焦炭比熱容(specific heat of cake)是指單位質量的焦炭溫度升高1K所需要的熱量。以kJ/(kg·K)表示。它是分析和評定焦爐熱工時必需的重要熱物理參數。
基本介紹
- 中文名：焦炭比熱容
- 外文名：specific heat of cake
- 領域：工程技術
- 學科：冶金工程
簡介,測量方法,影響因素,煤結焦過程中比熱容的變化,
簡介
焦炭比熱容(specific heat of cake)是指單位質量的焦炭溫度升高1K所需要的熱量。以kJ/(kg·K)表示。它是分析和評定焦爐熱工時必需的重要熱物理參數。
測量方法
主要有絕熱量熱器法和熱傳導法兩種。
(1)絕熱量熱器法，焦炭比熱容的測定是將焦炭放在與周圍介質隔熱的加熱器中進行的。量熱器內部裝有電加熱器，其外壁覆蓋電熱隔熱板，通過自動調節裝置保持試樣和量熱器的溫度一致。
(2)熱傳導法。也是用量熱器測量，但測量方法不同。量熱器由熱導率很小的泡沫陶瓷製成，內部裝有石英玻璃制的乾餾甑中加入一定量的試驗煤樣。將量熱器置於電爐中，按要求的升溫速度供熱。整個系統以一定的升溫速度加熱，同時測量量熱器殼體內外的溫差。熱傳導法用於測量煤在熱解過程中經過軟化、熔融形成膠質體，再固化成半焦至焦炭的全過程的比熱容變化。
影響因素
煤和焦炭比熱容的測定尚無標準方法，所得數據因測量方法和試驗條件的不同而有差異。0℃時，焦炭比熱容約為0. 836KJ，石墨的比熱容為0.71KJ，這是因為焦炭屬亂層構，其層間的結合力高於石墨，所以焦炭分子結構中原子振動需要的能量高於石墨。影響焦炭比熱量的因素有溫度、原料煤的煤化度。以及焦炭的揮發分和灰分等。
(1)溫度的影響。在0-900℃範圍內，焦炭的比熱容隨溫度的增加明顯提高；接近900-1000℃時，提高趨勢漸緩；1000℃以後，由於焦炭分子結構重排，層間交聯鍵分解，平面碳網逐漸增大並進一步定向排列，層間結合力減弱，焦炭比熱容逐漸降低。
(2)原料煤煤化度的影響。隨著原料煤的煤化度提高，焦炭(或乾餾炭)比熱容下降，由無煙煤製得的乾餾炭比用長焰煤製得的乾餾炭的比熱容約低10%。
(3)焦炭揮發分的影響。焦炭比熱容隨焦炭揮發分的升高而增加，它們的變化之間呈線性關係。這是因為揮發分重含有氫原子，其比熱容大於碳原子比熱容所致。
(4)焦炭灰分的影響，焦炭中灰分的比熱容低於碳的比熱容，故隨灰分提高，焦炭比熱容降低。
煤結焦過程中比熱容的變化
煤結焦過程中比熱容的變化因煤種和加熱條件而異。不同揮發分的煤在0-1000℃的炭化過程中，膠質體固化前比熱容呈線性增加，線性範圍隨煤化度提高而增大。熱解過程伴隨著吸熱和放熱反應，曲線中相當於最大吸熱反應和最大熱分解速度的溫度處，比熱容表現出最大值；膠質體固化後比熱容逐漸降低，在最大放熱反應溫度處表現出最低值，然後比熱容又呈線性增加。排除熱效應後的真實比熱容，在整個結焦過程中，隨溫度升高而均勻增加。
