ТЕПЛОФИЗИКА ТВЕРДОГО ТОПЛИВА

Измерения при температурах ниже начала разложения

Теплопроводность каменных углей при температурах ниже начала разложения практически линейно растет с повышением температуры. Это обстоятельство хорошо согласуется с пред­ставлениями об аморфной структуре ископаемых углей.

По данным В. Фритца и X. Мозера [41], коэффициент теп­лопроводности целиков длиннопламенного угля, вырезанных в виде шайб, линейно увеличивается с повышением температуры в интервале 20—100° С, что позволяет выразить его через тем­пературу измерения с помощью следующего уравнения:

А = 0,225[1+0,002(7—20)], ккал/(м-ч-°С). (XVI.1)

Изменение теплопроводности целиков, вырезанных из кусков жирного угля (1/г=25%) в интервале температур 27—99° С, по данным Фритца и Мозера, следующее:

TOC o "1-5" h z Температура, °С 26,8 27,2 30,3 62,8 99,1

» 0,193 0,193 0,194 0,209 0,217

0,166 0,166 0,167 0,180 0,187

Примечание. Числитель — Вт/(м-К), знаменатель — ккал/(мч-*С).

Легко убедиться в том, что это изменение представляет со­бой линейную зависимость.

Тот факт, что теплопроводность более метаморфизованного жирного угля оказалась, согласно этим данным, ниже, чем теп­лопроводность длиннопламенного, можно объяснить либо раз­личным числом микротрещин в образцах, либо их различной ориентированностью в направлении напластования.

Аналогичную зависимость установили М. Вике и В. Петерс [29]: с повышением температуры от 50 до 200° С теплопровод­ность угольных целиков линейно увеличивалась от 0,2 до 0,3 ккал/(м-ч-°С). При этом теплопроводность угля с высоким (40,6%) выходом летучих веществ до 170° С несколько ниже, чем теплопроводность антрацита, но с ростом температуры она увеличивается быстрее.

Таким образом, для температур ниже температуры начала разложения справедлива зависимость

Я( = Я.2о[1—М*—20)], ккал/(м-ч-°С), (XVI.2)

Где Я2о — 0,18-г-0,23 ккал/(м-ч-°С), а 6^ = 0,002^-0,006.

Для определения коэффициента теплопроводности углей в их естественном виде при температурах ниже температуры на­чала разложения можно пользоваться уравнением Миснара, ко-

183

Торое, применительно к каменным углям и коксам, записыва­ется в виде

А,=0,4Я/+0,6Я", (XVI.3)

Где к' и К" — коэффициенты теплопроводности альтернативных структур, рассчитанные по формулам (11.19) и (11.20).

Полагая, что теплопроводность газа, находящегося в порах угля, при комнатных температурах незначительная, можно для этих условий пользоваться также упрощенным уравнением

(11.21). Теплопроводность уг-

Таблица XVI.1

Лей Ко следует принимать по табл. XVI.!.

Для определения фактиче­ской теплопроводности углей с помощью уравнения (11.21) необходимо оценить их порис­тость, действительную плот­ность и найти по табл. Хг1.2 коэффициент „теплопроводно­сти. Далее следует применить формулу (11.21).

Например, для угля с ка­жущейся плотностью 1,2 г/см3 и пористостью 25% действи­тельная плотность составляет

1,2 : (1—0,25) = 1,6 г/см3. В со­ответствии с табл. XVI. 1 теп­лопроводность лишенного пор угля с кажущейся плотностью равна 0,51 ккал/(м-ч-°С). Фактическая теплопровод­ность, рассчитанная по форму­ле (11.21),

А = 0,51 (1—0,25)2/з = 0,36 ккал/(м-ч-°С).

Табл. XVI.2 характеризует влияние петрографического со­става (табл. XVI.3) и ориентации образцов в направлении на­пластования на коэффициенты теплопроводности кускового уг­ля с кодом 31—35 по международной классификации. Исследо­вания были выполнены Хмура, Кемпа и Луквински для углей Силезского бассейна (ПНР).

Экспериментальное определение тепло - и температуропро­водности каменных углей в их естественном виде (куски, цели­ки) затрудняется неудовлетворительной воспроизводимостью ре­зультатов. Это обусловлено существенным влиянием трещино­ватости и пористости образцов, а также ориентированности их в направлении напластования на коэффициенты теплоперено-

184

Са. Поэтому чаще всего, особенно в сравнительных исследова­ниях, такие определения выполняются с измельченными образ­цами. Такой метод оправдан также тем, что технологическая переработка углей обычно связана с их предварительным дроб­лением.

Померанцевым при комнатной температуре с помощью ме­тода регулярного теплового режима получены коэффициенты тепло - и температуропроводности измельченных до 0,5 мм уг­лей (табл. XVI.4), подвергнутых термической обработке при

Таблица XVI.4

Температурах от 300 до 1100° С. Данные приведены к плотности загрузки 800 кг/м3 (табл. XVI.5).

Таблица ХУ1.5

Теплопроводность углей (см. табл. XVI.5) непрерывно уве­личивается с повышением температуры обработки, особенно в интервале 300—700° С. Кроме гого, отчетливо наблюдается по­вышение тепло - и температуропроводности с ростом стадии ме­таморфизма углей. В опытах с целиками по изложенным выше причинам обычно не удается столь однозначно установить эту зависимость.

Коэффициенты теплопереноса различных углей, измельчен­ных до 1,5 мм, полученные с помощью метода регулярного ре­жима при комнатных температурах, приведены в табл. ХУ1.6.