Топлинна мощност на въглища

Топлинният капацитет на въглищата е важна характеристика на различните процеси на термична обработка на въглищата. Трудностите при експерименталното определяне на топлинния капацитет на въглищата, особено в процеса на нагряване, попречиха да се получат неговите надеждни стойности. Целта на тази работа е да се оценят различни данни за топлинния капацитет на въглищата и да се изберат най-надеждните от тях за използване в различни химични и технологични изчисления.

Методи за определяне на топлинния капацитет на въглища и кокс

където Kc е калориметърната константа, която зависи от топлопроводимостта и размерите на корпуса; h е калориметърната константа, която зависи от топлинния капацитет на черупката. Наскоро разработихме и приложихме този метод за определяне на топлинния капацитет на въглищата по време на нагряване.

Влияние на отделянето на летливи вещества

Според теоретичните предположения, специфичният топлинен капацитет на въглищата трябва да се увеличи с увеличаване на добива на летливи вещества. Това е лесно за разбиране, ако вземем предвид, че водородът и въглеводородите имат относително по-висок топлинен капацитет от графита. Например за водород c=2,178, за ацетилен 1,632, за метан 2,178 kJ/kg•deg. В същото време топлинният капацитет на графита е по-малък от 0,836. Фриц и Мозер [1] определят средния специфичен топлинен капацитет на 40 проби немски въглища в калориметрична инсталация. Температурата на обвивката на калориметъра се поддържа с постоянна точност до 0,0001°C с помощта на течен термостат с регулатор на температурата. Пробите от въглища са тествани с руднична влажност (0,5-1,0%), която впоследствие е коригирана. В някои случаи беше измерен специфичният топлинен капацитет на сухи въглища и необходимостта от корекция беше елиминирана. Зависимостта на средната специфична топлина от добива на летливи вещества може да се счита за линейна и тази зависимост се изразява с уравнението

Ако специфичният топлинен капацитетпредставено като функция на съдържанието на водород в органичната маса на въглищата, може да се приеме, че разсейването на точките ще бъде по-малко. Интерес представлява и обработката на експерименталните данни, в които специфичният топлинен капацитет е представен като функция от съотношението на въглерод към водород в органичната маса; очевидно в този случай ще се получи обратно пропорционална връзка. Зависимостта на средния топлинен капацитет на горимата маса на въглищата от отделянето на летливи вещества, според V.A. Holler [4], може да бъде представена и в линейна форма:

Зависимост на топлинния капацитет от температурата

Фриц и Мозер [1] за някои от най-типичните проби от въглища определят зависимостта на специфичната топлина от температурата в диапазона 70-250°C. 1 са представени графично резултатите от техните експерименти. Правите линии изразяват средната зависимост на топлинния капацитет от температурата. Отклоненията на експерименталните точки от средните стойности като правило не надвишават 3%. В изследвания температурен диапазон зависимостта на топлинния капацитет от температурата може да се счита за линейна. Доколкото знаем, топлинният капацитет на въглищата за температури над 300 ° C не е експериментално определен, но може да се изчисли от стойностите на топлопроводимостта и топлопроводимостта. Естествено, стойностите на топлинния капацитет, получени по този начин, са по-малко точни от тези, определени директно от опита. Стойностите на топлинния капацитет, определени от В. В. Померанцев [5] чрез изчисление, използвайки стойностите на a и X, са дадени в таблица. 1.

Таблица 1

Температура, °С	Топлинна мощност, kJ/kg•deg
д	И	T	А
20	1,380	1,380	1,255	1,046
300	1,340	1,380	1,215	1,046
500	1.171	1,255	-	1,046
700	1,046	1.171	1,005	0,963
900	0,963	0,920	-	0,920
1100	0,880	0,880	0,920	0,880

Авторът не е изследвал подробно промяната на топлинните константи в температурния диапазон 0-300°C, така че получените резултати не са отчели увеличаването на топлинния капацитет с температура в този диапазон. Теоретично е съвсем естествено, че с повишаване на температурата на обработка несъответствието в топлинния капацитет за различните въглища намалява все повече и повече. В същото време абсолютната стойност на топлинния капацитет постепенно намалява до 0,816 kJ/kg•deg. Въз основа на анализа на всички горепосочени данни е възможно да се определи общата форма на зависимостта на средната специфична топлина от температурата [6]. В диапазона от 0 до 250-300 ° C, зависимостта на специфичната топлина от температурата може да бъде представена чрез уравнение с права линия, или по-точно следния израз: където А е постоянен компонент за различни степени на въглища от 0,218 до 0,295. Например за мазни въглища (VC=26%) A=0,253; за бедни въглища (VC=9%) A=0,218; за развъдни въглища (VC=50%) A=0,295. По този начин теоретичният анализ и обработката на експериментални данни позволиха да се установи моделът на промени в топлинния капацитет на въглищата с температура.

Ефектът на съдържанието на пепел върху топлинния капацитет на въглищата

Влияние на влажността върху топлинния капацитет на въглищата

Обобщаване на зависимостта на топлинния капацитет на въглищата от различни фактори

Започвайки от 350-400 ° C, промяната в топлинния капацитет с температура може да се определи с достатъчно приближение от кривите на фиг. 2.

Използвайки уравнението и връзката между true исреден топлинен капацитет, определяме промяната в истинската специфична топлина на въглищата в температурния диапазон от 20 до 250 ° C [1]: Въз основа на уравнението можете да изчислите температурния коефициент на истинската специфична топлина при 20 ° C: Използвайки уравненията, можете също да изчислите коефициента на преход от средната специфична топлина на въглищата C (24-100) към истинската им специфична топлина при 300 C: C (30) =0,917С(24-100) Сред предложената серия от емпирични уравнения за определяне на зависимостта на топлинния капацитет на въглищата от температурата, уравнението, получено от Л. И. Гладков и А. Н. Лебедев, изглежда най-надеждно. Може да се провери въз основа на най-новите данни на Veltner [9], а също и на Bacheler, Yavorsky и Gorin [10]. Данните на Veltner за някои унгарски въглища и изчислените стойности съгласно уравнение (9) са представени в таблица. 2.

Таблица 2

Въглища	Пепел Ac, %	Летлив добив Vc,%	Средна температура °C	Специфичен топлинен капацитет, kJ/kg•deg
Наблюдаваното	Приблизително
аз	23.30 ч	56.6	61.9	1.171	1.192
130.5	1,215	1,340
181.6	1,422	1,465
II	18.44	22.8	58.7	1.151	1,025
109.6	1.192	1,090
164.7	1,410	1.151
III	15.80	32.1	57.3	1.151	1,090
126.7	1.192	1.192
IV	18.30 ч	26.7	59,0	1,046	1,046
115.7	1.130	1.130
V	9.73	4.70	57.3	1,255	1,215
127,0	1,276	1,360
VI	8.55	31.0	58.6	1.151	1.110
120.1	1,255	1,214

Таблица 3

Тестови материал	Температура °C	Специфичен топлинен капацитет, kJ/kg•deg
граници	средно аритметично	наблюдаваното	оценени
Въглища	25-250	137.5	1,380	1,340
25-300	162.5	1,465	1,381
25-350	187.5	4,550	1,445
25-400	212.7	1,635	1,485
25-425	225.0	1,715	1,506
полукокс	25-300	162.5	1.130	1.110
25-400	212.5	1,275	1,150
25-450	237.5	1,340	1.171
25-500	262.5	1,422	1,194

Топлинна мощност на въглища при температура на разлагане

Ако въглищата се разлагат при температурата на измерване, трябва да се прави разлика между истинския и ефективния топлинен капацитет. Разликата между тези две количества е dq/dt kJ/kg•deg, където dq е отделената или погълната топлина в реакциите на разлагане, които възникват, когато температурата се повиши с dt. Следователно, въпреки че истинският топлинен капацитет варира плавно с температурата, практически е възможно да се открият значителни колебания в него в диапазона от 350 до 500 ° C. При липса на реакции на разлагане на въглища, кривата на специфичната топлина спрямо температурата има тенденция да се изправя с повишаване на температурата, подобно на това, което се случва за кокса.