Полная версия

Главная arrow Агропромышленность arrow Возможность улучшения качества кокса вне печной камеры

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Теплофизические свойства кокса не изменяются в период внекамерных процессов и практически не зависят от них. Однако характеристики их определяют во многом состояние кусков кокса во время тушения. Поэтому теплофизические свойства включены в число рассматриваемых в настоящей работе, посвященной технологии внекамерных процессов.

Тепло- и температуропроводность

Важность тепло- и температуропроводности как характеристик, влияющих на распространение температурных полей, а отсюда и термических напряжений, которые могут вызвать вторичное трещинообразование в кусках кокса, периодически привлекали внимание исследователей. Так, в работе [56] графически даны результаты исследований влияния температуры на коэффициенты тепло- и температуропроводности (А и а) образцов промышленного кокса Харьковского опытного завода, выпиленных в виде шайб, которые могут быть аппроксимированы следующими аналитическими функциями: и

и

Значки «_|_» и «//» обозначают направление испытания образца относительно теплового потока, имевшего место в камере коксования; Т - температура в градусах Кельвина; А, изменяясь в среднем для двух направлений в интервале температур 4731273 от 0,607 до 2,031, в среднем для указанного интервала температур равна 1,319 Вт/(м-К). а также возрастает с увеличением температуры и несколько изменяется в зависимости от того, в каком направлении относительно прошлого теплового потока определяли его значение. Для того же интервала температур 473^273 в среднем для двух направлений а возрастает от 1,929-10'3 до 4,093-Ю'3, а в среднем для этого интервала температур коэффициент равен 3,01 МО-3, м2/ч.

Для кокса Нижнетагильского металлургического комбината известны [40, 57] данные о значении а=0,38Ю'2 м2/ч, полученные при температуре, близкой к верхнему граничному интервалу упомянутых выше исследований. Как видно, порядок цифр такой же.

Имеются и другие данные о характеристике теплопроводности [58-61 и др.], касающиеся либо небольшого размера частиц, либо монодисперсных сред, а также другого температурного интервала, чем кокс, выдаваемый из печи. По этой причине эти материалы далее не рассматриваются.

Следует отметить, что процесс теплопередачи происходит по- разному в случае лабораторного исследования образцов кокса под воздействием температурного поля и при непосредственном контакте хладагента с насыпью кокса, как это имеет место и при сухом и особенно при мокром тушении. Хладагент (газ или вода) проникает через поры внутрь кусков, заполняет трещины и этим объясняется различие данных, получаемых при испытании в разных условиях. Получаемые при непосредственном контакте кокса и хладагента характеристики процесса называют эффективными или эквивалентными коэффициентами [60, 62 и др.].

Так, в работе [63] в процессе определения коэффициента теплопередачи путем охлаждения раскаленного до 950°С куска кокса с «вживленными» термопарами в токе углекислого газа и последующим расчетом, используя зависимости [64], получили (с ошибкой 6-8%) коэффициенты теплопроводности кускового кокса, Вт/(мК): Л, = 0,1 1 5 + 1,956-1 0_3t; Л2=0,36+1,762-10'3t, где Л, и Л2 - коэффициенты теплопроводности в параллельном и перпендикулярном направлениях теплового потока, соответственно.

При 950°С X=^ ,97; А2=2,03, а при 45СГС ^=0,995; Х2=1,153.

Для условий промышленного охлаждения кокса в установках сухого тушения кокса (УСТК) средний коэффициент теплопроводности найден 0,46-0,8 Вт/(м-К).

При охлаждении кокса водой процесс изменения температуры по сечению кусков не описывается известными уравнениями теплопроводности. Это связано с проникновением воды вглубь куска при понижении температуры поверхности ниже 100°С. Происходит впитывание воды внутрь куска, обусловленное охлаждением газов, находящихся в порах кусков. Проникновение воды вглубь равносильно уменьшению размера куска, охлаждающегося в условиях постоянной температуры поверхности. Обходя сложности сопутствующих процессов, в работе [65] использовали эквивалентную температуропроводность, значение которой адекватно предположению об охлаждении сплошного тела только с внешней поверхности при такой теплопроводности материала, которая обеспечивает изменение в центре образца, равное фактическому. Для нахождения ее величины были поставлены следующие эксперименты.

В образцах кубической формы просверливали до центра канал, диаметром 4 мм. После нагрева образцов (с предотвращением озоления) в канал вводили малоинерционную термопару, соединенную с гальванометром. Замерив температуру, кусок вместе с термопарой вынимали из печи и погружали в воду, предотвращая попадание воды непосредственно на термопару. Показания гальванометра снимали каждые 5 с.

Значения аэкв рассчитывали, используя представленную в работе [66] зависимость 0=(Тцп)/(Топ) от критерия Фурье Fo для граничных условий первого рода. Вычислив по опытным данным разность между температурой центра Тц и температурой поверхности Тп, которую принимали равной температуре воды, а также между начальной температурой Т0 и температурой поверхности, находили значение 0 и далее по графику - величину Fo=at/R2. По значению Fo, конкретному времени охлаждения t и радиусу куска R вычисляли коэффициент температуропроводности а=аэкв.

В отличие от известной зависимости a=f(t), при которой величина коэффициента растет с повышением температуры, для аэкв выявлена противоположная зависимость. Так, если для Т=1173 К среднее из 5 опытов значение аэкв=0,348-10'2 м2/ч, то для 473 К аэкв=0,546-10~2 м2/ч. Аномалия зависимости аэкв от температуры объясняется описанным выше процессом проникновения воды вглубь куска, который интенсифицируется по мере охлаждения.

Влияние пропитки водой на коэффициент температуропроводности было четко зафиксировано при охлаждении высокопористого куска (губки). Температура в центре этого куска, размеры которого были 80x80x80 мм (R=40 мм), упала с 1173 до 463 К за 10 с, что соответствует значению аэке=1,5-10*2 м2/ч.

Средний коэффициент температуропроводности обычного кокса для рассматриваемого интервала температур равен 0,286-10-2 м2/ч, а эквивалентная температуропроводность в том же диапазоне температур составляет аэкв=0,447-10'2 м2/ч, что в 1,56 раза больше.

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>