Տորֆի սեղանի հատուկ ջերմային հզորությունը: Փայտի ջերմային հատկությունները

Փայտի ջերմությունը կլանելու ունակությունը բնութագրվում է ջերմային հզորությամբ: Որպես չափման օգտագործվում է հատուկ ջերմային հզորությունը c, որը ջերմության քանակն է, որը պահանջվում է 1 կգ կշռող փայտը 1 ° C-ով տաքացնելու համար: Հատուկ ջերմային հզորության միավորը կկալ / կգ x աստիճան է կամ SI- միավորների միջազգային համակարգում: J/kg x deg.

0-ից մինչև 100° ջերմաստիճանի միջակայքում բացարձակ չոր փայտի տեսակարար ջերմային հզորությունը կազմում է 0,374-ից 0,440 կկալ/կգ x deg և միջինում 0,4 կկալ/կգ x deg: Երբ խոնավանում է, փայտի ջերմային հզորությունը մեծանում է, քանի որ ջրի հատուկ ջերմային հզորությունը (1,0 կկալ / կգ x աստիճան) ավելի շատ ջերմային հզորությունբացարձակապես չոր փայտ. Դրական ջերմաստիճանում (0°C-ից բարձր) խոնավության ազդեցությունն ավելի ցայտուն է, քան բացասական ջերմաստիճանում: Օրինակ՝ + 20° ջերմաստիճանի դեպքում խոնավության 10-ից 120% աճը հանգեցնում է ջերմային հզորության բարձրացման: 70% -ով; խոնավության փոփոխությունը նույն սահմաններում, բայց -20 ° C ջերմաստիճանում, առաջացնում է ջերմային հզորության աճ ընդամենը 15% -ով. դա բացատրվում է սառույցի ավելի ցածր ջերմային հզորությամբ (0,5 կկալ/կգ x deg):

Օրինակ 1. Որոշեք՝ օգտագործելով նկ. 42 փայտի ջերմունակությունը t=20° և խոնավությունը 60%: Տվյալ ջերմաստիճանին համապատասխանող ուղղահայաց գծի հատման կետը տվյալ խոնավության համար հորիզոնական գծի հետ գտնվում է 0,66 թեքության կորի վրա։ Հետևաբար, փայտի տեսակարար ջերմային հզորությունը տվյալ պայմաններում կազմում է 0,66 կկալ/կգ x աստիճան:

Օրինակ 2. Որոշեք սառեցված փայտի ջերմային հզորությունը t = -10° և 80% խոնավության պայմաններում: Մենք ուղղահայաց գիծ ենք անցկացնում -10°-ին համապատասխան կետով (ջերմաստիճանի առանցքի զրոյից ձախ), մինչև այն հատվի 80% խոնավությանը համապատասխանող հորիզոնական գծի հետ։ Հատման կետը երկու թեք ուղիղ գծերի միջև է՝ 0,50 և 0,55: Այս տողերից մենք աչքով գնահատում ենք կետի դիրքը և գտնում, որ նշված վիճակում փայտի տեսակարար ջերմային հզորությունը կազմում է 0,52 կկալ/կգ x աստիճան:

փայտի ջերմային հաղորդունակություն

Ջերմահաղորդականությունը որոշում է փայտի ջերմությունը փոխանցելու ունակությունը և բնութագրվում է ջերմահաղորդականության λ գործակցով, որը 1 մ 2 մակերեսով և հաստությամբ հարթ պատի միջով 1 ժամ անցնող ջերմության քանակն է։ 1 մ 1 ° C պատի հակառակ կողմերում ջերմաստիճանի տարբերության դեպքում: Ջերմային հաղորդունակության չափը կկալ/մ ժ x աստիճան է) կամ SI համակարգում՝ Վտ/մ: x աստիճան Փայտի ծակոտկեն կառուցվածքի պատճառով ջերմային հաղորդունակությունը ցածր է: Աճող խտությամբ փայտի ջերմային հաղորդունակությունը մեծանում է։ Քանի որ նույն ջերմաստիճանում ջրի ջերմային հաղորդունակությունը 23 անգամ պակաս է օդի ջերմային հաղորդունակությունից, փայտի ջերմային հաղորդունակությունը մեծապես կախված է խոնավությունից՝ մեծանալով դրա աճով: Ջերմաստիճանի բարձրացման հետ փայտի ջերմահաղորդականությունը մեծանում է, և այդ աճն ավելի ցայտուն է դրսևորվում թաց փայտի մեջ։ Փայտի ջերմային հաղորդունակությունը մանրաթելերի երկայնքով շատ ավելի մեծ է, քան մանրաթելերի միջով:

Մանրաթելերի վրայով հարթությունում ջերմային հաղորդունակությունը նույնպես կախված է ուղղությունից, և ջերմային հաղորդունակության հարաբերակցությունը շառավղային λ R-ի և շոշափող λ t ուղղություններով տարբեր ապարների համար տարբեր է: Այս հարաբերակցության արժեքի վրա ազդում են միջուկային ճառագայթների ծավալը և ուշ փայտի պարունակությունը: Բազմաթիվ միջուկային ճառագայթներով ապարներում (կաղնու) λr>λ g; ժամը փշատերևներմիջուկային ճառագայթների փոքր ծավալով, բայց ուշացած փայտի բարձր տոկոսով (լարշ), λ t >λ r . Տարեկան շերտերի միատեսակ կառուցվածքով և համեմատաբար քիչ կարճ մեդուլյար ճառագայթներով, ինչպես նաև այլ փշատերև ծառերում λr-ն քիչ է տարբերվում λt-ից։

K p գործակցի արժեքը՝ հաշվի առնելով փայտի ջերմահաղորդականության փոփոխությունը խտությունից

Պայմանական խտություն, կգ 1մ 3	Կ ր	Պայմանական խտություն, կգ 1մ 3	Կ ր
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

Աղյուսակում. տրված են գործակիցի արժեքները՝ հաշվի առնելով փայտի պայմանական խտությունը: K x գործակիցը մանրաթելերի վրա շոշափելի ուղղությամբ բոլոր ցեղատեսակների համար վերցված է հավասար 1,0, իսկ ճառագայթային ուղղությամբ՝ 1,15; մանրաթելերի երկայնքով փշատերև և ցրված անոթային տեսակների համար՝ 2,20, իսկ օղակաձև անոթային տեսակների համար՝ 1,60։

Օրինակ. Որոշեք կեչի ջերմային հաղորդունակությունը մանրաթելերի երկայնքով 50 ° C ջերմաստիճանի և 70% խոնավության պայմաններում: Համաձայն գծապատկերի նկ. 43 մենք գտնում ենք, որ փայտի նշված վիճակում ջերմային հաղորդունակության անվանական արժեքը կազմում է 0,22 կկալ / մ x ժ x աստիճան: Ըստ աղյուսակի 19 որոշեք կեչի պայմանական խտությունը p conv = 500 կգ / մ 3: Ըստ աղյուսակի 20 մենք գտնում ենք K P = 1,22 գործակցի արժեքը: K x գործակցի արժեքը այս դեպքում 2,20 է։

փայտի ջերմային դիֆուզիոն

Ջերմային դիֆուզիոն որոշում է փայտի կարողությունը հավասարեցնել ջերմաստիճանը իր ամբողջ ծավալով: Ջերմային դիֆուզիոն աբնութագրում է մարմնի ներսում ջերմաստիճանի տարածման արագությունը ոչ ստացիոնար ջերմային պրոցեսների ժամանակ (տաքացում, հովացում): Դրա չափը մ 2 / ժ է, կամ, SI համակարգում, մ 2 / վրկ: Երեք հիմնական ջերմաֆիզիկական բնութագրերի միջև կա հետևյալ կապը. ա =λ/ տես.

Ջերմային դիֆուզիոն հիմնականում կախված է փայտի խոնավության պարունակությունից և, ավելի քիչ, ջերմաստիճանից: Խոնավության աճով փայտի ջերմային դիֆուզիոն նվազում է. Դա պայմանավորված է նրանով, որ օդի ջերմային դիֆուզիոն շատ ավելի մեծ է, քան ջրի: Նկարի գծապատկերի վրա: 44 ցույց է տալիս խոնավության ազդեցությունը սոճու փայտի ջերմային ցրման վրա երեք ուղղություններով: Բացի այդ, դիագրամը ցույց է տալիս, որ մանրաթելերի երկայնքով ջերմային դիֆուզիոն շատ ավելի մեծ է, քան մանրաթելերի միջով, և ջերմային դիֆուզիոն ճառագայթային և շոշափելի ուղղություններով տարբերությունը շատ փոքր է: Ջերմաստիճանի բարձրացման հետ մեկտեղ փայտի ջերմային դիֆուզիոն մեծանում է: Որքան բարձր է փայտի խտությունը, այնքան ցածր է ջերմային դիֆուզիոն:

փայտի ջերմային դեֆորմացիա

Փայտի ջերմաստիճանի դեֆորմացիաները բնութագրվում են a գծային ընդլայնման գործակցով (միավորի երկարության փոփոխություն 1 ° C-ով տաքացնելիս), որը փայտի համար փոքր արժեք ունի և կախված է մանրաթելերի ուղղությունից. Ջերմության ընդլայնումը ամենափոքրն է մանրաթելերի երկայնքով և ամենամեծը մանրաթելերի միջով շոշափելի ուղղությամբ: Փայտի գծային ընդլայնման գործակիցները մանրաթելերի երկայնքով 7-10 անգամ պակաս են, քան մանրաթելերի միջով: Ջերմությունից մանրաթելերի երկայնքով փայտի գծային ընդլայնման աննշան արժեքը գործնականում հնարավոր է դարձնում անտեսել այս երեւույթը (ջերմային հոդերի մերժում):

Տորֆը հումիտների դասի երկրաբանորեն ամենաերիտասարդ ներկայացուցիչն է, թեև այն կարող է պայմանականորեն դասակարգվել որպես պինդ հանածո վառելիք: Անուշաբույր միջուկների աննշան խտացումը, լայն ճյուղավորված ծայրամասային շղթաները, ներառյալ բարդ ֆունկցիոնալ խմբերը, պատճառ են հանդիսանում տորֆի շատ բարձր ջերմունակության՝ համեմատած այլ հումիտների ջերմունակության։

Ուսումնասիրել ջերմաֆիզիկական հատկություններտորֆը դեռ պատշաճ զարգացում չի ստացել։ Հայտնի է միայն, որ բացարձակապես չոր տորֆի համար սենյակային ջերմաստիճանում այն ​​կազմում է 0,47-0,48 կկալ/(կգ-°C) և թույլ կախված է տորֆի տեսակից (մայր, անցումային, հարթավայրային) և քայքայման աստիճանից։

Տորֆի բնորոշ առանձնահատկությունը չափազանց բարձր խոնավությունն է։ Խոնավության բարձրացմամբ տորֆի ջերմային հզորությունը մեծանում է։ Քանի որ հաստատվել է, որ տորֆի մեջ ջրի հիմնական մասը (ավելի քան 90%) գտնվում է չկապված կամ թույլ կապված վիճակում, և դրա ջերմային հզորությունը, հետևաբար, մոտ է 1 կկալ / (կգ - ° C), այնքանով, որքանով հատուկ է. Թաց տորֆի ջերմային հզորությունը կարելի է հաշվարկել բանաձևով

Cy=0,475^1----- + կկալ/(կգ-°C), (V.1)

Որտեղ Wp-ը տորֆի ընդհանուր խոնավության պարունակությունն է՝ ընդհանուր զանգվածի %:

Տորֆի ջերմագրական ուսումնասիրությունը ցույց է տալիս զգալի էնդոթերմիկ ազդեցության առկայությունը, որի առավելագույնը ընկնում է 170-190 ° C ջերմաստիճանի վրա: 250 ° C-ից բարձր ջերմաստիճանում տորֆի ջերմաքիմիական փոխակերպումները տեղի են ունենում ջերմության արտանետմամբ, որն առավել նկատելի է. 270-380 ° C և 540-580 ° C միջակայքերը: Նմանատիպ պատկեր` մեկ էնդոթերմային առավելագույն և երկու կամ ավելի էկզոթերմիկ նվազագույն, նկատվում է նաև փայտի պիրոլիզի գործընթացում (տե՛ս Գլուխ XIII), որը լիովին բացատրվում է. օբյեկտների գենետիկ մոտիկություն.

V. Շագանակագույն ածուխներ

Չնայած այն հանգամանքին, որ շագանակագույն ածուխները արժեքավոր էներգիա և տեխնոլոգիական հումք են, դրանց ջերմաֆիզիկական հատկությունները մինչև վերջերս համակարգված չեն ուսումնասիրվել:

Մոլեկուլային կառուցվածքի համեմատաբար ցածր փոխակերպման, մասնավորապես, վատ զարգացած խտացված միջուկի և ծայրամասային խմբերում ծանր հետերոատոմների բարձր պարունակության պատճառով շագանակագույն ածխի ջերմունակությունը շատ ավելի բարձր է, քան նույնիսկ վատ կերպարանափոխված ածուխների ջերմունակությունը ( տես Աղյուսակ III.1):

Է. Ռամլերի և Ռ. Շմիդտի տվյալների համաձայն, տասնմեկ շագանակագույն ածուխների ուսումնասիրության արդյունքների հիման վրա, շագանակագույն ածխի միջին տեսակարար ջերմությունը չոր և մոխիրազերծ զանգվածի առումով 20 ° C-T միջակայքում (T ^ 200 ° C) կարելի է հաշվարկել բանաձևով

Cy = 0,219+28,32-10~4 (7°+5,93-104G, կկալ/(կգ-°C), (VI.1)

Tde d° - խեժի ելք, % չոր օրգանական նյութերի վրա; T - ջերմաստիճան, °C:

Հանքային ներդիրների և ազատ խոնավության ազդեցության վերլուծությունը շագանակագույն ածուխների ջերմային հզորության վրա հեղինակներին թույլ է տվել ստանալ ընդհանրացված կախվածություն, որը վավեր է մինչև 200 ° C ջերմաստիճանի դեպքում.

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

Որտեղ Ts7r - աշխատանքային խոնավություն; Ac - ածուխի մոխրի պարունակությունը,%.

Քանի որ Է. Ռամլերը և Ռ. Շմիդտը ջերմային հզորությունը որոշելու համար օգտագործեցին խառնման մեթոդը, որը, ինչպես նշվեց վերևում, զգալի ժամանակ է պահանջում համակարգի ջերմաստիճանը կայունացնելու համար, բնականաբար, դրանց արդյունքները որոշակիորեն տարբերվում են դինամիկ ջեռուցման ընթացքում ստացված տվյալներից:

Այսպիսով, օրինակ, բանաձևից (VI.!) հետևում է, որ 20-200 ° C միջակայքում միջին ջերմային հզորությունը գծայինորեն աճում է ջերմաստիճանի բարձրացման հետ: Այս եզրակացությունը հակասում է A. A. Agroskin et al.-ի կողմից ստացված արդյունքներին տարբեր հանքավայրերից կենցաղային շագանակագույն ածուխների խմբի ջերմային հզորությունը որոշելիս: Որոշումները կատարվել են դիաթերմիկ կեղևի մեթոդի համաձայն՝ չոր նմուշներով, որոնք նախապես մանրացված են մինչև 0,25 մմ-ից պակաս մասնիկի չափը մաքրված ազոտի շարունակական հոսքում՝ 10°C/րոպե տաքացման արագությամբ: Արդյունքները կապված են նմուշի ընթացիկ զանգվածի հետ.

Ուսումնասիրված նմուշների բնութագրերը տրված են աղյուսակում:

VI. 1, իսկ նկ. 26 ցույց է տալիս արդյունավետ ջերմային հզորության կախվածությունը ջերմաստիճանից:

20-ից մինչև 1000 ° C ջերմաստիճանի բոլոր կորերը ունեն նմանատիպ բնույթ և միայն մի փոքր տարբերվում են՝ 96

О 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

Ջերմաստիճանը, ° С

Բրինձ. 26. Որոշ հանքավայրերի շագանակագույն ածուխների արդյունավետ ջերմունակության ջերմաստիճանային կախվածությունը.

1-4 - ավանդներ, համապատասխանաբար, Իրշա-Բորոդնսկոե, Բերեզովսկոյե, Գուսնոզեր-

Սկոե, Յովո-Դմիտրովսկոե

Դրանք բաժանվում են միմյանցից՝ ըստ ջերմային հզորության բացարձակ արժեքների։ Կորերի վրա դիտված առավելագույն և նվազագույն չափերը համապատասխանում են նույն ջերմաստիճաններին: 20 ° C ջերմաստիճանում արդյունավետ ջերմային հզորությունը, որը համընկնում է իրականի հետ, տարբեր ածուխների համար փոխվում է 0,27-0,28 կկալ / (կգ - ° C) սահմաններում, ինչը լավ համընկնում է բանաձևերի (VI. 1) և ստացված արդյունքների հետ: (VI .2):

Աղյուսակ VI.!

Արդյունավետ ջերմային հզորության գծային փոփոխությունը (տես նկ. 26) տեղի է ունենում միայն 20-120°C միջակայքում: Ջերմաստիճանի բարձրացման հետ նկատվում է ջերմային հզորության ավելի կտրուկ աճ՝ հասնելով առավելագույնին 200°C-ում, որը հավասար է 0,47-ի: -■

0,49 կկալ/(կգ-°C): Այս առաջին էնդոթերմային առավելագույնը պայմանավորված է կապված խոնավության հեռացմամբ և օրգանական զանգվածի պիրոլիզի ռեակցիաների սկիզբով, որոնք ընթանում են ջերմության կլանմամբ: Երկրորդ էնդոթերմային առավելագույնը՝ 0,42-0,49 կկալ/(կգ-°C) տեղի է ունենում մոտ 550°C ջերմաստիճանում, ինչը վկայում է օրգանական զանգվածի քայքայման և հանքային կեղտերի մի մասի քայքայման էնդոթերմային ռեակցիաների գերակշռության մասին։ . Հատկանշական է, որ բացարձակ արժեքով ամենամեծը էնդոթերմիկը՝ 7 Զախ. 179 97 Այս գագաթները բնորոշ են Նովո-Դմիտրովսկոե հանքավայրի ածխին, որը տարբերվում է այլ ածուխներից ցնդող նյութերի բարձր ելքով։

Հետագա տաքացումը մինչև 1000°C հանգեցնում է ջերմային հզորության աստիճանական նվազմանը մինչև 0,07-0,23 կկալ/(կգ-°C)՝ կոքսային կառուցվածքի ձևավորման էկզոթերմիկ ռեակցիաների առաջացման պատճառով:

Արդյունավետ ջերմունակության փոփոխության կորերի համեմատությունը (տես նկ. 26) շագանակագույն ածխի ջերմագրական ուսումնասիրության տվյալների հետ նույնպես բացահայտում է որոշ անհամապատասխանություններ: Դրանցից ամենակարևորը 700–715°C ջերմաստիճանում երրորդ էնդոթերմիկ նիկի ջերմագրամների վրա առկա է էնդոթերմիկ էֆեկտի վրա, քանի որ Սեֆը այս միջակայքում մնում է իրական ջերմային հզորությունից ցածր: Արդյունավետ ջերմունակության նման տատանումների պատճառը, ի դեպ, նկատվում է նույնիսկ ավելին բարձր ջերմաստիճաններկայանում է կոքսի կառուցվածքի առաջացման բարդ բնույթի մեջ։

Հետազոտված բոլոր ածուխների իրական (հավասարակշռային) ջերմունակությունը ջերմաստիճանի բարձրացման հետ միապաղաղ աճում է (Աղյուսակ VI.2): Նովո-Դմիտրովսկի հանքավայրի շագանակագույն ածուխի իրական ջերմային հզորության ավելի ցածր արժեքները, համեմատած այլ ածուխների ջերմային հզորության, բացատրվում են դրա բարձր մոխրի պարունակությամբ:

Ընդհանուր ջերմային ազդեցությունը [էջանիշ. (VI.3)] պիրոլիզի ռեակցիաները` համաձայն (1.13) և (1.14) բանաձևերի, որոշվում են արդյունավետ և սահմանափակ տարածքների տարբերությամբ.

Աղյուսակ VI.2

Շագանակագույն ածուխների իրական ջերմային հզորությունը Ծննդավայր Ջերմաստիճանը, Բերեզովսկոե Գուսինո-օզերսկոե Դմիտրովսկոե Բորոդինո Նշում. Համարիչը kJ / «kg K է, հայտարարը kcal / (kg ■ ° C): Աղյուսակ U1.3 Շագանակագույն ածխի պիրոլիզի ռեակցիաների ընդհանուր ջերմային ազդեցությունը 20-1000 ° C միջակայքում, տաքացման արագությունը 10 ° C / րոպե

Պիրոլիզի ջերմային ազդեցությունը

Դաշտ

իրական ջերմային հզորություն: Այս դեպքում իրական ջերմային հզորության կորի տակ գտնվող տարածքը բնութագրում է էկզաջերմությունը, իսկ այս կորի վերևում գտնվող տարածքը բնութագրում է պիրոլիզի ռեակցիաների էնդոթերմիկությունը:

Դարչնագույն ածուխների փոխակերպման աճով վերջիններիս ջերմունակությունը նվազում է (նկ. 27):

VII. ԱԾուխներ ԵՎ ԱՆՏՐԱՑԻՏՆԵՐ

Այս ածուխները ֆիզիկական և տեխնոլոգիական հատկություններով պինդ հանածո վառելիքի չափազանց լայն տեսականի են, որոնք բնութագրվում են սկզբնական նյութի փոխակերպման տարբեր, բայց համեմատաբար բարձր աստիճանով:

Ածխի ջերմունակությունը կախված է մետամորֆիզմի աստիճանից (տե՛ս գլ. II1.1), առաջացման պայմաններից, մոխրի պարունակությունից, խոնավությունից և մի շարք այլ գործոններից, որոնց ազդեցությունը կքննարկվի հաջորդ գլխում։

Այս բաժինը տրամադրում է տեղեկատու տվյալներ որոշ ավազաններից բիտումային ածուխների իրական և արդյունավետ ջերմային հզորության վերաբերյալ չափավոր ջերմաստիճաններում, ինչպես նաև ջերմային տարրալուծման ժամանակ: