나무의 열적 특성. 토탄의 열물리적 특성 연구
구체적이지는 않지만 일반적으로 수용되는 물리적 의미에서 총 열용량은 물질이 가열되는 능력입니다. 적어도 그것이 열물리학에 관한 어떤 교과서라도 우리에게 알려주는 것입니다. 고전적인 정의열용량(정확한 공식). 사실 이것은 흥미로운 물리적 특징입니다. 일상 생활에서 우리에게 거의 알려지지 않은 "동전의 이면". 외부에서 열이 공급될 때(가열, 예열) 모든 물질이 열에 동등하게 반응하는 것은 아닙니다( 열에너지) 다르게 가열합니다. 열 에너지를 수용, 수용, 보유 및 축적(축적)하는 PEAT의 능력을 PEAT의 열용량이라고 합니다. 그리고 이탄 습지 자체의 열용량은 이탄 연료의 열물리적 특성을 설명하는 물리적 특성입니다. 동시에 다양한 적용 측면에서 구체적인 실제 사례에 따라 우리에게 중요한 것이 하나 있을 수 있습니다. 예: 열을 받는 물질의 능력 또는 열 에너지를 축적하는 능력 또는 그것을 유지하는 "재능". 그러나 약간의 차이에도 불구하고 물리적 의미에서 우리가 필요로 하는 특성은 이탄 습지의 열용량으로 설명됩니다.
기본적 성격의 작지만 매우 "불쾌한 걸림돌"은 가열 능력, 즉 이탄 습지의 열용량이 다음과 직접적인 관련이 있다는 사실에 있습니다. 화학적 구성 요소, 물질의 분자 구조뿐만 아니라 그 양(무게, 질량, 부피)도 포함합니다. 이 "불쾌한" 연결로 인해 이탄 연료의 총 열용량이 물질의 물리적 특성이 너무 불편해집니다. 하나의 측정된 매개변수가 "두 가지 다른 것"을 동시에 설명하기 때문입니다. 즉, PEAT의 열물리적 특성을 실제로 특성화하지만 "지나가면서" 양도 고려합니다. "높은" 열 물리학과 "보통" 양의 물질(이 경우에는 토탄 습지)이 자동으로 연결되는 일종의 통합 특성을 형성합니다.
글쎄, "부적절한 정신"이 분명히 추적되는 이탄 습지의 열 물리학 적 특성이 왜 필요한가요? 물리학의 관점에서, 이탄 연료의 총 열용량(가장 서투른 방식으로)은 이탄 습지에 축적할 수 있는 열 에너지의 양을 설명할 뿐만 아니라 "지나가면서 우리에게 알려주기 위해" PEAT의 양. 이탄 연료의 명확하고 이해하기 쉽고 안정적이며 정확한 열 물리학 적 특성이 아닌 부조리로 판명되었습니다. 실제적인 열물리학적 계산에 적합한 유용한 상수 대신에 PEAT가 받는 열량과 토탄 습지의 질량 또는 부피의 합(적분)인 부동 매개변수가 제공됩니다.
물론 그러한 "열정"에 감사드립니다. 그러나 이탄 연료의 양은 제가 직접 측정할 수 있습니다. 훨씬 더 편리한 "인간" 형태로 결과를 얻었습니다. PEAT의 총 열용량에서 복잡한 공식을 사용하여 수학적 방법 및 계산으로 PEAT의 양을 "추출"하는 것이 아니라 그램(g, g), 킬로그램(kg) 단위의 중량(질량)을 찾고 싶습니다. , 톤(t), 입방체(입방 미터, 입방 미터, m3), 리터(l) 또는 밀리리터(ml). 특히 이후 똑똑한 사람오래 전에 이러한 목적에 매우 적합한 측정 도구를 생각해 냈습니다. 예: 저울 또는 기타 장치.
특히 매개변수의 "성가신 것은 떠다니는 성질"입니다: 토탄 습지의 총 열용량. 그의 불안정하고 변화무쌍한 "기분". "1회 제공량 또는 복용량"을 변경하면 PEAT의 열용량이 즉시 변경됩니다. 더 많은 양이탄 습지, 물리량, PEAT의 열용량의 절대값 - 증가합니다. 이탄 연료의 양이 적을수록 이탄 습지의 열용량이 감소합니다. "불명예" 일부가 밝혀졌습니다! 다시 말해서, 우리가 "가진" 것은 결코 PEAT의 열물리적 특성을 설명하는 상수로 간주될 수 없습니다. 그리고 양(무게, 토탄의 질량, 부피)에 대한 "참조" 없이 이탄 연료의 열 특성을 특성화하는 명확하고 일정한 참조 매개변수를 "가지는" 것이 바람직합니다. 무엇을 할까요?
이것은 매우 간단하지만 "매우 과학적"인 방법이 우리를 구출하는 곳입니다. 그것은 집행관 "ud.-specific"뿐만 아니라 물리량, 그러나 고려 사항에서 물질의 양을 제외하는 것과 관련된 우아한 솔루션입니다. 당연히 "불편하고 불필요한" 매개변수: 이탄 습지의 질량 또는 PEAT의 부피를 전혀 배제할 수 없습니다. 적어도 토탄 연료가 없다면 "토론의 주제" 자체가 없을 것이기 때문입니다. 그리고 물질이 있어야 합니다. 따라서 우리는 단위로 간주될 수 있는 이탄 지대의 질량 또는 부피에 대해 몇 가지 기존 표준을 선택합니다. PEAT의 무게에 대해 실제 사용에 편리한 이러한 이탄 연료의 질량 단위는 1kg (kg)으로 밝혀졌습니다.
이제 우리는 1킬로그램의 PEAT를 1도 가열하며, 이탄 연료를 1도 가열하는 데 필요한 열량(열 에너지)은 올바른 물리적 매개변수입니다. 열물리적 특성 PEAT. 이제 우리는 다음을 설명하는 특성을 다루고 있습니다. 물성토탄 습지의 물질이지만, 그 양에 대해 "추가로 알려주지" 않습니다. 편안한? 아무 말이 없다. 완전히 다른 문제입니다. 그건 그렇고, 이제 우리는 이탄 연료의 총 열용량에 대해 이야기하고 있지 않습니다. 모든 게 바뀌었다. 이것은 때때로 다르게 불리는 이탄의 특정 열용량입니다. 어떻게? 이탄의 질량 열용량. 특정(박동) 및 질량(m) - 이 경우 동의어.
1 번 테이블. 비열이탄(ud.). 토탄 습지의 질량 열용량. 이탄 연료에 대한 참조 데이터.
토탄은 조건부로 고체 화석 연료로만 분류될 수 있지만 지질학적으로 휴마이트 클래스의 가장 어린 대표자입니다. 복잡한 관능기를 포함하여 널리 분지된 주변 사슬인 방향족 핵의 미미한 축합은 다른 휴마이트의 열용량에 비해 토탄의 열용량이 매우 높은 이유입니다.
이탄의 열물리적 특성에 대한 연구는 아직 제대로 발전하지 못했습니다. 실온에서 절대적으로 건조한 토탄의 경우 0.47-0.48 kcal/(kg-°C)이며 토탄의 유형(습지, 과도기, 저지대)과 분해 정도에 약하게 의존한다는 사실만 알려져 있습니다.
토탄의 특징은 매우 높은 습도입니다. 습도가 증가하면 이탄의 열용량이 증가합니다. 토탄의 물(90% 이상)의 대부분은 결합되지 않거나 약하게 결합된 형태이며 따라서 열용량은 1kcal/(kg - °C)에 가깝습니다. 젖은 토탄의 열용량은 다음 공식으로 계산할 수 있습니다.
Cy=0.475^1----- + kcal/(kg-°C), (V.1)
여기서 Wp는 토탄의 총 수분 함량, 총 질량의 %입니다.
이탄에 대한 열화학적 연구는 상당한 흡열 효과의 존재를 나타내며, 최대 온도는 170-190°C입니다. 250°C 이상의 온도에서 이탄의 열화학적 변형은 열 방출과 함께 발생하며, 270-380 ° C 및 540-580 ° C의 범위. 유사한 그림 - 하나의 흡열 최대값과 둘 이상의 발열 최소값 -은 목재 열분해 과정에서도 관찰되며(XIII장 참조), 이는 다음으로 완전히 설명됩니다. 개체의 유전적 근접성.
V. 갈색 석탄
갈탄은 가치 있는 에너지 및 기술 원료임에도 불구하고 최근까지 갈탄의 열물리적 특성이 체계적으로 연구되지 않았습니다.
분자 구조의 상대적으로 낮은 전환율, 특히 발달이 덜 된 응축된 코어와 주변 그룹에 무거운 헤테로원자의 높은 함량으로 인해 갈탄의 열용량은 변성된 석탄의 열용량보다 훨씬 높습니다. 표 III.1 참조).
E. Rammler와 R. Schmidt의 데이터에 따르면 11개의 갈탄에 대한 연구 결과에 따르면 20°C-T(T ^ 200 ° C) 공식에서 계산할 수 있습니다
Cy = 0.219+28.32-10~4(7°+5.93-104G, kcal/(kg-°C), (VI.1)
Tde d° - 수지 수율, 건조 유기물에 대한 %; T - 온도, °C.
갈탄의 열용량에 대한 광물 내포물 및 자유 수분의 영향 분석을 통해 저자는 최대 200°C의 온도에서 유효한 일반화된 의존성을 도출할 수 있었습니다.
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어디서 Ts7r - 작동 수분; Ac - 석탄의 회분 함량, %.
E. Rammler와 R. Schmidt는 위에서 언급한 것처럼 시스템의 온도를 안정화하는 데 상당한 시간이 필요한 열용량을 결정하기 위해 혼합 방법을 사용했기 때문에 당연히 결과는 동적 가열 중에 얻은 데이터와 약간 다릅니다.
예를 들어, 공식 (VI.!)에서 20-200 ° C 범위에서 평균 열용량은 온도가 증가함에 따라 선형으로 증가합니다. 이 결론은 A. A. Agroskin et al.이 다양한 매장지에서 나온 가정용 갈탄 그룹의 열용량을 결정할 때 얻은 결과와 모순됩니다. 측정은 10°C/min의 가열 속도로 정제된 질소의 연속 스트림에서 0.25mm 미만의 입자 크기로 미리 분쇄된 건조 샘플을 사용하여 투열 쉘 방법에 따라 수행되었습니다. 결과는 샘플의 현재 질량과 관련이 있습니다.
연구된 샘플의 특성은 표에 나와 있습니다.
VI. 1 및 그림에서. 26은 온도에 대한 유효 열용량의 의존성을 보여줍니다.
20 ~ 1000 ° C의 온도 범위에서 모든 곡선은 유사한 특성을 가지며 약간만 다릅니다 - 96
О 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
온도, ° C
쌀. 26. 일부 매장지의 갈탄 유효 열용량의 온도 의존성:
1-4 - 각각 Irsha-Borodnskoye, Berezovskoye, Gusnnoozer-
스코예, 요보-드미트로프스코에
그들은 열용량의 절대 값에 따라 서로 분리됩니다. 곡선에서 관찰된 최대값과 최소값은 동일한 온도에 해당합니다. 20 ° C에서 실제 열용량과 일치하는 유효 열용량은 0.27-0.28 kcal / (kg - ° C) 내에서 다양한 석탄에 대해 변화하며 이는 공식 (VI. 1) 및 (VI .2).
표 VI.!
유효 열용량의 선형 변화(그림 26 참조)는 20-120°C 범위에서만 발생합니다. 온도가 증가함에 따라 열용량의 급격한 증가가 관찰되어 200°C에서 최대값인 0.47에 도달합니다. -■
0.49kcal/(kg-°C). 이 첫 번째 흡열 최대값은 결합된 수분의 제거와 열 흡수로 진행되는 유기물 열분해 반응의 시작 때문입니다. 0.42-0.49 kcal/(kg-°C)의 두 번째 흡열 최대값은 약 550°C의 온도에서 발생하며, 이는 유기 덩어리의 파괴와 미네랄 불순물의 일부 분해의 흡열 반응이 우세함을 나타냅니다. . 절대값이 최대 흡열 - 7 Zach가 특징입니다. 179 97 이 피크는 Novo-Dmitrovskoe 광상 석탄의 특징으로, 휘발성 물질의 높은 수율에서 다른 석탄과 다릅니다.
1000°C까지 더 가열하면 코크스 구조 형성의 발열 반응의 발생으로 인해 열용량이 0.07-0.23 kcal/(kg-°C)로 점진적으로 감소합니다.
유효 열용량의 변화 곡선(그림 26 참조)을 갈탄의 열화상 연구 데이터와 비교하면 일부 불일치가 드러납니다. 그 중 가장 중요한 것은 700–715°C의 온도에서 세 번째 흡열 닉의 열화상도에 존재한다는 것입니다. 흡열 효과는 이 간격의 Sef가 실제 열용량보다 낮게 유지되기 때문입니다. 그런데, 관찰된 유효 열용량의 이러한 변동에 대한 이유는 더 많은 경우에도 고온코크스 구조 형성의 복잡한 특성에 있습니다.
조사된 모든 석탄의 실제(평형) 열용량은 온도가 증가함에 따라 단조롭게 증가합니다(표 VI.2). Novo-Dmitrovsky 매장량의 갈탄의 실제 열용량이 다른 석탄의 열용량에 비해 낮은 값은 높은 회분 함량으로 설명됩니다.
총 열 효과 [tab. (VI.3)] 식 (1.13) 및 (1.14)에 따른 열분해 반응은 유효 및
표 VI.2
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갈탄의 실제 열용량
메모. 분자는 kJ / "kg K, 분모는 kcal / (kg ■ ° C)입니다. 표 U1.3 20-1000 ° C 범위에서 갈탄 열분해 반응의 총 열 효과 prn 가열 속도 10 ° C / min |
열분해의 열 효과
필드
진정한 열용량. 이 경우, 실제 열용량 곡선 아래에 위치한 영역은 발열성을 특성화하고 이 곡선 위의 영역은 열분해 반응의 흡열성을 특성화합니다.
갈탄의 전환율이 증가함에 따라 갈탄의 열용량은 감소합니다(그림 27).
VII. 석탄과 무연탄
이 석탄은 물리적 및 기술적 특성 측면에서 매우 광범위한 고체 화석 연료이며, 원료 물질의 전환율은 다르지만 상대적으로 높습니다.
석탄의 열용량은 변성 단계(II1.1장 참조), 발생 조건, 회분 함량, 습도 및 기타 여러 요인에 따라 달라지며, 그 영향은 다음 장에서 고려됩니다.
이 섹션은 열분해 동안뿐만 아니라 온건한 온도에서 일부 유역의 역청탄의 실제 유효 열용량에 대한 참조 데이터를 제공합니다.
표는 -71 ~ 20°C 범위의 온도에 따른 이탄 및 이탄 제품의 열물리적 특성을 보여줍니다. 토탄의 다음 특성이 제공됩니다. 겉보기 밀도(kg/m 3), 열전도율(W/(m deg) 및 kcal/(m h deg)) 및 열확산도(단위: 10 8 m 2 /s 및 10 4 m 2 /) 시.
특성은 분쇄된 이탄, 울퉁불퉁한, 밀링된, 연탄 처리된 이탄 및 이탄 슬라브에 대해 지정됩니다. 밀도의 경우 열전도율과 열확산율은 음의 온도에서 제공됩니다. 이탄의 밀도는 200에서 890kg / m 3까지 다양합니다.. 연탄 토탄은 가벼운 덩어리 토탄과 달리 밀도가 높습니다. 토탄의 밀도는 대기압에서 표시됩니다.
토탄의 열전도율은 0.06 ~ 0.45 W/(m deg) 범위에서 다양합니다. 가장 열전도율이 높은 것은 연탄 토탄과 토탄 슬래브입니다. 토탄의 열확산율은 12·10 -8 ~ 60·10 -8 m 2 /s 범위에 있습니다.
토탄 및 토탄 슬래브의 밀도 및 열전도율
표는 0, 50 및 100°C에서 온도에 따라 밀도가 다른 이탄 및 이탄 슬래브의 열전도율 값을 보여줍니다. 토탄과 석판의 밀도는 180~190kg/m3입니다. W / (m deg) 단위의 분자의 열전도율 치수; 분모 - kcal / (m hour deg). 표에 따르면 이탄 및 이탄 슬래브를 가열하면 열전도율이 증가함을 알 수 있습니다.
토탄 칩의 열전도율
20°C의 온도에서 벌크 밀도가 다른 건조 토탄 칩의 열전도율 값이 표시됩니다. 토탄 칩의 밀도는 77에서 250kg/m3까지 다양합니다. 부스러기의 부피 밀도가 증가함에 따라 열전도율도 증가하고 가장 밀도가 높은 부스러기의 경우 0.076 W/(m deg) 값에 도달할 수 있습니다.
점토암의 총 열용량. 계수 "C"는 무엇입니까: (sp.) CLAY의 비열 용량. 토질 물질의 이러한 유형의 열물리적 특성은 어떻게 다른지, 점토질 토양의 열적 특성을 설명하는 하나의 물리적 매개변수로 얻을 수 없는 이유는 무엇이며, "개체를 증식시키고 수명을 복잡하게 만드는 계수를 도입해야 하는 이유는 무엇입니까?" 평범한 사람"?구체적이지는 않지만 일반적으로 수용되는 물리적 의미에서 총 열용량은 물질이 가열되는 능력입니다. 적어도 이것은 열 물리학에 관한 모든 교과서가 알려주는 것입니다. 이것은 열용량의 고전적인 정의입니다(정확한 공식). 사실 이것은 흥미로운 물리적 특징입니다. 일상 생활에서 우리에게 거의 알려지지 않은 "동전의 이면". 외부에서 열이 공급될 때(가열, 예열) 모든 물질이 열(열에너지)에 동등하게 반응하고 다르게 가열되는 것은 아닙니다. CLAY가 열에너지를 수용, 수용, 보유 및 축적(축적)하는 능력을 CLAY의 열용량이라고 합니다. 그리고 점토 재료 자체의 열용량은 점토 암석의 열물리적 특성을 설명하는 물리적 특성입니다. 동시에 다양한 적용 측면에서 구체적인 실제 사례에 따라 우리에게 중요한 것이 하나 있을 수 있습니다. 예: 열을 받는 물질의 능력 또는 열 에너지를 축적하는 능력 또는 그것을 유지하는 "재능". 그러나 약간의 차이에도 불구하고 물리적인 의미에서 우리가 필요로 하는 특성은 점토 재료의 열용량으로 설명됩니다.
기본적 성격의 작지만 매우 "불쾌한 걸림돌"은 점토질 퇴적암의 열용량인 가열 능력이 물질의 화학 조성, 분자 구조뿐만 아니라 그 양과도 직접적인 관련이 있다는 것입니다. (무게, 질량, 부피) . 이러한 "불쾌한" 연결로 인해 점토 재료의 총 열용량은 재료의 물리적 특성이 너무 불편해집니다. 하나의 측정된 매개변수가 "두 가지 다른 것"을 동시에 설명하기 때문입니다. 즉, CLAY의 열물리적 특성을 실제로 특성화하지만 "지나가면서" 양도 고려합니다. "높은" 열 물리학과 "진한" 양의 물질(이 경우 퇴적암)이 자동으로 연결되는 일종의 통합 특성을 형성합니다.
글쎄, "부적절한 정신"이 분명히 추적되는 암석의 열 물리학 적 특성이 왜 필요합니까? 물리학의 관점에서 점토 토양의 총 열용량(가장 서투른 방식으로)은 암석에 축적될 수 있는 열 에너지의 양을 설명할 뿐만 아니라 CLAY의 양. 부조리하지만 점토 재료의 명확하고 이해하기 쉽고 안정적이며 정확한 열 물리학 적 특성은 아닙니다. 실제적인 열물리학적 계산에 적합한 유용한 상수 대신에 점토가 받는 열량과 퇴적암의 질량 또는 부피의 합(적분)인 부동 매개변수가 제공됩니다.
물론 그런 "열정"에 감사하지만, CLAY의 양은 스스로 측정할 수 있습니다. 훨씬 더 편리한 "인간" 형태로 결과를 얻었습니다. 다른 온도에서 CLAY의 총 열용량에서 복잡한 공식을 사용하여 수학적 방법 및 계산으로 CLAY의 양을 "추출"하는 것이 아니라 그램(g, g) 단위의 무게(질량)를 찾으려면, 킬로그램(kg), 톤(톤), 큐브(입방 미터, 입방 미터, m3), 리터(l) 또는 밀리리터(ml). 또한 똑똑한 사람들은 오랫동안 이러한 목적에 매우 적합한 측정 도구를 생각해 냈습니다. 예: 저울 또는 기타 장치.
특히 매개변수의 "성가신 것은 떠다니는 성질"입니다: 퇴적암의 총 열용량. 그의 불안정하고 변화무쌍한 "기분". "서빙 또는 복용량의 크기"를 변경하면 다른 온도에서 CLAY의 열용량이 즉시 변경됩니다. 더 많은 점토, 물리량, 열용량의 절대값 진흙 토양- 증가합니다. 점토의 양이 적을수록 점토 토양의 열용량 값이 감소합니다. "불명예" 일부가 밝혀졌습니다! 다시 말해, 우리가 "가진" 것은 다른 온도에서 CLAY의 열물리적 특성을 설명하는 상수로 간주될 수 없습니다. 그리고 수량(무게, 질량, 부피)에 대한 "참조" 없이 암석의 열적 특성을 특성화하는 참조 매개변수인 이해할 수 있고 일정한 계수를 "가지는" 것이 바람직합니다. 무엇을 할까요?
이것은 매우 간단하지만 "매우 과학적"인 방법이 우리를 구출하는 곳입니다. 그것은 물리량 앞에 있는 집행관 "sp.-specific"뿐만 아니라 고려 대상에서 물질의 양을 제외하는 것과 관련된 우아한 솔루션으로 귀결됩니다. 당연히 "불편하고 불필요한" 매개변수: CLAY의 질량이나 부피를 제외하는 것은 절대 불가능합니다. 적어도 점토 재료의 양이 없다면 "토론의 주제" 자체가 없을 것이기 때문입니다. 그리고 물질이 있어야 합니다. 따라서 우리는 필요한 계수 "C"의 값을 결정하는 데 적합한 단위로 간주될 수 있는 CLAY의 질량 또는 부피에 대한 몇 가지 조건부 표준을 선택합니다. CLAY의 무게에 대해 실제 사용에 편리한 퇴적암의 질량 단위는 1kg(kg)으로 밝혀졌습니다.
이제 CLAY 1kg을 1도 가열하고 점토 토양을 1도 가열하는 데 필요한 열량(열 에너지)은 정확한 물리적 매개변수인 "C" 계수입니다. 다양한 온도에서 CLAY의 열물리적 특성 중 하나. 지금 우리는 점토 물질의 물리적 특성을 설명하는 특성을 다루고 있지만 그 양에 대해 "추가로 알려주지" 않습니다. 편안한? 아무 말이 없다. 완전히 다른 문제입니다. 그건 그렇고, 이제 우리는 퇴적암으로서 점토의 총 열용량에 대해 이야기하고 있지 않습니다. 모든 게 바뀌었다. 이것은 때때로 다른 이름으로 불리는 CLAY의 특정 열용량입니다. 어떻게? CLAY의 질량 열용량. 특정 (sp.) 및 질량 (m.) -이 경우 동의어, 여기에서 필요한 계수 "C"를 의미합니다.
표 1. 계수: CLAY(sp.)의 비열 용량. 점토 재료의 질량 열용량. 퇴적암에 대한 참고 자료.