Теплоемкость и теплопроводность горных пород и массивов

Количество тепла, отдаваемое в нагреваемую породу единицей поверхности тела в единицу времени, при градиенте температур, равном единице, называется коэффициентом теплоотдачи. Теплоотдачу горных пород надо знать при расчетах проветривания и теплового режима глубоких шахт, в процессе термобурения, замораживании горных пород.

Количество тепла, необходимое для повышения температуры на 1 градус одного килограмма породы, называется теплоемкостью породы.

С – теплоемкость породы; Q – количество переданного породе тепла; G – вес породы; Δt – изменение температуры.

Теплоемкость горной породы может быть определена калориметрическим способом:

3-12

где А – тепловое значение калориметра (количество тепла, необходимое для нагрева его на один градус);

t₀ – температура калориметра до опускания в него породы;

t₁ – температура образца до помещение его в калориметр;

t₂ – установившаяся температура образца и калориметра;

G – вес образца породы;

q – потери тепла при опыте.

Удельная теплоемкость пород изменяется в интервале от 0,4 до 2 кДж.(кг*К). Удельная теплоемкость плотных пород зависит только от её минерального состава и рассчитывается по формуле арифметического средневзвешенного

3-13

где m_i– относительное массовое содержание минерала с удельной теплоемкостью c_i

Рудные минералы, как правило, имеют низкую теплоемкость, поэтому в рудосодержащих породах теплоемкость ниже, чем в безрудных породах

Теплоемкость не зависит от того, в каком состоянии находится порода – в аморфном или кристаллическом. Например, теплоемкости кристаллического и плавленого кварца одинаковы. Теплоемкость не зависит от зернистости, слоистости.

Зависимость теплоемкости от пористости обусловлена значениями величин тепоемкости воздуха и минералов.

Объемная теплоемкость пористой породы c_ρ определяется также как арифметическое средневзвешенное. Так как объемная теплоемкость воздуха равна только 1,29 кДж/(м³К),

3-14

где с₀и ρ₀соответственно удельные теплоемкость и плотность минеральной фазы породы.

Минералы и горные породы являются плохими проводниками тепла. Из породообразующих минералов наибольшей теплопроводностью обладает кварц. Поэтому у плотных малопористых безрудных пород наблюдается повышение теплопроводности с увеличением содержания в них кварца.

Теплопроводность пород определяется способностью минералов, слагающих породу, проводить тепло. В слоистых породах теплопроводность вдоль слоистости λ_|| больше чем теплопроводность перпендикулярно слоистости λ_^,; т.е. λ_||> λ_^,.

Коэффициент анизотропии теплопроводности слоистых горных пород в среднем составляет 1,1-1,5.

В таблице 3-1 приведены показатели анизотропии теплопроводности для некоторых горных пород.

Дата добавления: 2014-02-28; просмотров: 840; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!