ความจุความร้อนจำเพาะของโต๊ะพีท คุณสมบัติทางความร้อนของไม้

ความสามารถของไม้ในการดูดซับความร้อนนั้นมีลักษณะเป็นความจุความร้อน ในการวัดจะใช้ความจุความร้อนจำเพาะ c ซึ่งเป็นปริมาณความร้อนที่จำเป็นสำหรับการทำความร้อนไม้ที่มีน้ำหนัก 1 กก. x 1 ° C หน่วยของความจุความร้อนจำเพาะคือ kcal / kg x deg หรือในระบบสากลของหน่วย SI- J / กก. x องศา

ภายในช่วงการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิจาก 0 ถึง 100 ° ความจุความร้อนจำเพาะของไม้ที่แห้งสนิทคือ 0.374 ถึง 0.440 kcal / kg x deg และโดยเฉลี่ย 0.4 kcal / kg x deg เมื่อชุบแล้ว ความจุความร้อนของไม้จะเพิ่มขึ้น เนื่องจากความจุความร้อนจำเพาะของน้ำ (1.0 kcal / kg x deg) ความจุความร้อนมากขึ้นไม้แห้งอย่างแน่นอน ที่อุณหภูมิบวก (สูงกว่า 0°C) อิทธิพลของความชื้นจะเด่นชัดกว่าอุณหภูมิติดลบ ตัวอย่างเช่น ความชื้นที่เพิ่มขึ้นจาก 10 ถึง 120% ที่อุณหภูมิ +20° จะทำให้ความจุความร้อนเพิ่มขึ้น โดย 70%; การเปลี่ยนแปลงของความชื้นภายในขอบเขตเดียวกัน แต่ที่อุณหภูมิ -20 ° C ทำให้ความจุความร้อนเพิ่มขึ้นเพียง 15% สิ่งนี้อธิบายได้จากความจุความร้อนที่ต่ำกว่าของน้ำแข็ง (0.5 kcal/kg x deg)

ตัวอย่างที่ 1 กำหนดโดยใช้ไดอะแกรมในรูปที่ ความจุความร้อนไม้ 42 ที่ t=20° และความชื้น 60% จุดตัดของเส้นแนวตั้งที่สอดคล้องกับอุณหภูมิที่กำหนดกับเส้นแนวนอนสำหรับความชื้นที่กำหนดอยู่บนเส้นโค้งลาดเอียง 0.66 ดังนั้น ความจุความร้อนจำเพาะของไม้ภายใต้สภาวะที่กำหนดคือ 0.66 กิโลแคลอรี/กก. x องศา

ตัวอย่างที่ 2 กำหนดความจุความร้อนของไม้แช่แข็งที่ t = -10° และความชื้น 80% เราวาดเส้นแนวตั้งผ่านจุดที่ตรงกับ -10° (ทางด้านซ้ายของศูนย์บนแกนอุณหภูมิ) จนกระทั่งตัดกับเส้นแนวนอนที่สอดคล้องกับความชื้น 80% จุดตัดอยู่ระหว่างเส้นตรงเฉียงสองเส้น 0.50 ถึง 0.55 เราประมาณตำแหน่งของจุดจากเส้นเหล่านี้ด้วยตา และพบว่าความจุความร้อนจำเพาะของไม้ในสถานะที่ระบุคือ 0.52 kcal / kg x deg

การนำความร้อนของไม้

ค่าการนำความร้อนเป็นตัวกำหนดความสามารถของไม้ในการนำความร้อนและมีลักษณะเป็นค่าสัมประสิทธิ์การนำความร้อน λ ซึ่งเป็นปริมาณความร้อนที่ผ่านผนังเรียบเป็นเวลา 1 ชั่วโมง โดยมีพื้นที่ 1 ม. 2 และความหนา 1 ม. ที่ความแตกต่างของอุณหภูมิที่ด้านตรงข้ามของผนัง 1 ° C มิติของการนำความร้อนคือ kcal / m h x deg) หรือในระบบ SI W/m x องศา เนื่องจากโครงสร้างเป็นรูพรุนของไม้ ค่าการนำความร้อนจึงต่ำ ด้วยความหนาแน่นที่เพิ่มขึ้น การนำความร้อนของไม้จะเพิ่มขึ้น เนื่องจากค่าการนำความร้อนของน้ำที่อุณหภูมิเดียวกันนั้นน้อยกว่าค่าการนำความร้อนของอากาศ 23 เท่า ค่าการนำความร้อนของไม้จึงขึ้นอยู่กับความชื้นอย่างมาก โดยจะเพิ่มขึ้นตามการเพิ่มขึ้น เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น การนำความร้อนของไม้จะเพิ่มขึ้น และการเพิ่มขึ้นนี้จะเด่นชัดมากขึ้นในไม้เปียก ค่าการนำความร้อนของไม้ตามเส้นใยนั้นมากกว่าแบบข้ามเส้นใยมาก

ในระนาบข้ามเส้นใย ค่าการนำความร้อนยังขึ้นอยู่กับทิศทางด้วย และอัตราส่วนระหว่างค่าการนำความร้อนในแนวรัศมี λ R และแนวสัมผัส λ t นั้นแตกต่างกันสำหรับหินต่างๆ ค่าของอัตราส่วนนี้ได้รับอิทธิพลจากปริมาตรของรังสีแกนและเนื้อหาของไม้ตอนปลาย ในหินที่มีแกนกลางจำนวนมาก (โอ๊ค) λr>λ g; ที่ พระเยซูเจ้าด้วยรังสีแกนขนาดเล็ก แต่มีเปอร์เซ็นต์สูงของไม้ปลาย (ต้นสนชนิดหนึ่ง) λ t >λ r . ในไม้เนื้อแข็งที่มีโครงสร้างสม่ำเสมอของชั้นประจำปีและมีรังสีเกี่ยวกับไขกระดูกค่อนข้างน้อยเช่นเดียวกับในต้นสนชนิดอื่น λr แตกต่างจาก λt เพียงเล็กน้อย

ค่าสัมประสิทธิ์ K p โดยคำนึงถึงการเปลี่ยนแปลงการนำความร้อนของไม้จากความหนาแน่น

ความหนาแน่นตามเงื่อนไข kg 1m 3	K r	ความหนาแน่นตามเงื่อนไข 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

ในตาราง. ค่าสัมประสิทธิ์คำนึงถึงความหนาแน่นตามเงื่อนไขของไม้ ค่าสัมประสิทธิ์ K x ในทิศทางสัมผัสข้ามเส้นใยสำหรับทุกสายพันธุ์มีค่าเท่ากับ 1.0 และในแนวรัศมี - 1.15 ตามเส้นใยสำหรับสายพันธุ์ไม้สนและกระจัดกระจาย - 2.20 และสำหรับหลอดเลือดวงแหวน - 1.60

ตัวอย่าง. กำหนดค่าการนำความร้อนของต้นเบิร์ชตามเส้นใยที่อุณหภูมิ 50 ° C และความชื้น 70% ตามแผนภาพในรูปที่ 43 เราพบว่าค่าการนำความร้อนเล็กน้อยในสถานะไม้ที่ระบุคือ 0.22 kcal / m x h x deg ตามตาราง 19 เรากำหนดความหนาแน่นตามเงื่อนไขของต้นเบิร์ช p conv = 500 กก. / ม. 3 ตามตาราง 20 เราพบค่าสัมประสิทธิ์ K P = 1.22 ค่าสัมประสิทธิ์ K x ในกรณีนี้คือ 2.20

การกระจายความร้อนของไม้

การกระจายความร้อนเป็นตัวกำหนดความสามารถของไม้ในการปรับอุณหภูมิให้เท่ากันตลอดปริมาตร การกระจายความร้อน เอกำหนดลักษณะอัตราการแพร่กระจายของอุณหภูมิภายในร่างกายระหว่างกระบวนการระบายความร้อนที่ไม่คงที่ (ความร้อน, ความเย็น) ขนาดของมันคือ m 2 / h หรือในระบบ SI m 2 / sec ระหว่างคุณสมบัติทางอุณหพลศาสตร์หลักสามประการมีความสัมพันธ์ดังต่อไปนี้: ก =λ/ เปรียบเทียบ

การกระจายความร้อนขึ้นอยู่กับความชื้นของไม้เป็นหลักและอุณหภูมิในระดับที่น้อยกว่า ด้วยความชื้นที่เพิ่มขึ้น การกระจายความร้อนของไม้จะลดลง นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าการกระจายความร้อนของอากาศนั้นมากกว่าน้ำมาก บนไดอะแกรมในรูป 44 แสดงอิทธิพลของความชื้นต่อการกระจายความร้อนของไม้สนในสามทิศทาง นอกจากนี้ แผนภาพยังแสดงให้เห็นว่าการกระจายความร้อนตามเส้นใยนั้นมากกว่าทั่วทั้งเส้นใย และความแตกต่างระหว่างการกระจายความร้อนในทิศทางแนวรัศมีและแนวสัมผัสนั้นน้อยมาก เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น การกระจายความร้อนของไม้จะเพิ่มขึ้น ยิ่งเนื้อไม้มีความหนาแน่นสูงเท่าใด การกระจายความร้อนก็จะยิ่งต่ำลงเท่านั้น

การเปลี่ยนรูปความร้อนของไม้

การเปลี่ยนรูปอุณหภูมิของไม้มีลักษณะเป็นสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้น a (การเปลี่ยนแปลงความยาวหน่วยเมื่อถูกความร้อน 1 ° C) ซึ่งสำหรับไม้มีค่าเล็กน้อยและขึ้นอยู่กับทิศทางที่เกี่ยวกับเส้นใย การขยายตัวจากความร้อนจะเล็กที่สุดตามเส้นใยและใหญ่ที่สุดในแนวขวางของเส้นใย ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้นของไม้ตามแนวเส้นใยจะน้อยกว่าทั่วทั้งเส้นใย 7-10 เท่า ค่าที่ไม่มีนัยสำคัญของการขยายตัวเชิงเส้นของไม้ตามเส้นใยจากความร้อนทำให้ในทางปฏิบัติเพิกเฉยต่อปรากฏการณ์นี้ (การปฏิเสธข้อต่อความร้อน) ได้

พีทเป็นตัวแทนทางธรณีวิทยาที่อายุน้อยที่สุดในกลุ่มฮิวไมต์ แม้ว่าจะจัดตามเงื่อนไขเป็นเชื้อเพลิงฟอสซิลที่เป็นของแข็งเท่านั้น การรวมตัวของนิวเคลียสอะโรมาติกที่ไม่มีนัยสำคัญ โซ่ต่อพ่วงที่แตกแขนงอย่างกว้างขวาง รวมถึงกลุ่มการทำงานที่ซับซ้อน เป็นสาเหตุของความจุความร้อนที่สูงมากของพีทเมื่อเทียบกับความจุความร้อนของฮิวไมต์อื่นๆ

ศึกษา คุณสมบัติทางอุณหพลศาสตร์พีทยังไม่ได้รับการพัฒนาที่เหมาะสม เป็นที่ทราบกันเพียงว่าสำหรับพีทแห้งสนิทที่อุณหภูมิห้อง 0.47-0.48 กิโลแคลอรี/(กก.-°ซ) และเล็กน้อยขึ้นอยู่กับชนิดของพีท (ทุ่ง เฉพาะกาล ที่ราบลุ่ม) และระดับของการสลายตัว

ลักษณะเฉพาะของพีทคือความชื้นสูงมาก ด้วยความชื้นที่เพิ่มขึ้นความจุความร้อนของพีทจะเพิ่มขึ้น เนื่องจากมีการระบุแล้วว่าน้ำปริมาณมากในพีท (มากกว่า 90%) อยู่ในรูปแบบที่ไม่ผูกมัดหรือจับอย่างอ่อน และความจุความร้อนจึงอยู่ที่ 1 กิโลแคลอรี / (กก. - ° C) ตราบเท่าที่จำเพาะ ความจุความร้อนของพีทเปียกสามารถคำนวณได้โดยสูตร

Cy=0.475^1----- + kcal/(kg-°C), (V.1)

โดยที่ Wp คือความชื้นรวมของพีท % ของมวลทั้งหมด

การศึกษาอุณหพลศาสตร์ของพีทเผยให้เห็นการมีอยู่ของผลกระทบความร้อนอย่างมีนัยสำคัญซึ่งสูงสุดเกิดขึ้นที่อุณหภูมิ 170-190 ° C ที่อุณหภูมิสูงกว่า 250 ° C การเปลี่ยนแปลงทางความร้อนของพีทเกิดขึ้นพร้อมกับการปล่อยความร้อนซึ่งสังเกตได้ชัดเจนที่สุดใน ช่วง 270-380 ° C และ 540-580 ° C ภาพที่คล้ายกัน - ค่าสูงสุดของการดูดกลืนความร้อนหนึ่งค่าและค่าต่ำสุดของการคายความร้อนอย่างน้อยสองรายการ - ยังพบเห็นได้ในกระบวนการไพโรไลซิสของไม้ (ดูบทที่ XIII) ซึ่งอธิบายโดยพันธุกรรมอย่างสมบูรณ์ ความใกล้ชิดของวัตถุ

V. ถ่านสีน้ำตาล

แม้ว่าถ่านหินสีน้ำตาลจะเป็นพลังงานที่มีค่าและเป็นวัตถุดิบทางเทคโนโลยี แต่คุณสมบัติทางอุณหพลศาสตร์ของพวกมันยังไม่ได้รับการศึกษาอย่างเป็นระบบจนกระทั่งเมื่อไม่นานมานี้

เนื่องจากการแปลงโครงสร้างโมเลกุลค่อนข้างต่ำ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง แกนควบแน่นที่พัฒนาไม่ดีและเฮเทอโรอะตอมหนักในปริมาณสูงในกลุ่มรอบนอก ความจุความร้อนของถ่านหินสีน้ำตาลนั้นสูงกว่าความจุความร้อนของถ่านหินที่แปรสภาพได้ไม่ดีอย่างมาก ( ดูตาราง III.1).

จากข้อมูลของ E. Rammler และ R. Schmidt จากผลการศึกษาถ่านหินสีน้ำตาล 11 ก้อน ความร้อนจำเพาะเฉลี่ยของถ่านหินสีน้ำตาลในแง่ของมวลแห้งและไร้เถ้าในช่วง 20 ° C-T (T ^ 200 ° C) สามารถคำนวณได้จากสูตร

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

Tde d° - ผลผลิตเรซิน, % ต่ออินทรียวัตถุแห้ง; T - อุณหภูมิ° C

การวิเคราะห์ผลกระทบของการรวมแร่และความชื้นอิสระต่อความจุความร้อนของถ่านหินสีน้ำตาลทำให้ผู้เขียนได้รับการพึ่งพาทั่วไปที่ถูกต้องที่อุณหภูมิสูงถึง 200 ° C:

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

โดยที่ Ts7r - ความชื้นในการทำงาน Ac - ปริมาณเถ้าถ่านหิน%

เนื่องจาก E. Rammler และ R. Schmidt ใช้วิธีการผสมเพื่อกำหนดความจุความร้อน ซึ่งตามที่ระบุไว้ข้างต้นต้องใช้เวลาอย่างมากในการทำให้อุณหภูมิของระบบคงที่ โดยธรรมชาติแล้ว ผลลัพธ์ที่ได้จะแตกต่างไปจากข้อมูลที่ได้รับระหว่างการให้ความร้อนแบบไดนามิก

ตัวอย่างเช่น จากสูตร (VI.!) ตามมาว่าในช่วง 20-200 ° C ความจุความร้อนเฉลี่ยจะเพิ่มขึ้นเป็นเส้นตรงเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ข้อสรุปนี้ขัดแย้งกับผลลัพธ์ที่ได้จาก A. A. Agroskin et al. ในการพิจารณาความจุความร้อนของกลุ่มถ่านหินสีน้ำตาลในประเทศจากแหล่งต่างๆ การกำหนดหาถูกดำเนินการตามวิธีเปลือกหุ้มฉนวนความร้อนด้วยตัวอย่างแห้งก่อนบดให้มีขนาดอนุภาคน้อยกว่า 0.25 มม. ในกระแสไนโตรเจนบริสุทธิ์ที่ต่อเนื่องกันที่อัตราการให้ความร้อนที่ 10°C/นาที ผลลัพธ์เกี่ยวข้องกับมวลปัจจุบันของกลุ่มตัวอย่าง -

ลักษณะของตัวอย่างที่ศึกษาแสดงไว้ในตาราง

หก. 1 และในรูป 26 แสดงการพึ่งพาความจุความร้อนที่มีประสิทธิภาพต่ออุณหภูมิ

เส้นโค้งทั้งหมดในช่วงอุณหภูมิตั้งแต่ 20 ถึง 1,000 ° C มีลักษณะที่คล้ายกันและแตกต่างกันเพียงเล็กน้อย - 96

ตอบกลับ 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

อุณหภูมิ, ° С

ข้าว. 26. การพึ่งพาอุณหภูมิของความจุความร้อนที่มีประสิทธิภาพของถ่านหินสีน้ำตาลของเงินฝากบางส่วน:

1-4 - เงินฝากตามลำดับ Irsha-Borodnskoye, Berezovskoye, Gusnnoozer-

Skoye, Yovo-Dmitrovskoye

พวกมันถูกแยกออกจากกันตามค่าสัมบูรณ์ของความจุความร้อน ค่าสูงสุดและค่าต่ำสุดที่สังเกตได้จากเส้นโค้งจะสัมพันธ์กับอุณหภูมิเดียวกัน ที่อุณหภูมิ 20 ° C ความจุความร้อนที่มีประสิทธิภาพซึ่งใกล้เคียงกับของจริงจะเปลี่ยนเป็นถ่านหินต่างๆ ภายใน 0.27-0.28 kcal / (kg - ° C) ซึ่งสอดคล้องกับผลลัพธ์ที่ได้จากสูตร (VI. 1) และ (VI .2).

ตาราง VI.!

ความแปรผันเชิงเส้นของความจุความร้อนที่มีประสิทธิภาพ (ดูรูปที่ 26) เกิดขึ้นเฉพาะในช่วง 20-120°C เท่านั้น เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น จะสังเกตเห็นความจุความร้อนที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว โดยมีค่าสูงสุดที่ 200°C เท่ากับ 0.47 -■

0.49 กิโลแคลอรี/(กก.-°ซ). การดูดกลืนความร้อนสูงสุดครั้งแรกนี้เกิดจากการขจัดความชื้นที่ถูกผูกไว้และการเริ่มต้นของปฏิกิริยาไพโรไลซิสมวลสารอินทรีย์ที่ดำเนินการกับการดูดซับความร้อน การดูดกลืนความร้อนสูงสุดครั้งที่สองที่ 0.42-0.49 kcal/(kg-°C) เกิดขึ้นที่อุณหภูมิประมาณ 550°C ซึ่งบ่งชี้ถึงความเด่นของปฏิกิริยาดูดความร้อนของการทำลายมวลอินทรีย์และการสลายตัวของส่วนหนึ่งของแร่ธาตุเจือปน . เป็นลักษณะที่ค่าดูดกลืนความร้อนสัมบูรณ์ที่ใหญ่ที่สุด - 7 Zach 179 97 ยอดเขาเหล่านี้เป็นลักษณะเฉพาะของถ่านหินจากแหล่งสะสมของ Novo-Dmitrovskoe ซึ่งแตกต่างจากถ่านหินชนิดอื่นที่มีสารระเหยที่ให้ผลผลิตสูง

การให้ความร้อนเพิ่มเติมถึง 1,000 °C จะทำให้ความจุความร้อนลดลงทีละ 0.07-0.23 กิโลแคลอรี/(kg-°C) เนื่องจากการเกิดปฏิกิริยาคายความร้อนในการก่อตัวของโครงสร้างโค้ก

การเปรียบเทียบเส้นโค้งของการเปลี่ยนแปลงในความจุความร้อนที่มีประสิทธิภาพ (ดูรูปที่ 26) กับข้อมูลการศึกษาเชิงความร้อนของถ่านหินสีน้ำตาลยังเผยให้เห็นถึงความคลาดเคลื่อนบางประการ สิ่งสำคัญที่สุดคือการปรากฏบนเทอร์โมแกรมของนิกดูดความร้อนตัวที่สามที่อุณหภูมิ 700–715 องศาเซลเซียส ผลกระทบดูดความร้อน เนื่องจาก Sef ในช่วงเวลานี้ยังคงต่ำกว่าความจุความร้อนจริง สาเหตุของความผันผวนดังกล่าวในความจุความร้อนที่มีประสิทธิภาพสังเกตโดยวิธีการแม้กระทั่งมากขึ้น อุณหภูมิสูงอยู่ในลักษณะที่ซับซ้อนของการก่อตัวของโครงสร้างโค้ก

ความจุความร้อนที่แท้จริง (สมดุล) ของถ่านหินที่ตรวจสอบทั้งหมดจะเพิ่มขึ้นแบบโมโนโทนตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น (ตารางที่ VI.2) ค่าความจุความร้อนที่แท้จริงของถ่านหินสีน้ำตาลของเงินฝาก Novo-Dmitrovsky ที่ต่ำกว่าเมื่อเทียบกับความจุความร้อนของถ่านหินอื่น ๆ นั้นอธิบายได้จากปริมาณเถ้าที่สูง

ผลกระทบจากความร้อนทั้งหมด [tab. (VI.3)] ปฏิกิริยาไพโรไลซิสตามสูตร (1.13) และ (1.14) ถูกกำหนดโดยความแตกต่างระหว่างพื้นที่ที่ล้อมรอบโดยประสิทธิผลและ

ตาราง VI.2

ความจุความร้อนที่แท้จริงของถ่านหินสีน้ำตาล สถานที่เกิด อุณหภูมิ, Berezovskoe Gusino-ozerskoe Dmitrovskoe โบโรดิโน บันทึก. ตัวเศษคือ kJ / "kg K ตัวส่วนคือ kcal / (kg ■° C) ตาราง U1.3 ผลทางความร้อนรวมของปฏิกิริยาไพโรไลซิสถ่านหินสีน้ำตาลในช่วง 20-1000 ° C อัตราการให้ความร้อน 10 ° C / นาที

ผลทางความร้อนของไพโรไลซิส

สนาม

ความจุความร้อนที่แท้จริง ในกรณีนี้ พื้นที่ที่อยู่ใต้เส้นกราฟความจุความร้อนจริงจะแสดงคุณลักษณะของคายความร้อน และพื้นที่เหนือเส้นโค้งนี้แสดงลักษณะเฉพาะของการดูดกลืนความร้อนของปฏิกิริยาไพโรไลซิส

ด้วยการแปลงถ่านหินสีน้ำตาลที่เพิ่มขึ้นความจุความร้อนของถ่านหินจะลดลง (รูปที่ 27)

ปกเกล้าเจ้าอยู่หัว ถ่านหินและแอนทราไซต์

ถ่านหินเหล่านี้เป็นตัวแทนของเชื้อเพลิงฟอสซิลที่เป็นของแข็งที่หลากหลายมากในแง่ของคุณสมบัติทางกายภาพและเทคโนโลยี โดยมีลักษณะเฉพาะจากการเปลี่ยนแปลงของวัสดุต้นทางในระดับที่แตกต่างกันแต่ค่อนข้างสูง

ความจุความร้อนของถ่านหินขึ้นอยู่กับระยะของการแปรสภาพ (ดู Ch. II1.1) สภาวะการเกิดขึ้น ปริมาณเถ้า ความชื้น และปัจจัยอื่นๆ อีกจำนวนหนึ่ง ซึ่งจะพิจารณาอิทธิพลในบทต่อไป

ส่วนนี้ให้ข้อมูลอ้างอิงเกี่ยวกับความจุความร้อนที่แท้จริงและมีประสิทธิภาพของถ่านหินบิทูมินัสจากสระน้ำบางแห่งที่อุณหภูมิปานกลาง รวมทั้งระหว่างการสลายตัวด้วยความร้อน