Увлажнение углей приводит к увеличению коэффициентов тепло- и температуропроводности. Это подтверждено большим числом специальных исследований. Однако аналитическое опи­сание зависимости названных коэффициентов от влажности ут-; лей (в отличие от теплоемкости) затрудняется отсутствием ДО'' настоящего времени физической модели, адекватной реальной- структуре увлажненного угля. Это обусловлено главным обра­зом отсутствием обоснованных представлений о распределении влаги в угле и неполнотой сведений о видах ее связи с мате­риалом.

Обобщение обширного экспериментального материала поз­волило А. Ф. Чудновскому [98] сформулировать следующие важные выводы по рассматриваемому вопросу.

В зависимости от крупности зерен все дисперсные материа­лы могут быть разделены на крупно-, средне - и мелкодисперс­ные. При незначительной влажности материалов с увеличением последней теплопроводность их увеличивается в линейной за­висимости, при этом темп возрастает с крупностью зерна.

При дальнейшем увлажнении материала, начиная с опреде­ленной степени увлажнения, рост теплопроводности либо пре­кращается (крупнозернистые материалы), либо, наоборот, ста­новится сильновыраженным (мелкозернистые материалы), ли­бо, наконец, продолжает подчиняться линейной зависимости (среднедисперсные материалы).

В пределах каждой из трех групп материалов в довольно широких пределах изменения степени дисперсности характер зависимости коэффициента теплопроводности от влажности со­храняется одинаковым.

Из вышесказанного ясно, что в некоторых пределах измене­ния влажности зависимость коэффициента теплопроводности от нее имеет линейный характер:

Я = Яо ^1+бк7-щ—(XVII. 2)

Где Я — теплопроводность влажного материала; Ао — теплопро­водность абсолютно сухого материала; — угловой коэффи­циент; №—влажность.

Д 1

Значения0»" — ----- для трех групп дисперсных материа­

Лов в зависимости от их плотности приведены в табл. XVI 1.9.

Применение уравнения (XVI 1.2) к измельченным углям да­ет удовлетворительные результаты в пределах изменения влаж­ности от 0 до 10—15% и выше, если мелкодисперсными считать угли класса 0—3 мм, среднедисперсными — 3—6 мм и крупно­дисперсными— 6—10 мм. Так, например, теплопроводность аб­солютно сухого бурого угля с насыпной плотностью 0,74 т/м3 составляет 0,0615 ккал/(м-ч-°С) [87]. Угловой коэффициент для мелкодисперсных материалов с данной насыпной плот­ностью равен 10,6 (см. табл. XVII.9). Для теплопроводности того же угля влажностью 10%

1 = 0,0615^1 + 10,6 =0,126 ккал/(м-ч-°С),

Тогда как экспериментально найденное значение теплопровод­ности, отвечающее этой влажности,— 0,12 ккал/(м-ч-°С).

Необходимо, однако, иметь в виду, что область применения уравнения (ХУП.2) в случае тонкодисперсных материалов (по­рошков) существенно уже, чем для более грубых систем.

Температуропроводность измельченных углей изменяется по мере их увлажнения своеобразно: при малых влажностях она быстро возрастает, а затем, достигнув максимума, снижается. Такой ход зависимости а(№) объясняется тем, что при малой степени увлажнения теплопроводность растет быстрее, чем теп­лоемкость и насыпная плотность материала. Теплопроводность

1, 2 — песок; 3, 4 — каменные угли; 5, 6 — подмосковный бурый уголь; 7 — немецкие угли

Сухого материала незначительна, и для ее существенного уве­личения достаточно уже небольшого количества влаги, связы­вающей отдельные зерна теплопроводными перемычками. Однако при сильном увлажнении увеличение теплопроводности ма­териала замедляется, тогда как теплоемкость и плотность про­должают расти. Это приводит к снижению температуропровод­ности.

Как показывает опыт, для зависимости а(№) углей также характерен линейный участок, простирающийся до влажности около 10%.

На рис. 79 изображена зависимость безразмерных коэффи­циентов тепло - и температуропроводности различных углей

Л

И А —— I и (для сравнения) кварцевого песка, иллю­стрирующая приведенные выше положения.

На рис. 80 изображено изменение эффективных коэффициен­тов тепло - и температуропроводности бурого угля различной влажности (от 0,75 до 12%) при его нагреве до 240° С.

При температурах от 20 до 90—100° С теплопроводность всех проб монотонно снижается с повышением температуры. Даль-

Ап

Нейший нагрев (от 100' до 160° С) характеризуется резким уменьшением теплопроводности проб с большой влажностью (12 и 8,2%) и постепенным снижением в случае проб влаж­ностью 3 и 0,75%.

При повышении температуры от 180 до 240° С эффект дей­ствия влаги исчезает и теплопроводность всех проб начинает увеличиваться: при температуре 240° С различие в числовых значениях коэффициента теплопроводности составляет около 3%, т. е. оно лежит в пределах погрешности опыта.

На рис. 80 показано также влияние влажности на темпера­туропроводность исследованных проб при их нагреве. Значи­тельный эндотермический эффект вызывает замедление про­цессов перестройки температурного поля и, как следствие, приводит к резкому уменьшению коэффициента температуропро­водности в'интервале 90—160°С и теплопроводности (наибо­лее значительному для проб с высокой влажностью).