Исследованию теплоемкости каменноугольных коксов на протяжении последних десятилетий было посвящено довольно много работ, имеющих, однако, в подавляющем большинстве случаев прикладной характер. Исключение составляют низко­температурные измерения теплоемкости кокса, полученного из газового угля при 1040° С, выполненные В. А. Волошиным с сотрудниками (табл. XI. 1) [33].

Таблица XI. I

Низкотемпературная зависимость теплоемкости кожа из газового угля

Температура, К	Теплоемкость,	Температура,	Теплоемкость,
КДж/(кг-К)	Ккал/(кг°С)	КДж/(кг-К)	Ккал/(кг-°С)
60	0,0812	0,0194	180	0,464	0,111
70	0,116	0,0276	190	0,498	0,119
80	0,145	0,0358	200	0,532	0,127
90	0,180	0,0430	210	0,569	0,136
100	0,210	0,0502	220	0,600	0,143
110	0,241	0,0576	230	0,628	0,150
120	0,274	0,0654	240	0,662	0,158
130	0,306	0,0729	250	0,691	0,165
140	0,338	0,0807	260	0,725	0,173
150	0,369	0,0882	270	0,754	0,180
160	0,403	0,0963	280	0,788	0,188
170	0,435	0,104	290	0,816	0,195
			300	0,855	0,204

Систематизировав результаты экспериментальных наблюде­ний, проведенных И. Кленденином, Е. Терресом и рядом дру­гих исследователей, Н. Киров [77] получил усредненную эмпи­рическую зависимость для средней теплоемкости коксов в ин­тервале 0—1000° С:

Су(0°С—Г) =0,165+3,4- 1(ИГ—

—1,4-10-77'2, ккал/(кг-°С). (Х1.1)

Расчет по этому уравнению, однако, дает неудовлетвори­тельные результаты при умеренных температурах. Например,, согласно уравнению (XI. 1), удельная теплоемкость кокса при 0° С составляет 0,165 ккал/(кг-° С), т. е. она даже несколько ниже теплоемкости природного графита при той же темпера­туре. Учитывая особенности молекулярной структуры кокса, найденное значение Су следует признать явно заниженным. По той же причине вызывают некоторое недоверие результаты, по­лученные М. Вике и В. Петерсом [0,15 ккал/(кг-° С) при 0°С] [29], даже если принять во внимание низкий остаточный выход летучих веществ из кокса, явившегося объектом исследования. В то же время как уравнение (Х1.1), так и данные М. Вике и

В. Петерса [29] указывают на превышение теплоемкости кокса над теплоемкостью графита в средне - и высокотемпературной области. Большинство же исследователей согласны с тем, что это превышение характерно для всего исследованного темпера­турного интервала, вплоть до температуры получения кокса. В низкотемпературной области это различие становится гораздо ощутимее: при 1-00'К темплоемкость кокса примерно в 1,5 раза превосходит теплоемкость графита.

С целью уточнения температурной зависимости теплоемко­сти коксов и оценки влияния на нее различных факторов тех­нологического и генетического характера было предпринято ис­следование [92] теплофизических свойств, в частности, тепло­емкости большой группы лабораторных и промышленных ка­менноугольных коксов (табл. Х1.2) — (XI.7).

Измерения проводились по методу диатермической оболоч­ки при скорости нагрева около 10° С/мин.

В среднем с погрешностью не более 10% истинная удельная теплоемкость всех исследованных коксов в функции темпера­туры описывается уравнением

Су = 0,2+3,67-Ю^Г—1,29- 10-7Г2, ккал/(кг-°С), (Х1.2)

Справедливым в интервале 0°С—1000° С. Кривая, рассчитанная по этому уравнению, нанесена пунктирной линией на рис. 50.

10 Зак. 179 143.

Истинная удельная теплоемкость каменноугольных коксов из рядовых донецких углей Номер пробы (см. табл. Х1.9) 1 2 5 7 8 9 .0 Тура, °С Марка угля Д Г Ж К ОС Т А 0,934 0,900 0,850 0,837 0,825 0,821 0,816 0,223 0,215 0,203 0,200 0,197 0,196 0,195 1,055 1,026 0,988 0,950 0,938 0,934 0,921 0,252 0,246 0,236 0,227 0,224 0,223 0,220 1,202 1,185 1,156 1,097 1,084 1,089 1,076 0,287 0,283 0,276 0,262 0,259 0,260 0,257 1,340 1,331 1,311 1,235 1,223 1,227 1,218 0,320 0,318 0,313 0,295 0,292 0,293 0,291 1,465 1,457 1,445 1,372 1.365 1,365 1,357 0,350 0,348 0,345 0,327 0,326 0,326 0,324 1,562 1,562 1,549 1,507 1,495 1,486 1,482 0,373 0,373 0,370 0,360 0,357 0,355 0,354 1,570 1,654 1,658 1,574 1,566 1,566 1,562 0,375 0,395 0,396 0,376 0,374 0,374 0,373 1,599 1,729 — 1,654 1,650 1,650 1,645 0,382 0,413 — 0,395 0,394 0,394 0,393 1,759 1,779 1,738 1,725 1,708 1,708 1,704 0,420 0,425 0,415 0,412 0,408 0,408 0,407 _ 1,834 1,779 1,794 1,767 1,767 1,767 Уии - 0,438 0,425 0,428 0,422 0,422 0,422 _ 1,855 1,809 1,817 1,792 1,792 1,788 Шии — 0,443 0,432 0,434 0,428 0,428 0,427

Примечание. Числитель — кДж/(кг • К), знаменатель — ккал/(кг • °С).

Путем интегрирования уравнения (Х1.2) в соответствии с формулой (1.10) легко получить уравнение для средней удель­ной теплоемкости в интервале 0° С—Т:

Су(0°С-Г) =0,2+1,88-10-4Г-0,43-Ю-Т2, ккал/(кг °С) (Х1.3) и в интервале 20° С—Т

!

Су (20° С-Т)

-20

Г С (Т)йТ— | С(Т)йТ

О о

А',

1

- т_00 (0,27'+1,88- 10~4Г2—

-0,43• 10~77'3—4,075), ккал/ (кг • ° С).

10*

Сц, калНг - °С)

Сп, кДж/(кгК)

1,6В і

Рис. 50. Температурная зависимость удельной теплоемкости каменноуголь­ных коксов:

^ 2 — границы интервала; 3 —расчет по уравнению (ХІ.2); 4 — теплоемкость нефтя­ного кокса, Прокаленного при 1000" С, 5 — данные Мельхиора и Лютера

Таблица XI.4

Истинная удельная теплоемкость каменноугольных коксов, полученных нз концентратов углей Донбасса Номер пробы (см. табл. XI.2) Темпера­ 14 1$ 1« * 17 18 Ч 19 20 21 Тура, °С Марка угля Д Г Ж К ОС Т ПА А 100 0,963 0,955 0,921 0,913 0,904 0,888 0,230 0,228 0,220 0,218 0.216 0,212 300 1,315 1,306 1,248 1,239 1,223 0,314 0,312 0,298 0,296 0.292 500 1,553 1,541 1,445 1,445 1,516 1,495 1.474 0,371 0,368 0,345 0,345 0.362 0,357 0.352 700 1,742 1,708 1.612 1,583 1,578 1,608 1,578 0.416 0,408 0.385 0,378 0,377 0,384 0,377 900 1,813 1,788 1,750 1,729 1,708 1.717 1.645 1,641 0,433 0,427 0,413 0,413 0,408 0,410 0,393 0,392

Средняя удельная теплоемкость коксов, полученных из рядовых углей Донбасса Номер пробы (см. табл. >.1.2) Интервал 1 2 5 7 8 9 10 Темпера- Тур. °с Марка угля Д Г Ж К ОС Т А 20—100 0,992 0,237 0,976 0.233 0,921 0,220 0,896 0,214 0,879 0,210 0,875 0,209 0,867 0,207 20—200 1,068 0,255 1,043 0,249 1.001 0,239 0,963 0,230 0.950 0,227 0,946 0,226 0,938 0,224 20—300 1,43 0,273 1,118 0,267 1.089 0,260 1,038 0,248 1,026 0,245 1,022 0,244 1,017 0,243 20—400 1,210 0,289 1,185 0,283 1.164 0,278 1,110 0,265 1,093 0,261 1,093 0,261 1.084 0,259 20-500 1,273 0,304 1,252 0.299 1,231 0,294 1.177 0,281 1,164 0.278 1,160 0,277 1,156 0,276 20—600 1,323 0,316 1,306 0,312 1,298 0.310 1,239 0,296 1,227 0.293 1,227 0,293 1,218 0,291 20—700 1.365 0,326 1,352 0,323 1,348 0,322 1,294 0,309 1.285 0,307 1,285 0,307 1,273 0,304 20-800 1,407 0,336 1,394 0,233 1,398 0,334 1,344 0,321 1,336 0,319 1,331 0,318 1,327 0,317 20- 900 — — 1,415 0,338 1,390 0,332 1,382 0.330 1.378 0,329 1,373 0,328 20-1000 — — 1,436 0.343 1,432 0,342 1,424 0,340 1,419 0,339 1,411 0,337

Примечание. Числитель — кДж/(кг • К), знаменатель — ккал/(кг •'С).

Уравнение (Х1.4) можно записать иначе:

(ХІ.5)

Су (20° С—Т) =0,207+1,88-10“4 (Г— —20) -0,43• 10~7 (Г-20)2, ккал/(кг•0 С).

Температурная зависимость средней удельной теплоемкости для интервала 20° С—Т изображена на рис. 51, на котором для сравнения приведены также данные Су (25—Т), полученные X. Шедлихом, а также М. Вике и В. Петерсом для различных коксов.

Приведенные зависимости показывают, что теплоемкость различных по происхождению коксов колеблется в довольно широких пределах, и поэтому она не может быть описана в

149

Рис. 51. Температурная зависимость средней удельной теплоемкости ка­менноугольных коксов в интервале 20° С—Т: 1,2—границы интервала; 3 — данные X. Шедлнха; 4 — данные М. Вике и В. Петерса

Функции температуры единым уравнением без существенной погрешности, которую можно уменьшить, если учесть должным образом влияние отдельных факторов на теплоемкость коксов.

Таблица XI.6

Характеристика проб промышленных коксов Коксохимический завоз Шнхта, % Период Коксования Конеч­ Ная Тем­ Пера­ Тура, Результаты техни­ческого анализа кокса, % Ас Уг 5е „Криворожский* Г—33',2 Ж—34,6 К—13,4 ОС—18,8 15 ч 40 мин 1050 9,76 0,98 1,64 „Ваглейскнй" Г—32,6 Ж—35,2 К—10,7 ОС—21,5 13 ч 40 мин 1100 9,92 0,86 1,84 „Коммунарский“ Г—33 Ж—33 К—17 ОС—17 14 ч 09 мнн 1100 9,0 0,95 2,26 »Харьковский* (формо­ванный кокс) Г—100 — 900 7,73 — 1,51

Таблица XI.7 Истинная удельная теплоемкость промышленных коксов Коксохимический завод Температура, С .Криворожский“ „Баглеискнй“ „Коммунарский“ „Харьковский“ (формованный Кокс) 20 — — — 0,917 0,219 100 1,072 1,038 0,256 0.248 200 1.084 1,013 1,189 1.202 0,259 0,242 0,284 0,287 300 1,223 1,164 1,365 1,344 0,292 0,278 0,326 0,321 400 1,319 1,260 1,470 1,478 0,315 0,301 0,351 0,353 500 1,453 1,411 1,587 1,532 0,347 0,337 0,379 0,366 €00 1,604 1,495 1,650 1,612 0,383 0,357 0,394 0,385 700 1,708 1,558 1,725 1,717 0,408 0,372 0.412 0,410 800 1,784 1,692 1,750 1.767 0,426 0,404 0,418 0,422

Примечание. Числитель — кДж/(кг * К), знаменатель — ккал/(кг • °С).