焦炭比熱容

焦炭比熱容

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。

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