Capacidade de calor específico da mesa de turfa. Propriedades térmicas da madeira
A capacidade da madeira de absorver calor é caracterizada pela capacidade de calor. Como medida, utiliza-se o calor específico c, que é a quantidade de calor necessária para aquecer madeira de 1 kg em 1 ° C. A unidade de calor específico é kcal / kg x graus ou no sistema internacional de unidades SI- J / kg x graus .
As estimativas das reservas mundiais de carvão variam amplamente. Desse carvão recuperável, a China tinha cerca de 43%, os Estados Unidos 17%, União Soviética- 12%, África do Sul - 5% e Austrália - 4%. Por outro lado, a dinâmica da indústria carbonífera dos Estados Unidos, China, Índia, Colômbia e Austrália, entre outros países.
Adaptar o turbo ao motor específico em busca de uma solução tem dois caminhos: mais potência e menos consumo. Trata-se de pensar em uma adaptação, de um turbo para um motor específico, que seria principalmente encontrar uma solução para um problema específico com um objetivo muito preciso. O problema dos desenvolvedores de motores certamente não é o mesmo do usuário, ou seja, aquele que o utiliza, e que logicamente não consegue perceber ou avaliar todos os problemas a curto ou médio prazo, turbo.
Dentro da faixa de temperatura de 0 a 100°, o calor específico da madeira absolutamente seca é de 0,374 a 0,440 kcal/kg x graus e é em média 0,4 kcal/kg x graus. Quando umedecida, a capacidade térmica da madeira aumenta, pois a capacidade térmica específica da água (1,0 kcal/kg x grau) mais capacidade de calor madeira absolutamente seca. A uma temperatura positiva (acima de 0°C), a influência da humidade é mais pronunciada do que a uma temperatura negativa. Por exemplo, um aumento da humidade de 10 para 120% a uma temperatura de + 20° leva a um aumento da capacidade calorífica em 70%; uma mudança na umidade dentro dos mesmos limites, mas a uma temperatura de -20 ° C, causa um aumento na capacidade de calor em apenas 15%; isso se explica pela menor capacidade calorífica do gelo (0,5 kcal/kg x graus).
Nesse sentido, há dois caminhos, diametralmente opostos, que seriam os seguintes. Foi concreto superalimentado com um compressor de deslocamento positivo que iniciou esta jornada. No caso de fabricantes ou fabricantes de motores térmicos onde exista motor existente, onde o conjunto turbocompressor permite obter potência equivalente a de um motor com cilindrada muito maior.
Para obter potências mais significativas, estão disponíveis: um motor de sucção atmosférica ou natural, tomado como base, um compressor de deslocamento positivo e um turbocompressor. Há alguns anos, vimos que os motores não eram apenas esportivos, mas também produzidos em grandes séries usando duas tecnologias, usando até refrigeração por ar comprimido por meio de um trocador de calor ou intercooler. Em um futuro próximo, a curto prazo, teremos um maior desenvolvimento dos componentes eletrônicos do motor e do controle do turbo, que proporcionarão maior desempenho mecânico, termodinâmico e volumétrico em geral.
Exemplo 1. Determine usando o diagrama da fig. 42 capacidade calorífica da madeira em t=20° e umidade 60%. O ponto de interseção da linha vertical correspondente a uma determinada temperatura com a linha horizontal para uma determinada umidade está na curva de inclinação 0,66. Conseqüentemente, o calor específico da madeira sob determinadas condições é de 0,66 kcal/kg x graus.
Um turbocompressor é um dispositivo que, por exemplo, em motores de ciclo diesel, direciona o ar de admissão pressurizado para a câmara de combustão através de um compressor acionado por uma turbina acionada pelos gases de escape.
O motor turbo deve logicamente suportar pressões médias mais altas, enquanto os pistões, bielas e virabrequim estão sujeitos a cargas mecânicas mais altas. No que diz respeito ao nível de consumo de combustível, em últimos anos benefícios significativos foram obtidos com a expectativa de evolução nesse sentido e a busca de novas soluções.
Exemplo 2. Determine a capacidade calorífica da madeira congelada em t = -10° e 80% de umidade. Traçamos uma linha vertical através do ponto correspondente a -10° (à esquerda de zero no eixo da temperatura) até cruzar com uma linha horizontal correspondente a 80% de umidade. O ponto de interseção é entre duas retas oblíquas 0,50 e 0,55. Estimamos a posição do ponto a partir dessas linhas a olho nu e descobrimos que o calor específico da madeira no estado indicado é de 0,52 kcal/kg x graus.
No que diz respeito aos projetistas, é importante considerar que a montagem de um turbocompressor em um motor existente atinge um desempenho muito semelhante à montagem de um motor naturalmente aspirado com maior cilindrada. As vantagens significativas são evitar pesquisas caras e a velocidade operacional da montagem na produção em massa.
Os coletores de escape devem responder a um bom desempenho da turbina para um bom desempenho do compressor. Quanto à escolha do turbocompressor, deve-se levar em consideração que, dependendo da cilindrada do motor a sobrealimentar, este deve ser escolhido dentro da gama de turbocompressores propostos pelos fabricantes e onde as características são mais adequadas. Essa adaptação que existe entre o compressor e a turbina volta ao nível do conjunto motor-turbocompressor.
condutividade térmica da madeira
A condutividade térmica determina a capacidade da madeira de conduzir calor e é caracterizada pelo coeficiente de condutividade térmica λ, que é a quantidade de calor que passa por 1 hora através de uma parede plana com área de 1 m 2 e espessura de 1 m a uma diferença de temperatura em lados opostos da parede de 1 ° C. A dimensão da condutividade térmica é kcal / m h x deg) ou, no sistema SI, W/m. x graus Devido à estrutura porosa da madeira, a condutividade térmica é baixa. Com o aumento da densidade, a condutividade térmica da madeira aumenta. Como a condutividade térmica da água na mesma temperatura é 23 vezes menor que a condutividade térmica do ar, a condutividade térmica da madeira é altamente dependente da umidade, aumentando com seu aumento. Com o aumento da temperatura, a condutividade térmica da madeira aumenta, e esse aumento é mais pronunciado na madeira úmida. A condutividade térmica da madeira ao longo das fibras é muito maior do que através das fibras.
O objetivo é, antes de tudo, adequar a vazão dos gases de escape ao bom desempenho da turbina, para que o compressor possa operar em uma área de bom desempenho. A prioridade deve ser definida na área de pressão do compressor para que a turbina funcione com seu sistema de bypass.
Os terminais de automóveis, como as fábricas de ferragens, possuem kits que se adaptam aos motores comerciais e sem os quais o turbo não funciona corretamente. Esses kits podem ser, entre outros, os seguintes: Coletor múltiplo ou de escape e conexão de flange ao compressor. Válvula de derivação com tubo de ligação ao sistema de escape. Válvula de segurança no circuito de admissão. Pistões do motor com um novo design.
No plano através das fibras, a condutividade térmica também depende da direção, e a razão entre a condutividade térmica nas direções radial λ R e tangencial λ t é diferente para diferentes rochas. O valor desta relação é influenciado pelo volume dos raios do núcleo e pelo teor de madeira tardia. Em rochas com numerosos raios centrais (carvalho) λr>λ g; no coníferas com um pequeno volume de raios centrais, mas com uma elevada percentagem de madeira tardia (lariço), λ t >λ r . Em folhosas com estrutura uniforme de camadas anuais e relativamente poucos raios medulares curtos, assim como em outras coníferas, λr difere pouco de λt.
Anel de vedação do compressor. Cárter central. Capa de proteção térmica. Anel de vedação da turbina. Lubrificação específica para turbinas. Outros componentes técnicos incluem: Trocador de calor ou "intercooler". Melhor lubrificação e arrefecimento do motor. Medição e controle ou monitoramento dos parâmetros do motor em diferentes estágios com possibilidade de monitoramento por meio de dispositivos eletrônicos.
Vê-se que o turbocompressor sempre tem um novo estágio de aplicação em motores térmicos, como um conjunto motor-turbobloco propriamente dito. Está logicamente relacionado com motores desportivos e competitivos. Nos motores a diesel, para queimar mais óleo diesel, é necessário fornecer grande quantidade ar. 1 - Ar sob pressão. 2 - Gases de escape. 3 - Entrada de ar. 4 - Saída de saída.
o valor do coeficiente K p, levando em consideração a mudança na condutividade térmica da madeira a partir da densidade
| Densidade condicional, kg 1m 3 | K r | Densidade condicional, kg 1m 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 |
Na tabela. são dados os valores do coeficiente levando em consideração a densidade condicional da madeira. O coeficiente K x na direção tangencial através das fibras para todas as raças é considerado igual a 1,0 e na direção radial - 1,15; ao longo das fibras para espécies vasculares coníferas e dispersas - 2,20, e para espécies vasculares anulares - 1,60.
O carbono é abundante na natureza, tanto livre como combinado. O carbono livre está presente em um grande número de graus que são coletados sob o nome de carvões naturais; diamante e grafite - carbono puro ou quase puro; usados como combustível contêm mais ou menos carbono misturado com matéria estranha.
Em todas as suas formas, o carbono distingue-se pela sua durabilidade. Ele só começa a volatilizar na temperatura do arco; solúvel apenas em certos metais fundidos, como platina e ferro fundido. Quando cristalizado, ocorre em duas formas alotrópicas: diamante e grafite. O carbono amorfo distingue-se pela sua capacidade de absorção.
Exemplo. Determine a condutividade térmica da bétula ao longo das fibras a uma temperatura de 50 ° C e umidade de 70%. De acordo com o diagrama da Fig. 43 verificamos que o valor nominal da condutividade térmica no estado indicado da madeira é de 0,22 kcal/m x h x deg. De acordo com a tabela 19 determine a densidade condicional da bétula p conv = 500 kg / m 3. De acordo com a tabela 20 encontramos o valor do coeficiente K P = 1,22. O valor do coeficiente K x neste caso é 2,20.
Embora não seja abundante na crosta terrestre, o carbono é o segundo elemento mais abundante no corpo humano. Ocorre em todos os tecidos de animais e plantas, em combinação com hidrogênio e oxigênio, bem como em seus derivados geológicos, petróleo e carvão mineral, onde se combina principalmente com hidrogênio na forma de hidrocarbonetos. Em combinação com o oxigênio, também está presente na atmosfera como dióxido de carbono e nas rochas, na forma de carbonatos, calcário, por exemplo. No estado livre, ocorre em pequenas quantidades, como diamante e grafite, que são as duas formas alotrópicas do elemento.
difusividade térmica da madeira
A difusividade térmica determina a capacidade da madeira de equalizar a temperatura em todo o seu volume. Difusividade térmica uma caracteriza a taxa de propagação de temperatura dentro do corpo durante processos térmicos não estacionários (aquecimento, resfriamento). Sua dimensão é m 2 / h, ou, no sistema SI, m 2 / seg. Entre as três principais características termofísicas existe a seguinte relação: um =λ/ cf.
Minérios carbonáceos básicos. Diamante Grafite Antracito Carvão Carvão ou carvão Lignito turfa. . O diamante em sua dureza, brilho e beleza, o mais precioso dos pedras preciosas. Por esta razão, a atenção dos mineralogistas e cristalógrafos desde a antiguidade tem sido voltada para o estudo de suas propriedades. Também é de grande interesse industrial.
O diamante é carbono puro, às vezes com uma mistura de óxidos metálicos, que deixam cinzas quando o mineral é queimado. O diamante cristaliza no sistema cúbico em várias formas: cubo, octaedro, dodecaedro rômbico, cubo piramidal, escalenoedro, tetraedro. Muitas vezes aparece em cristais geminados; um dos agrupamentos mais comuns são dois tetraedros truncados angulados e interpenetrantes, dando-lhes a aparência de um octaedro, bem como cristais muitas vezes deformados com bordas corroídas, faces curvas e bombeadas.
A difusividade térmica depende principalmente do teor de umidade da madeira e, em menor grau, da temperatura. Com o aumento da umidade, a difusividade térmica da madeira diminui; Isso se deve ao fato de que a difusividade térmica do ar é muito maior que a da água. No diagrama da fig. 44 mostra a influência da umidade na difusividade térmica da madeira de pinho em três direções. Além disso, o diagrama mostra que a difusividade térmica ao longo das fibras é muito maior do que através das fibras, e a diferença entre a difusividade térmica nas direções radial e tangencial é muito pequena. À medida que a temperatura aumenta, a difusividade térmica da madeira aumenta. Quanto maior a densidade da madeira, menor a difusividade térmica.
Os cristais inflados, quando pequenos, têm aspecto esférico e são bem conhecidos dos garimpeiros. O diamante tem um brilho adamantino muito forte, característico e inconfundível. Altamente nota alta refração, 2, geralmente quando puro transparente e incolor. No entanto, pode apresentar uma leve coloração azul, amarela, rosa, verde que ocorre na presença de óxidos metálicos. Às vezes é fortemente colorido, até preto: grau de carbono ou pistilo.
É um mineral fosforescente que muda essa propriedade com a cristalização. O diamante é o mais duro dos minerais, com uma dureza de 10 na faixa de Mohs. Algumas variedades, como contas e carbonato, são ainda mais duras do que os diamantes comuns. Diamond tem planos divididos em seu trabalho, o que facilita a tarefa.
deformação térmica da madeira
As deformações térmicas da madeira são caracterizadas por um coeficiente de expansão linear a (mudança no comprimento da unidade quando aquecida a 1 ° C), que para a madeira tem um valor pequeno e depende da direção em relação às fibras; a expansão do calor é a menor ao longo das fibras e a maior nas fibras na direção tangencial. Os coeficientes de expansão linear da madeira ao longo das fibras são 7 a 10 vezes menores do que ao longo das fibras. O valor insignificante da expansão linear da madeira ao longo das fibras do calor permite, na prática, ignorar esse fenômeno (recusa de juntas térmicas).
O diamante é um mineral muito frágil, propriedade que costumava ser confundida com dureza; gravidade específica 3, 6, fratura concoidal. Aquecido por uma chama oxidante, queima lentamente; queima com forte aquecimento na presença de oxigênio. Não se dissolve em ácidos ou álcalis.
Principais variedades: diamante, hialino ou de várias cores, sendo a mais popular de todas as pedras preciosas; placa, uma variedade amorfa ou semi-cristalizada que está em forma. Estrutura esférica, fibrilada; carbonato, diamante negro ou pilão, grau opaco, fragmentos de estrutura cristalina, às vezes porosos e mais duros que os diamantes comuns.
A turfa é o representante geologicamente mais jovem da classe humita, embora só possa ser classificada condicionalmente como um combustível fóssil sólido. A condensação insignificante de núcleos aromáticos, cadeias periféricas amplamente ramificadas, incluindo grupos funcionais complexos, são a razão da capacidade térmica muito alta da turfa em comparação com a capacidade térmica de outras humitas.
O diamante é encontrado em jazidas de origem primária e secundária. A origem é primária quando se obtém na rocha da matriz vomitadora que a Índia ri ser pegmatito. Na África do Sul, região que mais fornece diamantes, a rocha-mãe é um grupo eruptivo de peridotito chamado kimberlito, do qual derivam diretamente os diamantes.
No Brasil, as jazidas são geralmente de origem secundária. Os diamantes são retirados do cascalho e areia dos rios ou cascalho alto, já semi-consolidado e são chamados de “grupo-piara”, assim como cascalho cascalho ou “gorgulho”. O estudo do diamante sempre foi feito por meio dos processos mais elementares. Os garimpeiros descem aos rios de diamantes, guiados pelos "satélites" ou minerais que costumam acompanhar o diamante, e vasculham os "caldeirões" em busca de grandes buracos cavados no leito do rio. Reconhecido como a extensão do diamante, o vazamento de água, e depois a exploração das areias e cascalhos, secou.
Estudar propriedades termofísicas turfa ainda não recebeu desenvolvimento adequado. Sabe-se apenas que para turfa absolutamente seca à temperatura ambiente é de 0,47-0,48 kcal/(kg-°C) e depende pouco do tipo de turfa (pântano, transição, planície) e do grau de decomposição.
Uma característica da turfa é sua umidade extremamente alta. Com o aumento da umidade, a capacidade de calor da turfa aumenta. Como foi estabelecido que a maior parte da água na turfa (mais de 90%) está na forma não ligada ou fracamente ligada e sua capacidade calorífica, portanto, é próxima a 1 kcal / (kg - ° C), na medida em que o específico capacidade de calor de turfa úmida pode ser calculada pela fórmula
Em estacas consolidadas, o processo é um pouco diferente. A água do córrego é fornecida para amolecer a rocha e então vem a busca pelo diamante. Em primeiro lugar, foram utilizadas batalhas, na forma de grandes placas de madeira ou, dentro das quais foi colocado cascalho, misturado em água corrente, o que facilita a detecção de um diamante pelo seu brilho. Mais tarde foram introduzidas "telas", "mesas" e "canoas".
Os satélites, minerais comumente encontrados no cascalho ao lado dos diamantes, vêm das mesmas pedras que ele, claro. Os principais países produtores de diamantes são: África do Sul, Gana, Angola, Guiana e Brasil. No Brasil, os diamantes mais ricos são: Paraná e Mato Grosso. Desses estados, o principal é Minas Gerais, onde existem duas grandes áreas de diamantíferos.
Cy=0,475^1----- + kcal/(kg-°C), (V.1)
Onde Wp é o teor total de umidade da turfa, % da massa total.
Um estudo termográfico da turfa revela a presença de um efeito endotérmico significativo, cujo máximo cai na temperatura de 170-190 ° C. Em temperaturas acima de 250 ° C, ocorrem transformações termoquímicas da turfa com a liberação de calor, mais perceptível em as faixas de 270-380 ° C e 540-580 ° C. Um quadro semelhante - um máximo endotérmico e dois ou mais mínimos exotérmicos - também é observado no processo de pirólise da madeira (ver Capítulo XIII), que é totalmente explicado pelo proximidade genética dos objetos.
V. CARVÃO MARROM
Apesar do carvão marrom ser uma valiosa matéria-prima energética e tecnológica, suas propriedades termofísicas não foram sistematicamente estudadas até recentemente.
Devido à conversão relativamente baixa da estrutura molecular, em particular, o núcleo condensado pouco desenvolvido e o alto teor de heteroátomos pesados nos grupos periféricos, a capacidade de calor dos carvões marrons é muito maior do que a capacidade de calor de carvões ainda mal metamorfoseados ( ver Tabela III.1).
De acordo com os dados de E. Rammler e R. Schmidt, com base nos resultados de um estudo de onze carvões, o calor específico médio do carvão marrom em termos de massa seca e livre de cinzas na faixa de 20 ° C-T (T ^ 200 ° C) pode ser calculado a partir da fórmula
Cy = 0,219+28,32-10~4(7°+5,93-104G, kcal/(kg-°C), (VI.1)
Tde d° - rendimento de resina, % sobre matéria orgânica seca; T - temperatura, °C.
A análise do efeito das inclusões minerais e da umidade livre na capacidade calorífica da hulha marrom permitiu aos autores derivar uma dependência generalizada válida em temperaturas de até 200 ° C:
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Onde Ts7r - umidade de trabalho; Ac - teor de cinzas do carvão,%.
Como E. Rammler e R. Schmidt usaram o método de mistura para determinar a capacidade de calor, que, conforme observado acima, requer um tempo significativo para estabilizar a temperatura do sistema, naturalmente, seus resultados diferem um pouco dos dados obtidos durante o aquecimento dinâmico.
Assim, por exemplo, da fórmula (VI.!) Segue-se que na faixa de 20-200 ° C, a capacidade térmica média aumenta linearmente com o aumento da temperatura. Esta conclusão contradiz os resultados obtidos por A. A. Agroskin e outros na determinação da capacidade calorífica de um grupo de carvões domésticos de vários depósitos. As determinações foram realizadas de acordo com o método de casca diatérmica com amostras secas pré-trituradas para um tamanho de partícula inferior a 0,25 mm em um fluxo contínuo de nitrogênio purificado a uma taxa de aquecimento de 10°C/min. Os resultados estão relacionados com a massa atual da amostra -
As características das amostras estudadas são dadas na Tabela.
VI. 1, e na fig. 26 mostra a dependência da capacidade efetiva de calor com a temperatura.
Todas as curvas na faixa de temperatura de 20 a 1000 ° C têm um caráter semelhante e diferem apenas ligeiramente - 96
О 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
Temperatura, ° С
Arroz. 26. Dependência da temperatura da capacidade efetiva de calor de lenhite de alguns depósitos:
1-4 - depósitos, respectivamente, Irsha-Borodnskoye, Berezovskoye, Gusnnoozer-
Skoye, Yovo-Dmitrovskoe
Eles são separados uns dos outros de acordo com os valores absolutos da capacidade de calor. Os máximos e mínimos observados nas curvas correspondem às mesmas temperaturas. A 20 ° C, a capacidade efetiva de calor, coincidindo com a verdadeira, muda para vários carvões dentro de 0,27-0,28 kcal / (kg - ° C), o que está de acordo com os resultados obtidos pelas fórmulas (VI. 1) e (VI.2).
Tabela VI.!
A variação linear da capacidade térmica efetiva (ver Fig. 26) ocorre apenas na faixa de 20-120°C. Com o aumento da temperatura, observa-se um aumento mais acentuado na capacidade térmica, atingindo um máximo em 200°C igual a 0,47 -■
0,49 kcal/(kg-°C). Este primeiro máximo endotérmico é devido à remoção da umidade ligada e ao início das reações de pirólise de massa orgânica procedendo com absorção de calor. O segundo máximo endotérmico de 0,42-0,49 kcal/(kg-°C) ocorre a uma temperatura de cerca de 550°C, o que indica a predominância de reações endotérmicas de destruição da massa orgânica e decomposição de parte das impurezas minerais . É característico que o maior em valor absoluto endotérmico - 7 Zach. 179 97 Esses picos são característicos do carvão do depósito Novo-Dmitrovskoe, que difere de outros carvões pelo alto rendimento de substâncias voláteis.
O aquecimento adicional a 1000°C leva a uma diminuição gradual na capacidade de calor para 0,07-0,23 kcal/(kg-°C) devido à ocorrência de reações exotérmicas da formação de uma estrutura de coque.
Uma comparação das curvas de mudança na capacidade efetiva de calor (ver Fig. 26) com os dados de um estudo termográfico de carvão marrom também revela algumas discrepâncias. O mais significativo deles é a presença nos termogramas de um terceiro corte endotérmico a uma temperatura de 700–715 ° C. efeito endotérmico, uma vez que o Sef neste intervalo permanece menor que a verdadeira capacidade de calor. A razão para tais flutuações na capacidade efetiva de calor, observada, a propósito, ainda mais temperaturas altas reside na natureza complexa da formação da estrutura do coque.
A verdadeira capacidade de calor (equilíbrio) de todos os carvões investigados aumenta monotonicamente com o aumento da temperatura (Tabela VI.2). Os valores mais baixos da verdadeira capacidade de calor do carvão marrom do depósito Novo-Dmitrovsky em comparação com a capacidade de calor de outros carvões são explicados por seu alto teor de cinzas.
O efeito térmico total [tab. (VI.3)] as reações de pirólise de acordo com as fórmulas (1.13) e (1.14) é determinada pela diferença entre as áreas delimitadas pelos efetivos e
Tabela VI.2
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Verdadeira capacidade de calor de brasas marrons
Observação. O numerador é kJ / "kg K, o denominador é kcal / (kg ■ ° C). Tabela U1.3 Efeito térmico total de reações de pirólise de carvão marrom na faixa de 20-1000 ° C prn taxa de aquecimento 10 ° C / min |
Efeito térmico da pirólise
Campo
verdadeira capacidade térmica. Neste caso, a área localizada abaixo da curva de capacidade calorífica verdadeira caracteriza a exotermicidade, e a área acima desta curva caracteriza a endotermicidade das reações de pirólise.
Com o aumento da conversão de carvão marrom, a capacidade de calor deste último diminui (Fig. 27).
VII. CARVÕES E ANTRACITAS
Esses carvões são uma gama extremamente ampla de combustíveis fósseis sólidos em termos de propriedades físicas e tecnológicas, caracterizadas por um grau de conversão diferente, mas relativamente alto, do material de origem.
A capacidade calorífica do carvão depende do estágio do metamorfismo (ver Cap. II1.1), das condições de ocorrência, teor de cinzas, umidade e vários outros fatores, cuja influência será considerada no próximo capítulo.
Esta seção fornece dados de referência sobre a capacidade térmica real e efetiva de carvões betuminosos de algumas bacias em temperaturas moderadas, bem como durante a decomposição térmica.