焦炭比热容

焦炭比热容(specific heat of cake)是指单位质量的焦炭温度升高1K所需要的热量。以kJ/(kg·K)表示。它是分析和评定焦炉热工时必需的重要热物理参数。

主要有绝热量热器法和热传导法两种。

(1)绝热量热器法，焦炭比热容的测定是将焦炭放在与周围介质隔热的加热器中进行的。量热器内部装有电加热器，其外壁覆盖电热隔热板，通过自动调节装置保持试样和量热器的温度一致。

(2)热传导法。也是用量热器测量，但测量方法不同。量热器由热导率很小的泡沫陶瓷制成，内部装有石英玻璃制的干馏甑中加入一定量的试验煤样。将量热器置于电炉中，按要求的升温速度供热。整个系统以一定的升温速度加热，同时测量量热器壳体内外的温差。热传导法用于测量煤在热解过程中经过软化、熔融形成胶质体，再固化成半焦至焦炭的全过程的比热容变化。

煤和焦炭比热容的测定尚无标准方法，所得数据因测量方法和试验条件的不同而有差异。0℃时，焦炭比热容约为0. 836KJ，石墨的比热容为0.71KJ，这是因为焦炭属乱层构，其层间的结合力高于石墨，所以焦炭分子结构中原子振动需要的能量高于石墨。影响焦炭比热量的因素有温度、原料煤的煤化度。以及焦炭的挥发分和灰分等。

(1)温度的影响。在0-900℃范围内，焦炭的比热容随温度的增加明显提高；接近900-1000℃时，提高趋势渐缓；1000℃以后，由于焦炭分子结构重排，层间交联键分解，平面碳网逐渐增大并进一步定向排列，层间结合力减弱，焦炭比热容逐渐降低。

(2)原料煤煤化度的影响。随着原料煤的煤化度提高，焦炭(或干馏炭)比热容下降，由无烟煤制得的干馏炭比用长焰煤制得的干馏炭的比热容约低10%。

(3)焦炭挥发分的影响。焦炭比热容随焦炭挥发分的升高而增加，它们的变化之间呈线性关系。这是因为挥发分重含有氢原子，其比热容大于碳原子比热容所致。

(4)焦炭灰分的影响，焦炭中灰分的比热容低于碳的比热容，故随灰分提高，焦炭比热容降低。

煤结焦过程中比热容的变化因煤种和加热条件而异。不同挥发分的煤在0-1000℃的炭化过程中，胶质体固化前比热容呈线性增加，线性范围随煤化度提高而增大。热解过程伴随着吸热和放热反应，曲线中相当于最大吸热反应和最大热分解速度的温度处，比热容表现出最大值；胶质体固化后比热容逐渐降低，在最大放热反应温度处表现出最低值，然后比热容又呈线性增加。排除热效应后的真实比热容，在整个结焦过程中，随温度升高而均匀增加。