависимости а(№) объясняется тем, что при малой степени увлажнения теплопроводность растет быстрее, чем теп­лоемкость и насыпная плотность материала. Теплопроводность

40

1, 2 — песок; 3, 4 — каменные угли; 5, 6 — подмосковный бурый уголь; 7 — немецкие угли

Сухого материала незначительна, и для ее существенного уве­личения достаточно уже небольшого количества влаги, связы­вающей отдельные зерна теплопроводными перемычками. Однако при сильном увлажнении увеличение теплопроводности ма­териала замедляется, тогда как теплоемкость и плотность про­должают расти. Это приводит к снижению температуропровод­ности.

Как показывает опыт, для зависимости а(№) углей также характерен линейный участок, простирающийся до влажности около 10%.

На рис. 79 изображена зависимость безразмерных коэффи­циентов тепло — и температуропроводности различных углей

Л

И А —— I и (для сравнения) кварцевого песка, иллю­стрирующая приведенные выше положения.

На рис. 80 изображено изменение эффективных коэффициен­тов тепло — и температуропроводности бурого угля различной влажности (от 0,75 до 12%) при его нагреве до 240° С.

При температурах от 20 до 90—100° С теплопроводность всех проб монотонно снижается с повышением температуры. Даль-

Ап

1

Нейший нагрев (от 100′ до 160° С) характеризуется резким уменьшением теплопроводности проб с большой влажностью (12 и 8,2%) и постепенным снижением в случае проб влаж­ностью 3 и 0,75%.

При повышении температуры от 180 до 240° С эффект дей­ствия влаги исчезает и теплопроводность всех проб начинает увеличиваться: при температуре 240° С различие в числовых значениях коэффициента теплопроводности составляет около 3%, т. е. оно лежит в пределах погрешности опыта.

На рис. 80 показано также влияние влажности на темпера­туропроводность исследованных проб при их нагреве. Значи­тельный эндотермический эффект вызывает замедление про­цессов перестройки температурного поля и, как следствие, приводит к резкому уменьшению коэффициента температуропро­водности в’интервале 90—160°С и теплопроводности (наибо­лее значительному для проб с высокой влажностью).

Ваш отзыв

Рубрика: ТЕПЛОФИЗИКА ТВЕРДОГО ТОПЛИВА

Добавить комментарий

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