ТЕПЛОФИЗИКА ТВЕРДОГО ТОПЛИВА

Степень измельчения и гранулометрический состав

Следует отметить, что по отношению к дисперсным мате­риалам термин «теплопроводность» может применяться лишь условно, если под этим понятием подразумевать не только кон - дуктивную теплопередачу (т. е. собственно теплопроводность), но и передачу тепла посредством конвекции и излучения. Та­ким образом, определенный для дисперсных сред коэффициент теплопроводности представляет собой некую величину, эквива­лентную коэффициенту теплопроводности в уравнении Фурье, если в целом это уравнение применимо в данных условиях (т. е. если процесс передачи тепла посредством перечисленных меха­низмов может быть достаточно точно описан этим уравнением). Эту величину поэтому правильнее называть эквивалентным ко­эффициентом теплопроводности (см. раздел II и др.). Имея это в виду, мы, однако, сохраним ради краткости общепринятый термин «теплопроводность».

Теплопроводность измельченных углей всегда значительно ниже теплопроводности угольных брикетов и тем более куско­ного угля. Это объясняется значительным тепловым сопротив­лением контактных участков между отдельными зернами, умень­шающимся (вследствие увеличения площади контактов) при прессовании образцов и отсутствующим в случае кускового уг­ля. Значительную роль при этом играет также изменение пори­стости и порозности.

Так, например, коэффициент теплопроводности дробленого угля (класс 0—3 мм) почти в 2 раза меньше соответствующего коэффициента, характерного для монолитного образца [87]. С повышением температуры разница в теплопроводности не­сколько уменьшается, поскольку в случае измельченных образ­цов возрастает вклад радиационной составляющей теплового потока, компенсирующей эту разницу.

Различие в коэффициентах температуропроводности, по не­которым данным, еще выше (в 3—3,5 раза).

С увеличением крупности помола коэффициент теплопро­водности засыпки возрастает (табл. XVI 1.5). Это происходит преимущественно вследствие того, что с увеличением среднего диаметра зерен уменьшается число контактных пятен в едини­це объема засыпки.

Таблица ХУП.5

В разделе II были приведены формулы, предложенные Ц М. Вике и В. Петерсом [29] для определения теплопроводности ц дробленых углей (табл. XVII.6) в зависимости от среднего диа - | метра зерен и температуры. Результаты расчета по формулам * (П.25) и (11.26) приведены в табл. ХУП.7, XVII.8. 1

Теплопроводность возрастает с укрупнением помола (см. <| табл. ХУП.7 и XVI 1.8), теплопроводность измельченных углей | линейно растет с повышением температуры, и угловые коэффи - -1 циенты функции Я(0 в случае антрацита гораздо сильнее за - висят от среднего диаметра зерен.

Средний диаметр зерен не является, однако, единственным геометрическим фактором, влияющим на теплопроводность угольной засыпки. Не меньшее значение имеет также грануло­метрический состав засыпки.

Эксперименты, выполненные М. Вике и В. Петерсом [29], показали, что путем комбинирования фракционного состава можно получить смесь, теплопроводность которой будет выше теплопроводности отдельных классов крупности, входящих в данную смесь, так как коэффициент теплопроводности как функция отношения смешивания (т. е. массовых долей отдель­ных классов крупности) имеет максимум. Это легко объяснить появлением дополнительных теплопроводящих перемычек, об­разованных зернами малых диаметров, располагающимися между крупными зернами. Так, в случае смешения классов 3—5 и 0,3—0,5 мм максимальной теплопроводностью обладает смесь, состоящая на 75% из зерен крупностью 3—5 мм и на 25% — из зерен 0,3—0,5 мм.

Известно, что аналогичным образом может быть увеличена насыпная плотность засыпки. В связи с этим можно полагать, что максимум плотности совпадает с максимумом теплопровод­ности засыпки.