Теплофізичні параметри гірських порід рос теплофизические параметры горных пород англ thermal physical parameters of roc

Теплофізичні параметри гірських порід (рос. теплофизические параметры горных пород, англ. thermal physical parameters of rocks, нім. thermophysische Parameter n des Gesteins) – питома теплопровідність, температуропровідність, питома теплоємкість, коефіцієнти лінійного та об’ємного розширення, тепловіддача, плавкість, випаровуваність. Відіграють велику роль при термічних та електрофізичних способах руйнування.

Основні термічні коефіцієнти – теплопровідності, температуропровідності і теплоємності – пов'язані між собою рівнянням:

а = λ/сρ

де а – коефіцієнт температуропровідності, м²/с; λ – коефіцієнт теплопровідності, Дж/(с∙К∙м); с – питома теплоємність матеріалу, Дж/(кг∙К); ρ – густина матеріалу, кг/м³.

Гірські породи та вугілля за своїми тепловими властивостями наближаються до теплоізоляторів і являють собою неоднорідні тіла, що складаються з твердих інгредієнтів, рідинних прошарків і повітряних комірок. Коефіцієнт теплопровідності таких матеріалів є умовною величиною й іноді називається видимим коефіцієнтом теплопровідності.

Для вугілля різного ступеня метаморфізму в інтервалі температур від 20 до 100°С існує лінійна залежність λ від температури, температурний коефіцієнт β=0,002 град^-1:.

Зростання коефіцієнта температуропровідності вугілля в інтервалі температур 0-200°С незначне, оскільки одночасно із збільшенням теплопровідності зростає і теплоємність вугілля. Збільшення коефіцієнта температуропровідності після 250-300°С пояснюється одночасним впливом збільшення коефіцієнта теплопровідності, зменшенням теплоємності і густини внаслідок збільшення пористості в процесі виділення летких.

Найменші значення теплопровідності і температуропровідності в ряді метаморфізму мають жирне і коксівне вугілля. Значення λ і а збільшуються при переході до газового вугілля, з одного боку, до пісного вугілля і антрацитів – з іншого. Температуропровідність вугілля змінюється в ряді метаморфізму в значно меншій мірі, ніж теплопровідність. Температуропровідність вугілля зменшується із зростанням насипної ваги.

При нормальних температурах теплопровідність вугілля змінюється від 0,10 до 0,13 Дж/(м∙с∙град.), а температуропровідність від 10^-4 до 1,8х10^-4 м²/с.

Таким чином, температурний коефіцієнт для вугілля позитивний, а зростання λ із збільшенням температури відбувається або за лінійним, або, при підвищених температурах, за квадратичним законом. Збільшення коефіцієнта теплопровідності вугілля і горючих сланців із зростанням температури пояснюється значною мірою сильним впливом променевого теплообміну і конвекції між поверхнями пор палива через газові комірки, що їх розділяють.

Див. також

Література

Мала гірнича енциклопедія : у 3 т. / за ред. В. С. Білецького. — Д. : Східний видавничий дім, 2013. — Т. 3 : С — Я. — 644 с.
Бойко В.С., Бойко Р.В. Тлумачно-термінологічний словник-довідник з нафти і газу. Тт. 1-2, 2004-2006 рр. 560 + 800 с.