ТЕПЛОФИЗИКА ТВЕРДОГО ТОПЛИВА

Температурная зависимость теплоемкости

Исследованию теплоемкости каменноугольных коксов на протяжении последних десятилетий было посвящено довольно много работ, имеющих, однако, в подавляющем большинстве случаев прикладной характер. Исключение составляют низко­температурные измерения теплоемкости кокса, полученного из газового угля при 1040° С, выполненные В. А. Волошиным с сотрудниками (табл. XI. 1) [33].

Таблица XI. I

Низкотемпературная зависимость теплоемкости кожа из газового угля

Систематизировав результаты экспериментальных наблюде­ний, проведенных И. Кленденином, Е. Терресом и рядом дру­гих исследователей, Н. Киров [77] получил усредненную эмпи­рическую зависимость для средней теплоемкости коксов в ин­тервале 0—1000° С:

Су(0°С—Г) =0,165+3,4- 1(ИГ—

—1,4-10-77'2, ккал/(кг-°С). (Х1.1)

Расчет по этому уравнению, однако, дает неудовлетвори­тельные результаты при умеренных температурах. Например,, согласно уравнению (XI. 1), удельная теплоемкость кокса при 0° С составляет 0,165 ккал/(кг-° С), т. е. она даже несколько ниже теплоемкости природного графита при той же темпера­туре. Учитывая особенности молекулярной структуры кокса, найденное значение Су следует признать явно заниженным. По той же причине вызывают некоторое недоверие результаты, по­лученные М. Вике и В. Петерсом [0,15 ккал/(кг-° С) при 0°С] [29], даже если принять во внимание низкий остаточный выход летучих веществ из кокса, явившегося объектом исследования. В то же время как уравнение (Х1.1), так и данные М. Вике и

В. Петерса [29] указывают на превышение теплоемкости кокса над теплоемкостью графита в средне - и высокотемпературной области. Большинство же исследователей согласны с тем, что это превышение характерно для всего исследованного темпера­турного интервала, вплоть до температуры получения кокса. В низкотемпературной области это различие становится гораздо ощутимее: при 1-00'К темплоемкость кокса примерно в 1,5 раза превосходит теплоемкость графита.

С целью уточнения температурной зависимости теплоемко­сти коксов и оценки влияния на нее различных факторов тех­нологического и генетического характера было предпринято ис­следование [92] теплофизических свойств, в частности, тепло­емкости большой группы лабораторных и промышленных ка­менноугольных коксов (табл. Х1.2) — (XI.7).

Измерения проводились по методу диатермической оболоч­ки при скорости нагрева около 10° С/мин.

В среднем с погрешностью не более 10% истинная удельная теплоемкость всех исследованных коксов в функции темпера­туры описывается уравнением

Су = 0,2+3,67-Ю^Г—1,29- 10-7Г2, ккал/(кг-°С), (Х1.2)

Справедливым в интервале 0°С—1000° С. Кривая, рассчитанная по этому уравнению, нанесена пунктирной линией на рис. 50.

10 Зак. 179 143.

Путем интегрирования уравнения (Х1.2) в соответствии с формулой (1.10) легко получить уравнение для средней удель­ной теплоемкости в интервале 0° С—Т:

Су(0°С-Г) =0,2+1,88-10-4Г-0,43-Ю-Т2, ккал/(кг °С) (Х1.3) и в интервале 20° С—Т

!

Г С (Т)йТ— | С(Т)йТ

О о

А',

1

- т_00 (0,27'+1,88- 10~4Г2—

-0,43• 10~77'3—4,075), ккал/ (кг • ° С).

10*

Сп, кДж/(кгК)

Таблица XI.4

Уравнение (Х1.4) можно записать иначе:

Су (20° С—Т) =0,207+1,88-10“4 (Г— —20) -0,43• 10~7 (Г-20)2, ккал/(кг•0 С).

Температурная зависимость средней удельной теплоемкости для интервала 20° С—Т изображена на рис. 51, на котором для сравнения приведены также данные Су (25—Т), полученные X. Шедлихом, а также М. Вике и В. Петерсом для различных коксов.

Приведенные зависимости показывают, что теплоемкость различных по происхождению коксов колеблется в довольно широких пределах, и поэтому она не может быть описана в

149

Функции температуры единым уравнением без существенной погрешности, которую можно уменьшить, если учесть должным образом влияние отдельных факторов на теплоемкость коксов.

Таблица XI.6