Теплофизические свойства угля
Основные теплофизические свойства углей опре-деляются следующими характеристиками: удельная теп-лота сгорания Q, удельная теплоемкость c, коэффициент теплового расширения, коэффициент теплопроводности λ, коэффициент температуропроводности.
Удельная теплота сгорания
Удельная теплота сгорания (Q ) – величина, равная отношению количества теплоты, выделяющейся при пол-ном сгорании угля в калориметрической бомбе в среде сжатого кислорода при определенных условиях, к массе этого угля. Данную величину выражают в мегаджоулях на килограмм (МДж/кг) или в килокалориях на килограмм (ккал/кг), причем 1МДж = 238,8 ккал.
В зависимости от природы тепла при сжигании угля различают высшую и низшую удельную теплоту сго-рания. Высшая удельная теплота сгорания Qs указывает на то, что источником теплоты являются органическая масса топлива и испаряющаяся вода, низшая Qi – только органическая масса.
Для сравнения удельной теплоты сгорания углей разного качества и из различных месторождений введены понятия “условное топливо” и “калорийный эквивалент”. Условным называется топливо с низшей удельной тепло-той сгорания Qi = 7000 ккал/кг (29,3 МДж/кг). Кало-рийный эквивалент Эк равен отношению низшей удельной теплоты сгорания угля к низшей удельной теплоте сго-рания условного топлива. Изменение удельной теплоты сгорания для донецких углей различных марок показано на рисунке 2.7.
|
|
|
Теплопроводность углей
В целом для гумусовых ископаемых характерно значительное увеличение теплопроводности с ростом стадии метаморфизма: теплопроводность каменных углей выше чем теплопроводность торфа и бурого угля. Такое влияние стадии метаморфизма на коэффициенты тепло-переноса объясняется ростом плотности и повышением степени структурной организации.
На рисунке 2.8 изображена зависимость коэф-фициентов тепло- и температуроповодности донецких углей от стадии метаморфизма. Если сравнивать значение коэффициентов температуропроводности при комнатной температуре для углей марок К, Г и Д, то различие между максимальным значением для коксового угля (6,42·10-4 м2/ч) и минимальным для длиннопламенного угля (6,18·10-4 м2/ч) составит около 3%, что входит в границы погрешности эксперимента. Поэтому между точками, которые отвечают этим углям, проведена прямая линия. При рассмотрении всего ряда метаморфизма каменных углей и антрацита обнаруживается определенная зако-номерность: на кривой зависимости температуропровод-ности от стадии метаморфизма имеется заметный мини-мум, который отвечает углю марки Т.
|
|
|
На этом же рисунке показана также зависимость коэффициента теплопроводности тех же проб от стадии метаморфизма.
Установлено, что этот коэффициент изменяется ана-логично коэффициенту температуропроводности с четко выраженным минимумом, соответствующим тощему углю. В тоже время с повышением стадии метаморфизма угля от длиннопламенного к антрациту как теплопро-водность, так и температуропроводность их растут монотонно – от 0,10 до 0,128ккал/(м·ч·°С) и от 3,7·10-4 до 6,4·10-4 м2/ч соответственно [10].
Рис. 2.8 – Зависимость коэффициентов тепло- и
температуропроводности углей Дон-
басса от стадии их метаморфизма:
1 – коэффициент температуропровод-
ности; 2 – коэффициент теплопровод-
ности;
Теплоемкость углей
Изменение теплоемкости углей является важнейшей характеристикой, в которой находят отраже-ние сложные процессы преобразования молекулярной структуры веществ ископаемых гуммитов [10]. С повы-шением степени превращения структуры теплоемкость гумитов непрерывно снижается (табл. 2.1 ).
Таблица 2.1 – Изменение теплоемкости гуммитов в процессе
|
|
|
метаморфизма
| Гумиты | Температура измерения, град.,С | Теплоемкость | |
| кДж/(кг·К) | ккал/*(кг·°С) | ||
| Торф | 10 – 110 | 1,97 | 0,470 |
| Бурые угли | – | 1,44 | 0,343 |
| Донецкие угли | |||
| Марка Д | 20 | 1,38 | 0,330 |
| Марка К | 20 | 1,34 | 0,320 |
| Марка А | 20 | 1,05 | 0,251 |
| Антрациты | 30 – 100 | 0,815 | 0,267 |
| Графит | 27 | 0,72 | 0,172 |
Это объясняется большей подвижностью углерод-ных и других атомов, входящих в периферийные группы, по сравнению с подвижность атомов, сосредоточенных в конденсированном ядре. В ходе метаморфизма доля угле-рода, сосредоточенного в ядерной части макромолекул, возрастает, что и приводит к уменьшению теплоемкости [11], [12].
На рисунке 2.9 показаны зависимости истинной (20°С) и средней (24–100°С) теплоемкости углей от вы-хода летучих веществ [10].
Рис.2.9. Зависимость истинной (25°С) и средней
(24 – 100°С) удельной теплоемкости
углей от выхода летучих веществ:
1 – истинная теплоемкость; 2 – средняя
теплоемкость;
Дата добавления: 2019-11-16; просмотров: 1016; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!