Геотехнологии. Безопасность жизнедеятельности



жүктеу 0.83 Mb.
бет4/7
Дата07.05.2019
өлшемі0.83 Mb.
1   2   3   4   5   6   7

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Положение о государственном мониторинге недр РК. Постановление Правительства РК от 27.01.97. 5 с.

2. Методические рекомендации по организации и производству наблюдений за режимом уровня, напора и дебита подземных вод. Караганда, 1997.

3. Методические указания по оценке влияния на окружающую среду размещенных в накопителях производственных отходов, а также складируемых под открытым небом продуктов и материалов. Алматы, 1997.




УДК 621.783.2:662.62




М.Г. ЖУМАГУЛОВ

К вопросу экспериментального исследования теплофизических свойств шубаркольского угля





В научных исследованиях для анализа и совершенствования технологий, использующих твердое топливо, часто требуются данные по теплофизическим свойствам этих топлив.

Существует множество экспериментальных методов, применяемых для определения теплофизических характеристик твердых тел [1]. Нами был выбран метод квазистационарного теплового режима.

Опыт по определению коэффициентов теплоёмкости, теплопроводности методом квазистационарного теплового режима сводится к измерению фактической скорости нагрева b и градиента температуры. Последний вследствие предполагаемого его постоянства заменяется обычно конечной разностью температур ΔT между двумя точками, удаленными на разное расстояние от оси симметрии тела.

Одним из методов квазистационарного теплового режима по определению теплофизических величин является метод диатермической оболочки. Сущность метода состоит в измерении температурного перепада на окружающих образец и испытуемый материал оболочках из плохопроводящего материала и в самой толще образца и эталона (в нашем случае чистый глинозем Al2O3) в процессе нагрева системы с постоянной скоростью (т.е. в квазистационарном режиме).

Сравнительный метод в дифференциальном варианте реализован в разработанной автором установке для определения теплофизических характеристик деструктированных материалов, в частности Шубаркольского угля, в интервале температур 20-1000°С (рисунок 1).

Конструкция прибора представляет собой диатермический калориметр. В легковесном огнеупорном кирпиче 1 с низким коэффициентом теплопроводности (например, шамотно-тальковый легковес ШТЛ-0,6) выполнены два симметрично расположенных сверления диаметром Ø ≈ 22 мм и высотой l ≈ 55 мм, куда помещают тонкостенные стальные цилиндры 3, которые во время опыта будут содержать внутри себя испытуемый материал и эталонное вещество. Самой диатермической оболочкой будет являться часть легковесного кирпича 1. К материалу оболочки предъявляются следующие требования: низкая теплопроводность, однородность, полное отсутствие каких-либо фазовых превращений в рабочем температурном интервале, монотонное изменение теплоемкости с температурой и сохранение формы после обжига. По оси цилиндрических сверлений установлены стальные цилиндрические стержни 2 с внешним диаметром Ø ≈ 5 мм, имеющие внутренние сверления диаметром 1,7 мм для термопары. Толщины диатермической оболочки и слоя засыпки испытуемого материала в стаканах выбраны примерно одинаковыми и равными толщине пластического слоя исследуемого угля (7-8 мм). Необходимо снять показания температур в ходе нагрева в шести точках, для чего в кирпиче высверливаются отверстия для контакта термопар со стальными стаканами 4 и на расстоянии толщины пластического слоя от внешней стороны металлического цилиндра 5. Для опытов можно использовать любые термопары с малым диаметром электродов и спая, не подверженные обуглероживанию, удовлетворяющие необходимому температурному диапазону.


Рисунок 1 – Схема устройства измерительной ячейки прибора для комплексного определения


теплопроводности и теплоемкости
деструктированных материалов:
1 – кирпичный блок; 2 – стальные цилиндрические стержни; 3 тонкостенные стальные цилиндры;
4, 5 – сверления под термопары
В ходе опыта рабочие реторты заполняются точной навеской высушенного материала, измельченного до < 0,2 мм, и устанавливаются в соответствующее гнездо калориметра.

Измерительный блок помещается в электропечь, которая питается от сети переменного тока через стабилизаторы и вариатор напряжения, служащий для формирования линейного закона изменения температуры во внутреннем пространстве печи.

Далее регистрируются температурные перепады на обеих оболочках, в образце и эталоне, тепловой эффект реакции по двум осевым термопарам, включенным навстречу друг другу, а также абсолютные значения температуры в обоих стаканах. Судить о скорости нагрева можно по показаниям, снятым с осевой термопары стакана с эталонным веществом.

Расчетная формула для теплоемкости имеет вид:



(1)

где СЭ – теплоемкость эталона при температуре ТЭ;


тЭ – масса эталона;
тХ – масса образца;
ΔТ1 – температурные перепады на оболочках.

Значения СЭ и ΔТ1Э принимаются для средней температуры эталона, равной средней температуре образца.

Коэффициент теплопроводности определяется также сравнительным методом по известной теплопроводности материала, помещенного в «эталонный» стакан:

(2)

где ΔТ2 – перепад температуры в испытуемом веществе или эталоне.

В качестве эталонного материала был принят узкий класс порошка окиси алюминия [2].

В формуле (1) значения тХ подставляются исправленными с учетом потери массы при пиролизе.

Исходным материалом для опыта приняты длиннопламенные слабоспекающиеся угли Шубаркольского разреза (таблица 1).
Таблица 1 – Средние показатели качества
исходного угля, %


Ситовый состав

Технический состав

+40

40-20

20-10

10-5

5-0

С

Н

S

N

О

Wr

Ad

Vdaf

26,4

52,4

12,4

5,3

3,5

53,6

5,14

0,37

1,59

16,73

9,1

13,5

42,1

Постановка опыта. В сверления установлены предварительно поверенные и отградуированные термопары типа ТХК (L). Нагрев измерительного блока осуществлялся со скоростью 0,11÷0,14°С/сек. Свободные концы термоэлектрических преобразователей подключены к универсальному микропроцессорному измерительному прибору ОВЕН-ТРМ 138, преобразующему электрический сигнал с термопары мВ в градусы Цельсия (°С). Для контроля за температурой печного пространства использовался жидкостный ртутный стеклянный термометр типа ТЛ-3-7 с диапазоном температур 0÷500°С, помещенный внутрь печи.

По результатам измерений путем подстановки значений в выражение (1) и (2) были получены зависимости теплоемкости и теплопроводности для Шубаркольского угля от температуры, представленные в таблице 2.


Таблица 2 – Экспериментальные значения эффективной теплоемкости
и теплопроводности Шубаркольского угля

t, °C

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

600

C, кДж кг·К

1,24

1,32

1,24

1,33

1,43

1,43

1,25

1,83

2,28

2,46

2,19

2,71

λ, Вт м·°С

0,127

0,136

0,145

0,154

0,16

0,17

0,175

0,18

0,19

0,205

0,23

0,26



Достарыңызбен бөлісу:
1   2   3   4   5   6   7


©kzref.org 2017
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет