泥炭テーブルの比熱容量。 木材の熱的性質
木材の熱を吸収する能力は、熱容量によって特徴付けられます。 尺度として、比熱容量 c が使用されます。これは、重さ 1 kg の木材を 1 ℃で加熱するのに必要な熱量です。比熱容量の寸法は、国際単位系 SI- で kcal / kg x deg です。 j / kg x 度
世界の石炭埋蔵量の推定値は大きく異なります。 この回収可能な石炭のうち、中国が約43％、米国が17％を占め、 ソビエト連邦- 12%、南アフリカ - 5%、オーストラリア - 4%。 一方で、米国、中国、インド、コロンビア、オーストラリアなどの石炭産業の動向。
解決策を探して特定のエンジンにターボ過給を適応させるには、出力を増やす方法と消費量を減らす方法の 2 つがあります。 それはターボ過給から特定のエンジンへの適応を検討することであり、主に非常に正確な目標を持って特定の問題に対する解決策を見つけることになります。 エンジン開発者の問題は、ユーザー、つまりそれを使用する人の問題と同じではありませんが、短期的または中期的にすべての問題を認識したり評価したりすることは論理的に不可能です。
0 ～ 100°の温度範囲内で、完全に乾燥した木材の比熱容量は 0.374 ～ 0.440 kcal/kg x deg で、平均で 0.4 kcal/kg x deg です。 水の比熱容量 (1.0 kcal/kg x deg) により、木材の熱容量は湿ると増加します。 より多くの熱容量完全に乾燥した木材。 正の温度 (0°C 以上) では、負の温度よりも湿度の影響が顕著になります。たとえば、温度 + 20° で湿度が 10% から 120% に増加すると、熱容量は 70% 増加します。 %; 同じ制限内で湿度が変化しても、温度が -20°C の場合、熱容量は 15% しか増加しません。 これは、氷の熱容量が低い (0.5 kcal/kg x deg) ことで説明されます。
この点に関しては、次のような正反対の 2 つの方法があります。 この旅の始まりは、容積式コンプレッサーを使用したコンクリートのオーバーフィードでした。 熱機関の製造業者または製造業者の場合、既存のエンジンが存在し、ターボチャージャー アセンブリがはるかに大きな排気量のエンジンと同等の出力を生成できる場合。
より大きな出力を達成するために、大気または自然吸気エンジン、容積式コンプレッサー、およびターボチャージャーが利用可能です。 数年前、エンジンはスポーティなだけでなく、熱交換器やインタークーラーによる圧縮空気冷却を使用するなど、2 つのテクノロジーを使用して大規模なシリーズで生産されていることがわかりました。 近い将来、短期的には電子エンジンとターボ制御コンポーネントの開発がさらに進み、機械的、熱力学的、全体的な体積性能が向上するでしょう。
例 1. 図の図を使用して決定します。 42 t=20°、湿度 60% における木材の熱容量。 特定の温度に対応する垂直線が、特定の湿度の水平線と交差する点は、0.66 の傾斜線の曲線にあります。 したがって、与えられた条件下での木材の比熱容量は 0.66 kcal/kg x deg となります。
ターボチャージャーは、たとえばディーゼル サイクル エンジンにおいて、排気ガスによって駆動されるタービンによって駆動されるコンプレッサーを介して加圧された吸気を燃焼室に強制的に送り込む装置です。
ターボ エンジンは論理的により高い平均圧力に耐える必要があり、ピストン、ロッド、クランクシャフトはより高い機械的ストレスにさらされます。 燃費のレベルに関しては、 ここ数年この点での進化と新しい解決策の模索により、大きな利益が得られました。
例 2. t = -10°、湿度 80% における冷凍木材の熱容量を求めます。 -10°に相当する点 (温度軸のゼロの左側) を通り、湿度 80% に相当する水平線と交差するまで垂直線を描きます。 交点は、2 本の傾いた直線 0.50 と 0.55 の間にあります。 これらの線から点の位置を目視で推定すると、示された状態の木材の比熱容量は 0.52 kcal/kg x deg に等しいことがわかります。
設計者にとって、既存のエンジンにターボチャージャーを組み立てると、より大排気量の自然吸気エンジンを組み立てる場合とほぼ同様の性能が達成できることを考慮することが重要です。 大きな利点は、コストのかかる研究を回避できることと、大量生産における組み立ての作業速度が向上することです。
排気マニホールドは、コンプレッサーの良好な性能を得るために、タービンの良好な性能に対応する必要があります。 過給機の選択については、過給するエンジンの排気量に応じて、各メーカーが用意する過給機の範囲内で最も特性に適したものを選択する必要があります。 コンプレッサーとタービンの間に存在するこの適応は、エンジンとターボチャージャーのアセンブリレベルにまで遡ります。
木の熱伝導率
熱伝導率は木材の熱を伝導する能力を決定し、熱伝導率係数 λ によって特徴付けられます。これは、面積 1 m2、厚さ 1 m の平らな壁を、1 時間の間に通過する熱量です。壁の両側の温度差 1 °C。熱伝導率寸法 kcal/m h x deg)、または SI システムでは、w/m。 x度 木材は多孔質な構造のため、熱伝導率が低くなります。 密度が増加すると、木材の熱伝導率が増加します。 同じ温度における水の熱伝導率は空気の熱伝導率の 23 分の 1 であるため、木材の熱伝導率は湿度に強く依存し、湿度が高くなると熱伝導率も増加します。 温度が上昇すると木材の熱伝導率が増加しますが、湿った木材ではこの増加がより顕著になります。 木材の繊維に沿った熱伝導率は、繊維全体に沿った熱伝導率よりもはるかに高くなります。
課題はまず、コンプレッサーが良好な性能領域で動作できるように、排気ガス流量を良好なタービン性能に適合させることです。 タービンがバイパス システムで動作するように、コンプレッサーの圧力領域に優先順位を設定する必要があります。
自動車ターミナルや機器工場には、商用エンジンに適合するキットがあり、これがないとターボが適切に動作できません。 これらのキットには、特に次のものがあります。 複数の排気マニホールドまたは排気マニホールド、およびコンプレッサーへのフランジ接続。 排気システムへの接続パイプを備えたバイパスバルブ。 安全弁吸気回路内。 新設計のモーターピストン。
繊維を横切る平面では、熱伝導率も方向に依存し、半径方向 λ R と接線方向 λ t 方向の熱伝導率の関係は岩石ごとに異なります。 この比率の値は、髄線の量と晩材の含有量に影響されます。 多数の髄光線を持つ種 (オーク) では、λr>λ g。 で 針葉樹の種コア光線の量は少ないが、晩材 (カラマツ) の割合が高く、λ t >λ r です。 年層の構造が均一で短髄条が比較的少ない落葉樹種や他の針葉樹種では、λr は λt とほとんど変わりません。
コンプレッサーのOリング。 中央クランクケースアセンブリ。 熱保護カバー。 タービンシールリング。 特殊なタービン潤滑。 その他の技術コンポーネントには、熱交換器または「インタークーラー」が含まれます。 エンジンの潤滑と冷却が改善されました。 電子機器を使用した監視の可能性を伴う、さまざまな段階でのエンジンパラメータの測定および制御または監視。
ターボチャージャーは、エンジンとターボブロックのアセンブリとして、常に熱エンジンにおいて新たな応用段階にあることがわかります。 これは論理的にはスポーツエンジンや競争力のあるエンジンに関連しています。 ディーゼルエンジンでは、より多くのディーゼル燃料を燃焼させるために、 大量空気。 1 - 加圧された空気。 2 - 排気ガス。 3 - 空気取り入れ口。 4 - 出口を出る。
密度に応じた木材の熱伝導率の変化を考慮した係数 K p の値
| 条件付き密度、kg 1m 3 | Kr | 条件付き密度、kg 1m 3 | Kr |
| 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 |
テーブル内 木材の条件付き密度を考慮した係数の値が与えられます。 すべての品種の繊維を横切る接線方向の係数 Kx は 1.0 に等しく、半径方向の係数 Kx は 1.15 とされます。 繊維に沿った針葉樹および散在維管束種の場合 - 2.20、環状維管束種の場合 - 1.60。
炭素は自然界に、遊離状態でも結合状態でも豊富に存在します。 遊離炭素は多数の種類に存在し、天然石炭の名の下に収集されます。 ダイヤモンドとグラファイト - 純粋またはほぼ純粋な炭素。 燃料として使用される燃料には多かれ少なかれカーボンや異物が混入しています。
あらゆる形態において、炭素はその持続性によって区別されます。 アーク温度でのみ蒸発が始まります。 白金や鋳鉄などの一部の溶融金属にのみ溶解します。 結晶化すると、ダイヤモンドとグラファイトという 2 つの同素体形態になります。 アモルファスカーボンはその吸収能力によって区別されます。
例。 温度 50°C、湿度 70% で、樺の繊維に沿った熱伝導率を測定します。 図の図によると、 43 では、指定された状態の木材の熱伝導率の公称値は 0.22 kcal/m x h x deg であることがわかります。 表によると 19 カバノキの条件付き密度 p cond = 500 kg/m 3 を決定します。 表によると 20 係数 K P = 1.22 の値がわかります。 この場合の K x 係数の値は 2.20 です。
炭素は地殻には豊富ではありませんが、人体では 2 番目に豊富な元素です。 これは動物や植物のすべての組織で水素や酸素と結合して発生し、またその地質学的誘導体である石油や木炭でも発生し、主に炭化水素の形で水素と結合します。 酸素と結合して、大気中には二酸化炭素として存在し、岩石中には炭酸塩や石灰石などの形で存在します。 自由状態では、元素の 2 つの異方性形態であるダイヤモンドとグラファイトのように、少量で発生します。
木材の熱拡散率
熱拡散率は、木材が体積全体の温度を均一にする能力を決定します。 熱拡散係数 あ非定常熱プロセス (加熱、冷却) 中の体内の温度伝播速度を特徴づけます。 その寸法は m 2 / h、または SI 系では m 2 / 秒です。 3 つの主要な熱物理特性の間には次の関係があります。 a =λ/ 結婚した
基本的な炭素鉱石。 ダイヤモンド黒鉛 無煙炭 石炭または石炭 褐炭泥炭。 。 硬度、輝き、美しさにおいて最も貴重なダイヤモンド 貴重な石。 このため、鉱物学者や結晶学者は古くからその特性の研究に注目してきました。 産業的にも大きな関心を集めています。
ダイヤモンドは純粋な炭素であり、場合によっては金属酸化物が混合されており、鉱物が燃焼すると灰が残ります。 ダイヤモンドは、立方体、八面体、菱形十二面体、角錐立方体、斜面体、四面体などの立方晶系で結晶化します。 多くの場合、宝石状の結晶に現れます。 最も一般的なグループの 1 つは、角度を付けて相互貫入し切頭された 2 つの四面体であり、八面体の外観を与え、多くの場合、腐食したエッジ、曲がった面、ポンピングされた面を備えた変形した結晶です。
熱拡散率は主に木材の含水量と、程度は低いですが温度に依存します。 湿度が上昇すると、木材の熱拡散率が低下します。 これは、空気の熱拡散率が水の熱拡散率よりもはるかに大きいという事実によって説明されます。 図では図。 図 44 は、松材の 3 方向の熱拡散率に対する湿度の影響を示しています。 さらに、この図は、繊維に沿った熱拡散率が繊維全体よりもはるかに大きく、半径方向と接線方向の熱拡散率の差が非常に小さいことを示しています。 温度が上昇すると、木材の熱拡散率が増加します。 木材の密度が高くなるほど、熱拡散率は低くなります。
励起結晶は、小さい場合には球状の外観を持ち、ガリンピロでよく知られています。 ダイヤモンドは非常に強いアダマンタインの輝きを持ち、特徴的で紛れもない輝きを持っています。 とても 高率屈折、2、通常、純粋な場合は無色透明です。 ただし、金属酸化物の存在下では、わずかに青、黄色、ピンク、または緑色に着色される場合があります。 場合によっては、炭素質の品種や乳棒など、色が濃く、黒色の場合もあります。
この性質が結晶化によって変化するのが蓄光鉱物です。 ダイヤモンドは鉱物の中で最も硬い物質で、硬度はモース硬度 10 です。 ビーズやカーボネートなどの一部の種類は、通常のダイヤモンドよりもさらに複雑です。 ダイヤモンドの作業には劈開計画があり、作業が容易になります。
木材の温度変形
木材の熱変形は、線膨張係数 a (1℃加熱時の単位長さの変化) によって特徴付けられます。木材の場合、これは小さく、繊維に対する方向に依存します。 熱による膨張は繊維に沿って最も小さく、繊維全体で接線方向に最も大きくなります。 木目に沿った木材の線膨張係数は、木目全体の 7 ～ 10 分の 1 です。 熱による繊維に沿った木材の線膨張はわずかであるため、実際にはこの現象を無視することができます (熱接合の拒否)。
ダイヤモンドは非常に脆い鉱物であり、かつては硬度と混同されていました。 比重3.6、コンコイドフラクチャー。 酸化炎で加熱され、ゆっくりと燃えます。 酸素の存在下での極度の熱によって引き起こされる火傷。 酸やアルカリには溶けません。
主な種類は次のとおりです。ダイヤモンド、ヒアリン、さまざまな色の宝石で、すべての宝石の中で最も人気があります。 ビーズ、型に入った非晶質または半結晶化した品種。 球状の繊維仕上げ構造。 炭酸塩、黒いダイヤモンドまたは乳棒、不透明な種類、結晶構造を持つ破片、時には多孔質で通常のダイヤモンドより硬い。
泥炭は、条件付きでのみ固体の可燃性化石として分類できますが、地質学的観点からは腐植石クラスの最も新しい代表です。 芳香核と複雑な官能基を含む広く分岐した周辺鎖がわずかに縮合していることが、泥炭の熱容量が他のヒューマイトの熱容量に比べて非常に高い理由となっています。
ダイヤモンドは一次および二次起源の堆積物で発見されました。 起源は、インドが笑っている噴火母岩から得られるのが主なペグマタイトです。 ダイヤモンドが最も多く産出される地域である南アフリカでは、母岩はキンバーライトと呼ばれる噴出する橄欖岩のグループであり、そこからダイヤモンドが直接得られます。
ブラジルでは、鉱床は通常二次起源のものです。 ダイヤモンドは、砂利砂利または「ゾウムシ」と同様に、すでに半固結していて「グループピアラ」と呼ばれる、川の砂利や砂、または高い砂利から取り出されます。 ダイヤモンドの研究は常に最も初歩的なプロセスを使用して行われてきました。 金採掘者は、通常ダイヤモンドに付随する「衛星」または鉱物に導かれてダイヤモンドの川に下り、「大釜」で川底に掘られた大きな穴を探します。 ダイヤモンドの範囲として認識され、水漏れが発生し、砂や砂利が乾燥するまで探査されます。
勉強 熱物性泥炭はまだ適切に開発されていません。 室温で完全に乾燥した泥炭の場合、それは 0.47 ～ 0.48 kcal/(kg-°C) であり、泥炭の種類 (高湿原、移行地帯、低地) と分解の程度にわずかに依存することが知られているだけです。
泥炭の特徴は、湿度が非常に高いことです。 湿度が増加すると、泥炭の熱容量が増加します。 泥炭中の水の大部分 (90% 以上) は非結合または弱い結合の形であり、したがってその熱容量は 1 kcal/(kg-°C) に近いことが確立されているため、湿った泥炭の比熱容量は泥炭は次の式を使用して計算できます。
統合切断ではプロセスが若干異なります。 小川の水をかけて岩石を柔らかくし、ダイヤモンドを探します。 まず第一に、大きな木の板のようなもの、またはその中に砂利を入れて流水に混ぜたものが使用され、その輝きによってダイヤモンドを検出しやすくなりました。 その後、「スクリーン」、「メサ」、「カヌー」が導入されました。
通常、ダイヤモンドの近くの砂利で見つかる鉱物である衛星は、もちろん、彼と同じ石からできています。 主なダイヤモンド生産国は、南アフリカ、ガーナ、アンゴラ、ガイアナ、ブラジルです。 ブラジルで最も豊富なダイヤモンドはパラナとマトグロッソです。 これらの州のうち、主な州はミナス ジェライス州で、ディアマンティフェロの大きな地域が 2 つあります。
Cy=0.475^1----- + kcal/(kg-℃), (V.1)
ここで、Wp は泥炭の総水分含有量 (総質量に対する %) です。
泥炭のサーモグラフィー研究により、顕著な吸熱効果の存在が明らかになり、その最大値は 170 ～ 190 °C の温度で発生します。 250 °C を超える温度では、熱の放出に伴って泥炭の熱化学変化が起こり、これは最も顕著です。 270 ～ 380 °C および 540 ～ 580 °C の範囲です。同様の状況、つまり 1 つの吸熱最大値と 2 つ以上の発熱最小値が木材の熱分解プロセスでも観察されます (第 XIII 章を参照)。これは遺伝的要因によって完全に説明されます。オブジェクトの近接性。
V. 茶色の石炭
褐炭は貴重なエネルギーおよび技術原料であるという事実にもかかわらず、その熱物理的特性は最近まで体系的に研究されていませんでした。
比較的変成度の低い分子構造、特に凝縮核部分の発達が不十分であり、周辺基に重ヘテロ原子が多く含まれているため、褐炭の熱容量は、たとえわずかに変成した瀝青炭の熱容量よりも大幅に高くなります。表III.1を参照)。
E. ラムラーと R. シュミットのデータによると、11 種類の褐炭の研究結果に基づいており、褐炭の平均比熱容量は、20°C ～ T(T^ 200℃）は式に従って計算できます
Cy = 0.219+28.32-10~4(7°+5.93-104G、kcal/(kg-°C)、(VI.1)
Td° - 樹脂収率、乾燥有機質量に対する%; T - 温度、℃。
鉱物介在物と自由水分が褐炭の熱容量に及ぼす影響を分析した結果、著者らは 200℃ までの温度で有効な一般化された依存性を導き出すことができました。
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Ts7r が湿気を作用させる場所。 As - 石炭の灰分、%。
E. ラムラーと R. シュミットは熱容量を決定するために混合法を使用しましたが、前述したように、システムの温度を安定させるにはかなりの時間を必要とするため、当然のことながら、彼らが得た結果は動的加熱中に得られたデータとは多少異なります。 。
したがって、例えば、式(VI.!)から、20〜200℃の範囲では、平均熱容量は温度の上昇とともに直線的に増加することがわかります。 この結論は、A.A. アグロスキンと彼の同僚がさまざまな鉱床から得た国内褐炭グループの熱容量を測定したときに得た結果と矛盾します。 測定は、精製窒素の連続流中、10℃/分の加熱速度で0.25mm未満の粒径に予め粉砕した乾燥サンプルを用いて、透熱シェル法を使用して実施した。 結果はサンプルの現在の質量に関連しています -
研究したサンプルの特性を表に示します。
VI. 1、および図。 図 26 は、実効熱容量の温度依存性を示しています。
20 ～ 1000 °C の温度範囲のすべての曲線は同様の性質を持ち、わずかに異なるだけです - 96
О 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
温度、℃
米。 26. いくつかの鉱床からの褐炭の有効熱容量の温度依存性:
それぞれ 1 ～ 4 フィールド、Irsha-Borodnnskoye、Berezovskoye、Gusnoozer-
スコエ、ヨヴォ・ドミトロフスコエ
それらは熱容量の絶対値によって互いに区別されます。 曲線上で観察される最大値と最小値は同じ温度に対応します。 20°C では、実際の熱容量と一致する有効熱容量は、石炭ごとに 0.27 ～ 0.28 kcal/(kg-°C) の範囲で変化します。これは、式 (VI) から得られた結果とよく一致しています。 .1)および(VI.2)。
表Ⅵ！
有効熱容量の直線的な経過（図 26 を参照）は、20 ～ 120 ℃の範囲でのみ発生します。温度が上昇すると、熱容量の急激な増加が観察され、200 ℃ で最大 0.47-■ に達します。
0.49 kcal/(kg-℃)。 この最初の吸熱最大値は、結合水分の除去と、熱の吸収に伴って起こる有機物の熱分解反応の開始によるものです。 2 番目の吸熱最大値 0.42 ～ 0.49 kcal/(kg-°C) は約 550°C の温度で発生します。これは、有機物の破壊と一部の鉱物不純物の分解による吸熱反応が優勢であることを示しています。 絶対値が最大のものが吸熱性であることが特徴です - 7 Zak。 179 97 ピークはノボ・ドミトロフスコエ鉱床からの石炭の特徴であり、揮発性物質の収率が高いという点で他の石炭とは異なります。
さらに 1000℃まで加熱すると、コークス構造の形成による発熱反応の発生により、熱容量が 0.07 ～ 0.23 kcal/(kg-℃) まで徐々に減少します。
有効熱容量変化曲線 (図 26 を参照) を褐炭のサーモグラフィー研究からのデータと比較すると、いくつかの不一致も明らかになります。 それらの中で最も重要なのは、700 ～ 715 °C の温度でのサーモグラムに 3 番目の吸熱ニックが存在することです。SEf(T) 曲線 (図 26 を参照) では、示された温度で、吸熱性ニックの相対的な増加が見られます。ただし、この範囲の SEf は真の熱容量より低いままであるため、吸熱効果として考慮すべきではありません。 ちなみに、実効熱容量がこのように変動する理由は、 高温、コークス構造の形成の複雑な性質にあります。
研究したすべての石炭の真の (平衡) 熱容量は、温度の上昇とともに単調に増加します (表 VI.2)。 他の石炭の熱容量と比較して、ノボ・ドミトロフスコエ鉱床からの褐炭の真の熱容量の値が低いことは、その高い灰分含有量によって説明されます。
総熱影響 [表. (VI.3)] 式 (1.13) および (1.14) による熱分解反応は、有効領域と領域によって制限される領域の差によって決まります。
表 VI.2
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褐炭の真の熱容量
注記。 分子 - kJ/"kg K、分母 - kcal/(kg ■ °C)。 表 U1.3 加熱速度 10°C/min、20 ～ 1000°C の範囲における褐炭熱分解反応の総熱影響 |
熱分解の熱効果
分野
真の熱容量。 この場合、真の熱容量曲線の下に位置する領域は発熱性を特徴付け、この曲線より上の領域は熱分解反応の吸熱性を特徴付けます。
褐炭の転化率が増加するにつれて、褐炭の熱容量は減少します（図 27）。
VII. 石炭と無煙炭
これらの石炭は、物理的および技術的特性の点で非常に広範囲の固体可燃性鉱物を表し、出発物質の変化はあるが比較的高度に変化することを特徴とします。
硬炭の熱容量は、変成の段階 (II1.1 章を参照)、埋設条件、灰分、湿度、およびその他の多くの要因に依存します。その影響については次の章で説明します。
このセクションでは、中程度の温度および熱分解過程におけるいくつかの盆地からの石炭の実際の有効熱容量に関する参考データを提供します。