ظرفیت حرارتی ویژه جدول ذغال سنگ نارس. خواص حرارتی چوب

توانایی چوب در جذب گرما با ظرفیت گرمایی مشخص می شود. به عنوان یک معیار از ظرفیت حرارتی ویژه c استفاده می شود که مقدار حرارت مورد نیاز برای گرم کردن چوب با وزن 1 کیلوگرم در 1 درجه سانتی گراد است. واحد ظرفیت گرمایی ویژه kcal / kg x deg یا در سیستم بین المللی واحدهای SI- است. J/kg x deg.

در محدوده دمایی 0 تا 100 درجه، ظرفیت گرمایی ویژه چوب کاملاً خشک از 0.374 تا 0.440 کیلو کالری بر کیلوگرم در درجه سانتی گراد و به طور متوسط ​​0.4 کیلو کالری بر کیلوگرم در درجه سانتی گراد است. هنگامی که مرطوب می شود، ظرفیت گرمایی چوب افزایش می یابد، زیرا ظرفیت گرمایی ویژه آب (1.0 کیلو کالری / کیلوگرم x درجه) ظرفیت گرمایی بیشترچوب کاملا خشک در دمای مثبت (بالاتر از 0 درجه سانتیگراد)، تأثیر رطوبت بیشتر از دمای منفی است. به عنوان مثال، افزایش رطوبت از 10 به 120٪ در دمای + 20 درجه منجر به افزایش ظرفیت گرمایی می شود. 70 درصد؛ تغییر در رطوبت در همان حدود، اما در دمای -20 درجه سانتیگراد، باعث افزایش ظرفیت گرمایی تنها 15٪ می شود. این با ظرفیت گرمایی کمتر یخ (0.5 کیلو کالری / کیلوگرم x درجه) توضیح داده می شود.

مثال 1. با استفاده از نمودار در شکل. 42 ظرفیت حرارتی چوب در t=20 درجه و رطوبت 60 درصد. نقطه تلاقی خط عمودی مربوط به دمای معین با خط افقی برای رطوبت معین روی منحنی شیب 0.66 است. در نتیجه، ظرفیت گرمایی ویژه چوب در شرایط معین 0.66 کیلوکالری بر کیلوگرم x درجه است.

مثال 2. ظرفیت گرمایی چوب منجمد را در t = -10 درجه و رطوبت 80٪ تعیین کنید. یک خط عمودی از طریق نقطه مربوط به -10 درجه (در سمت چپ صفر در محور دما) ترسیم می کنیم تا زمانی که با یک خط افقی مربوط به رطوبت 80٪ قطع شود. نقطه تقاطع بین دو خط مستقیم مورب 0.50 و 0.55 است. ما موقعیت نقطه را از روی این خطوط با چشم تخمین می زنیم و متوجه می شویم که ظرفیت گرمایی ویژه چوب در حالت نشان داده شده 0.52 کیلوکالری بر کیلوگرم x درجه است.

هدایت حرارتی چوب

هدایت حرارتی توانایی چوب برای هدایت گرما را تعیین می کند و با ضریب هدایت حرارتی λ مشخص می شود، که مقدار حرارتی است که به مدت 1 ساعت از یک دیوار صاف به مساحت 1 متر مربع و ضخامت عبور می کند. 1 متر در اختلاف دما در طرف مقابل دیوار 1 درجه سانتیگراد. بعد هدایت حرارتی kcal / m h x deg است) یا در سیستم SI W/m. x درجه به دلیل ساختار متخلخل چوب، هدایت حرارتی پایین است. با افزایش چگالی، هدایت حرارتی چوب افزایش می یابد. از آنجایی که رسانایی حرارتی آب در همان دما 23 برابر کمتر از رسانایی حرارتی هوا است، هدایت حرارتی چوب به شدت به رطوبت وابسته است و با افزایش آن افزایش می یابد. با افزایش دما، رسانایی حرارتی چوب افزایش می یابد و این افزایش در چوب مرطوب بارزتر است. رسانایی حرارتی چوب در امتداد الیاف بسیار بیشتر از بین الیاف است.

در صفحه روی الیاف، هدایت حرارتی نیز به جهت بستگی دارد و نسبت بین رسانایی حرارتی در جهت λ R شعاعی و λ t مماسی برای سنگ‌های مختلف متفاوت است. مقدار این نسبت تحت تأثیر حجم پرتوهای هسته و محتوای چوب دیررس است. در سنگ هایی با پرتوهای هسته ای متعدد (بلوط) λr>λ g; در مخروطیانبا حجم کمی از پرتوهای هسته، اما با درصد بالایی از چوب دیرهنگام (کاج اروپایی)، λ t >λ r . در چوب‌های سخت با ساختار یکنواخت لایه‌های یکساله و پرتوهای مدولاری کوتاه نسبتاً کمی، و همچنین در سایر درختان مخروطی، λr تفاوت کمی با λt دارد.

مقدار ضریب K p با در نظر گرفتن تغییر در هدایت حرارتی چوب از چگالی

چگالی شرطی، کیلوگرم 1 متر 3	K r	چگالی شرطی، کیلوگرم 1 متر 3	K r
340	0,98	500	1,22
360	1,00	550	1,36
380	1,02	600	1,56
400	1,05	650	1,86
450	1,12

روی میز. مقادیر ضریب با در نظر گرفتن چگالی مشروط چوب داده شده است. ضریب K x در جهت مماسی در سراسر الیاف برای همه نژادها برابر با 1.0 و در جهت شعاعی - 1.15 در نظر گرفته شده است. در امتداد الیاف برای گونه های آوندی مخروطی و پراکنده - 2.20 و برای گونه های آوندی حلقوی - 1.60.

مثال. هدایت حرارتی توس را در امتداد الیاف در دمای 50 درجه سانتیگراد و رطوبت 70٪ تعیین کنید. با توجه به نمودار در شکل. 43 دریافتیم که مقدار اسمی هدایت حرارتی در حالت مشخص شده چوب 0.22 کیلوکالری در متر x ساعت x درجه است. طبق جدول 19 چگالی مشروط توس p conv = 500 kg / m 3 را تعیین کنید. طبق جدول 20 مقدار ضریب K P = 1.22 را پیدا می کنیم. مقدار ضریب K x در این مورد 2.20 است.

انتشار حرارتی چوب

انتشار حرارتی توانایی چوب را برای یکسان کردن دما در سراسر حجم خود تعیین می کند. انتشار حرارتی آسرعت انتشار دما در داخل بدن را در طی فرآیندهای حرارتی غیر ثابت (گرمایش، سرمایش) مشخص می کند. ابعاد آن m 2 / h یا در سیستم SI m 2 / sec است. بین سه ویژگی اصلی ترموفیزیکی رابطه زیر وجود دارد: a =λ/ رجوع کنید به

نفوذ حرارتی عمدتاً به میزان رطوبت چوب و به میزان کمتری به دما بستگی دارد. با افزایش رطوبت، انتشار حرارتی چوب کاهش می یابد. این به این دلیل است که انتشار حرارتی هوا بسیار بیشتر از آب است. در نمودار در شکل. شکل 44 تأثیر رطوبت را بر نفوذ حرارتی چوب کاج در سه جهت نشان می دهد. علاوه بر این، نمودار نشان می دهد که نفوذ حرارتی در طول الیاف بسیار بیشتر از بین الیاف است و تفاوت بین انتشار حرارتی در جهت شعاعی و مماسی بسیار کم است. با افزایش دما، نفوذ حرارتی چوب افزایش می یابد. هرچه چگالی چوب بیشتر باشد، نفوذ حرارتی کمتری دارد.

تغییر شکل حرارتی چوب

تغییر شکل های دمایی چوب با ضریب انبساط خطی a مشخص می شود (تغییر طول واحد هنگام گرم شدن 1 درجه سانتیگراد)، که برای چوب مقدار کمی دارد و به جهت نسبت به الیاف بستگی دارد. انبساط ناشی از گرما در امتداد الیاف کوچکترین و در جهت مماسی در سراسر الیاف بزرگترین است. ضرایب انبساط خطی چوب در طول الیاف 7-10 برابر کمتر از روی الیاف است. ارزش ناچیز انبساط خطی چوب در امتداد الیاف از گرما باعث می شود که در عمل این پدیده نادیده گرفته شود (امتناع از اتصالات حرارتی).

ذغال سنگ نارس از نظر زمین شناسی جوانترین نماینده طبقه هومیت است، اگرچه فقط به طور مشروط می تواند به عنوان سوخت فسیلی جامد طبقه بندی شود. تراکم ناچیز هسته‌های معطر، زنجیره‌های محیطی با شاخه‌های گسترده، از جمله گروه‌های عملکردی پیچیده، دلیل ظرفیت حرارتی بسیار بالای پیت در مقایسه با ظرفیت گرمایی سایر هیومیت‌ها است.

مطالعه خواص ترموفیزیکیذغال سنگ نارس هنوز توسعه مناسبی دریافت نکرده است. فقط مشخص است که برای ذغال سنگ نارس کاملاً خشک در دمای اتاق 0.47-0.48 کیلوکالری / (کیلوگرم - درجه سانتیگراد) است و به طور ضعیفی به نوع پیت (محور، انتقالی، پست) و درجه تجزیه بستگی دارد.

یکی از ویژگی های ذغال سنگ نارس رطوبت بسیار بالای آن است. با افزایش رطوبت، ظرفیت گرمایی ذغال سنگ نارس افزایش می یابد. از آنجایی که مشخص شده است که بخش عمده ای از آب در ذغال سنگ نارس (بیش از 90٪) به شکل غیر محدود یا ضعیف است و ظرفیت گرمایی آن تا حد خاصی نزدیک به 1 کیلو کالری در (کیلوگرم - درجه سانتیگراد) است. ظرفیت حرارتی ذغال سنگ نارس مرطوب را می توان با فرمول محاسبه کرد

Cy=0.475^1----- + kcal/(kg-°C)، (V.1)

جایی که Wp مقدار رطوبت کل ذغال سنگ نارس، درصد کل جرم است.

مطالعه ترموگرافی ذغال سنگ نارس وجود یک اثر گرماگیر قابل توجه را نشان می دهد که حداکثر آن در دمای 170-190 درجه سانتیگراد است. در دماهای بالاتر از 250 درجه سانتیگراد، دگرگونی های ترموشیمیایی ذغال سنگ نارس با آزاد شدن گرما رخ می دهد، که در بیشتر موارد قابل توجه است. محدوده 270-380 درجه سانتیگراد و 540-580 درجه سانتیگراد. تصویر مشابه - یک حداکثر گرمازا و دو یا چند حداقل گرمازا - نیز در فرآیند تجزیه در اثر حرارت چوب مشاهده شده است (به فصل سیزدهم مراجعه کنید)، که به طور کامل توسط نزدیکی ژنتیکی اشیا

V. زغال سنگ قهوه ای

علیرغم این واقعیت که زغال سنگ قهوه ای یک انرژی و ماده خام تکنولوژیکی ارزشمند است، خواص ترموفیزیکی آنها تا همین اواخر به طور سیستماتیک مورد مطالعه قرار نگرفته است.

با توجه به تبدیل نسبتا کم ساختار مولکولی، به ویژه، هسته متراکم ضعیف توسعه یافته و محتوای بالای هترواتم های سنگین در گروه های محیطی، ظرفیت گرمایی زغال سنگ قهوه ای بسیار بیشتر از ظرفیت گرمایی زغال سنگ های حتی بد دگرگونی است. جدول III.1 را ببینید).

با توجه به داده های E. Rammler و R. Schmidt، بر اساس نتایج مطالعه یازده زغال سنگ قهوه ای، میانگین گرمای ویژه زغال سنگ قهوه ای بر حسب جرم خشک و بدون خاکستر در محدوده 20 درجه سانتی گراد-T (T ^ 200 درجه سانتیگراد) را می توان از فرمول محاسبه کرد

Cy = 0.219+28.32-10~4 (7°+5.93-104G، kcal/(kg-°C)، (VI.1)

Tde d° - بازده رزین، % در ماده آلی خشک. T - درجه حرارت، درجه سانتیگراد.

تجزیه و تحلیل اثر مواد معدنی و رطوبت آزاد بر ظرفیت گرمایی زغال‌سنگ قهوه‌ای به نویسندگان این امکان را داد تا یک وابستگی عمومی را استخراج کنند که در دماهای تا 200 درجه سانتیگراد معتبر است:

+ - (dd - (0.172 + 10 ^ T)

جایی که Ts7r - رطوبت کار. Ac - محتوای خاکستر زغال سنگ،٪.

از آنجایی که E. Rammler و R. Schmidt از روش اختلاط برای تعیین ظرفیت گرمایی استفاده کردند که همانطور که در بالا اشاره شد به زمان قابل توجهی برای تثبیت دمای سیستم نیاز دارد، طبیعتاً نتایج آنها تا حدودی با داده های به دست آمده در هنگام گرمایش دینامیکی متفاوت است.

بنابراین، به عنوان مثال، از فرمول (VI.!) نتیجه می شود که در محدوده 20-200 درجه سانتیگراد، میانگین ظرفیت گرمایی به صورت خطی با افزایش دما افزایش می یابد. این نتیجه گیری با نتایج به دست آمده توسط A. A. Agroskin و همکاران در تعیین ظرفیت گرمایی گروهی از زغال سنگ قهوه ای خانگی از ذخایر مختلف در تناقض است. اندازه‌گیری‌ها بر اساس روش پوسته دیاترمیک با نمونه‌های خشک از پیش خرد شده تا اندازه ذرات کمتر از 0.25 میلی‌متر در جریان پیوسته نیتروژن خالص شده با سرعت گرمایش 10 درجه سانتی‌گراد در دقیقه انجام شد. نتایج مربوط به جرم فعلی نمونه است -

مشخصات نمونه های مورد مطالعه در جدول آورده شده است.

VI. 1 و در شکل شکل 26 وابستگی ظرفیت گرمایی موثر به دما را نشان می دهد.

همه منحنی ها در محدوده دما از 20 تا 1000 درجه سانتیگراد دارای ویژگی مشابهی هستند و فقط کمی متفاوت هستند - 96

О 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

دما، درجه سانتیگراد

برنج. 26. وابستگی دمایی ظرفیت گرمایی موثر زغال سنگ قهوه ای برخی از نهشته ها:

1-4 - ذخایر به ترتیب ایرشا-بورودنسکویه، برزوفسکویه، گوسننوزر-

اسکویه، یوو-دمیتروفسکوئه

آنها با توجه به مقادیر مطلق ظرفیت گرمایی از یکدیگر جدا می شوند. حداکثر و مینیمم مشاهده شده در منحنی ها با دماهای یکسانی مطابقت دارد. در دمای 20 درجه سانتیگراد، ظرفیت گرمایی مؤثر، همزمان با واقعی، برای زغال‌سنگ‌های مختلف در محدوده 0.27-0.28 کیلوکالری / (کیلوگرم - درجه سانتی‌گراد) تغییر می‌کند، که مطابقت خوبی با نتایج به‌دست‌آمده با فرمول‌های (VI. 1) و (VI .2).

جدول ششم.!

تغییرات خطی ظرفیت گرمایی موثر (نگاه کنید به شکل 26) فقط در محدوده 20-120 درجه سانتیگراد رخ می دهد. با افزایش دما، افزایش شدیدتری در ظرفیت گرمایی مشاهده می شود که به حداکثر در 200 درجه سانتیگراد برابر با 0.47 می رسد. -■

0.49 کیلو کالری / (کیلوگرم - درجه سانتیگراد). این اولین حداکثر گرماگیر به دلیل حذف رطوبت محدود و شروع واکنش‌های پیرولیز جرم آلی است که با جذب گرما ادامه می‌یابد. دومین ماکزیمم گرماگیر 0.42-0.49 kcal/(kg-°C) در دمای حدود 550 درجه سانتیگراد اتفاق می افتد که نشان دهنده غلبه واکنش های گرماگیر تخریب توده آلی و تجزیه بخشی از ناخالصی های معدنی است. . مشخصه که بزرگترین در مقدار مطلق گرماگیر - 7 Zach. 179 97 این قله ها مشخصه زغال سنگ از کانسار Novo-Dmitrovskoe است که از سایر زغال سنگ ها در بازده بالای مواد فرار متفاوت است.

گرمایش بیشتر تا 1000 درجه سانتیگراد منجر به کاهش تدریجی ظرفیت گرمایی به 0.07-0.23 کیلوکالری / (کیلوگرم - درجه سانتیگراد) به دلیل وقوع واکنش های گرمازا در تشکیل ساختار کک می شود.

مقایسه منحنی‌های تغییر ظرفیت گرمایی مؤثر (نگاه کنید به شکل 26) با داده‌های یک مطالعه ترموگرافی زغال‌سنگ قهوه‌ای نیز برخی اختلافات را نشان می‌دهد. مهم‌ترین آنها وجود بر روی ترموگرام‌های سوم گرماگیر در دمای 700-715 درجه سانتی‌گراد اثر گرماگیر است، زیرا Sef در این بازه کمتر از ظرفیت حرارتی واقعی باقی می‌ماند. دلیل چنین نوساناتی در ظرفیت گرمای موثر، به هر حال، حتی در بیشتر مشاهده می شود دمای بالادر ماهیت پیچیده تشکیل ساختار کک نهفته است.

ظرفیت حرارتی واقعی (تعادل) همه زغال‌های مورد بررسی با افزایش دما به طور یکنواخت افزایش می‌یابد (جدول VI.2). مقادیر پایین تر ظرفیت گرمایی واقعی زغال سنگ قهوه ای کانسار Novo-Dmitrovsky در مقایسه با ظرفیت گرمایی سایر زغال سنگ با محتوای خاکستر بالای آن توضیح داده می شود.

اثر حرارتی کل [تب. (VI.3)] واکنش های پیرولیز مطابق با فرمول های (1.13) و (1.14) با تفاوت بین مناطق محدود شده توسط موثر و تعیین می شود.

جدول VI.2

ظرفیت حرارتی واقعی زغال سنگ قهوه ای محل تولد درجه حرارت، برزوفسکوئه گوسینو اوزرسکو دمیتروفسکویه بورودینو توجه داشته باشید. صورتگر kJ / "kg K، مخرج kcal / (kg ■ ° C) است. جدول U1.3 اثر حرارتی کل واکنش‌های پیرولیز زغال‌سنگ قهوه‌ای در محدوده 20-1000 درجه سانتی‌گراد نرخ گرمایش prn 10 درجه سانتی‌گراد در دقیقه

اثر حرارتی پیرولیز

رشته

ظرفیت حرارتی واقعی در این حالت، ناحیه ای که در زیر منحنی ظرفیت گرمایی واقعی قرار دارد گرمازایی را مشخص می کند و ناحیه بالای این منحنی گرما بودن واکنش های پیرولیز را مشخص می کند.

با افزایش تبدیل زغال سنگ قهوه ای، ظرفیت گرمایی آن کاهش می یابد (شکل 27).

VII. زغال سنگ و آنتراسیت

این زغال‌سنگ‌ها طیف بسیار وسیعی از سوخت‌های فسیلی جامد از نظر خواص فیزیکی و تکنولوژیکی هستند که با درجه متفاوت، اما نسبتاً بالایی از تبدیل مواد اولیه مشخص می‌شوند.

ظرفیت حرارتی زغال سنگ بستگی به مرحله دگرگونی دارد (به فصل II1.1 مراجعه کنید)، شرایط وقوع، محتوای خاکستر، رطوبت، و تعدادی از عوامل دیگر که تأثیر آنها در فصل بعدی بررسی خواهد شد.

این بخش داده های مرجع در مورد ظرفیت گرمایی واقعی و موثر زغال سنگ های قیری از برخی حوضه ها در دماهای متوسط ​​و همچنین در هنگام تجزیه حرارتی را ارائه می دهد.