Способ определения реологических характеристик угля Советский патент 1993 года по МПК G01N33/22 

Предлагаемое изобретение относится к способу определения реологических свойств углей и угольных шихт применительно к слоевому процессу коксования и может быть использовано в угольной промышленности и коксохимическом производстве. : - : . Известен способ определения реологических характеристик углей измерением вязкости последних в пластическом состоянии. Используемый материал, внутрь которого помещен диск с вертикальной осью вращения, нагревают снизу. При этом в материале образуется пластический слой, перемещающийся снизу вверх.. Когда диск Оказывается внутри этого слоя (вблизи его верхней границы), его приводят во вращение с заданной скоростью, измеряют наи- .меньщий момент сил, необходимый для этого, и по нему рассчитывают величину вязкости.

Недостатком известного способа является то, что он применим только для определения среднего значения вязкости, а динамика изменения ее с температурой не поддается измерению этим способом. Это объясняется тем, что диск при вращении захватывает пластическую массу на всю толщину пластического слоя.

Наиболее близким к предлагаемому является способ определения реологических характеристик угля по его вязкости .в пластическом состоянии, заключающийся в том, что тонкий слой исследуемого угля помещают в зазор между коаксиальными цилиндрами, нагревают и при переходе угля в пластическое состояние внутренний ци- яйндр приводят во вращение с заданной скоростью, а внешний удерживают неподвижно. Измеряют усилие, необходимое для вращения цилиндра, и по нему рассчитывают момент силы и вязкость угля.

Недостатком этого способа является его ограниченная применимость для вспучивающихся углей, поскольку объем этих углей при нагреве резко увеличивается из-за выделения большого объема парогазовой фазы, что приводит к получению недостоверных данных .по их реологической характеристике. ..

. Целью изобретения является устранение указанного недостатка. Цель достигается тем, что в способе определения реологических характеристик угля, включающем нагрев измельченного угля, помещенного между двумя коаксиаль.но расположенными цилиндрами, до пластического состояния, вращение внутреннего цилиндра, измерение усилия и вычисление момента силы, необходимого для вращения его с заданной скоростью,

измеряют высоту угольной загрузки в течение всего процесса определения ив момент увеличения высоты загрузки накладывают на нее давление и путем регулирования последнего поддерживают высоту загрузки равной высоте, которую имеет загрузка до момента ее увеличения, Наложение.давления с момента увеличения высоты угольной загрузки и регулирование давления позволяёт поддерживать постоянный объем вспучивающихся углей в течение всего процесса определения и получить достоверные данные по изменению вязкости пластической массы угля в процессе нагрева. Давление на

испытуемую загрузку должно накладываться непрерывно, поскольку при периодическом его наложении с последующим снятием происходит термомеханическая деструкция пластической массы и удаление из

нее растворенных легкокипящих компонентов, что приводит к искажению ее реологи-: ческихсвойств. : ,/:- ,

Сравнение заявляемого техническог0 решения с прототипом позволило установить соответствие его критерию новизна.. При изучении известных технических решений в данной области техники признаки, отличающие заявляемое изобретение of прототипа, не были выявлены; поэтому они

обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие критерию существенные отличия, ; - ..

Осуществление способа проводят в приборе, представленном на чертеже.

Прибор содержит стакан 1, выполненный в виде цилиндра, установленный в печи 2, ротор 3, на нижней части которого коак- сиальностакану t установлена цилиндрическая насадка 4, ротор соединен через шкив

5 с электродвигателем. В верхней части ста- . кана 1 на роторе 3 помещена с возможностью перемещения вдоль ротора пресс-втулка 6, на. которую опирается рычаг 7, один конец которого закреплен на стойке 8, а на другом его

конце помещен груз 9. Прибор снабжён устройством 10 для замера высоты угольной загрузки и динамометром 11, соединенным со шкивом 5 и с электродвигателем.

Определение реологических характеристик угля производится следующим образом.

Пример 1.В кольцевое пространство между стаканом. 1 (внутренний диаметр ,0 см) и цилиндрической насадкой 4 (диаметр Dj-4,7 см. высота цилиндрической части ,1 см) загружают 2,5 г испытуемого угля и измеряют высоту слоя с помощью устройства 10. На верхнюю часть ротора надевают пресс-втулку б, на которую опирается рычаг 7 с грузом 9. Все устройство

помещают в печь 2. К шкиву 5 присоединяют электродвигатель, соединенный с динамометром 11, включают обогрев, угольную загрузку нагревают в течение 30 мин до t 250 °С, затем со скоростью 3 град/мин до 1520

Qc, .-.... --::-- -V

В процессе нагрева с 385° С до 520° С на угольную загрузку накладывают давление, поддерживая постоянную высоту загрузки 22 мм (на уровне, достигнутом при 380 °С), регулирую величину груза 9.

По достижении углем пластического состояния ( С) насадку 4 включением электродвигателя вращают со скоростью об/ч. С помощью динамометра 11 определяют усилие, необходимое для вращения ее с заданной скоростью, и вычисляют вращающий момент и вязкость,

Момент силы, необходимый для вращения внутренней цилиндрической насадки определяют по формуле:

: MfF v CW2 ... .; , ;..: -:.:.;:-:-;; .

где F - усилие (гс) на щкиве 5, измеренное динамометром;X : :

0Шк - диаметр шкива, см ().

Вязкость пластической массы угля ц , КПз определяются по формуле ,

- .1740

м

Я

2

(

0

5

0

5

0

где М - момент силы,тс см; De - внутренний диаметр стакана, см; DI - диаметр цилиндрической насадки,

см; ; . : ...; ... .; :

L - длина цилиндрической насадки, см;

п-частота вращения насадки, об/ч.

При усилии на шкиве F 40 гс момент силы, необходимый для вращения, состав- ляет ;. ;./: ; ;//:; :: -.... /--. : . ;, :.

M 4(j v2/2 40 гс см.

Вязкость равна „ 1764 ..:-. 40 .

З, -2-1

-. V:v ( Ц2 - О2 ) 2;ОкПз,

Данные по величине усилия, необходимого для вращения цилиндрической насадки, и величине вязкости угля, нагретого до различныхтемператур, приведены в табл. 1.

Пр им е р 2 {известный способ). Условия и исследуемый уголь, как в примере 1, нр:давление н а угольную загрузку в процессе нагрева не накладывается. Данные по зависимости усилия, необходимого для вращения цилиндрической насадки, от температуры приведены ниже, в табл. 2.

Использование заявляемого изобретения позволит увеличить достоверность определения вязкости вспучивающихся углей.

Сущность изобретения: помещают между двумя коаксиально расположенными цилиндрами 1. 4 измельченный уголь. Нагревают нагрузку угля до пластического состояния . Осуществляют вращение внутреннего цилиндра 4с заданной скоростью. Измеряют усилие, необходимое для вращения цилиндра,-затем вычисляют момент силы и реологические характеристики. В процессе нагрева высоту угольной загрузки. В момент увеличения высоты загрузки на нее накладывают давление. Поддерживают в течение процесса нагрева высоту угольной загрузки равной высоте, которую она имеет до момента ее увеличения, путем регулирования давления. 2 табл. 1 ил. ЗлехтроМагатсль

Формул а изо бретени я Способ определения реологических характеристик угля, включающий нагрев до пластического состояния измельченного угля, помещенного между двумя коаксиально расположенными цилиндрами, вращение внутреннего цилиндра с заданной скоростью, измерение усилия, необходимого для вращения с заданной скоростью, вычисление момента силы и реологических характеристик, о т л и ч а ю щ и и с; я тем, что, с целью повышения достоверности данных, измеряют высоту угольиой загрузки в течение всего процесса определения, в момент увеличения высоты угля на нее накладывают давление и путем регулирования давления поддерживают высоту угольной загрузки равной высоте, которую она имеет до момента ее увеличения.

Та б л и ц а 1

Таблица 2