Determination of energy loss and pipeline parameters for transportation water-coal fuel in industrial hydrotransport system shvornikova A., Chernetskaya N icon

Determination of energy loss and pipeline parameters for transportation water-coal fuel in industrial hydrotransport system shvornikova A., Chernetskaya N




Скачати 85.77 Kb.
НазваDetermination of energy loss and pipeline parameters for transportation water-coal fuel in industrial hydrotransport system shvornikova A., Chernetskaya N
Дата19.02.2014
Розмір85.77 Kb.
ТипДокументи
1. /Требования/Пример статьи 2014.doc
2. /Требования/Пример тезисов 2014.doc
3. /Требования/Требования к оформлению Вестника 2014.doc
4. /Требования/Требования к тезисам 2014.doc
Determination of energy loss and pipeline parameters for transportation water-coal fuel in industrial hydrotransport system shvornikova A., Chernetskaya N
Особливості розрахунку гідравлічних параметрів транспортування водовугільного палива у промислових гідротранспортних системах чернецька-Білецька Н. Б., Шворнікова Г. М
Литература на языке текста статьи Литература латиницей Фамилии, инициалы авторов, название статьи Аннотация Ключевые слова
Требования к оформлению тезисов конференции «Инновационные технологии на железнодорожном транспорте»

УДК 622.278


ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ЗАТРАТ И ПАРАМЕТРОВ ТРУБОПРОВОДА ДЛЯ ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ ВОДОУГОЛЬНОГО ТОПЛИВА В ПРОМЫШЛЕННЫХ ГИДРОТРАНСПОРТНЫХ СИСТЕМАХ


Шворникова А.М., Чернецкая-Белецкая Н.Б.


DETERMINATION OF ENERGY LOSS AND PIPELINE PARAMETERS FOR TRANSPORTATION WATER-COAL FUEL IN INDUSTRIAL HYDROTRANSPORT SYSTEM


Shvornikova A., Chernetskaya N.



В статье рассмотрен алгоритм определения энергетических затрат на транспортирование водоугольного топлива в промышленных гидротранспортных системах, который также позволяет определять диаметры трубопроводов и гидравлические параметры транспортирования водоугольного топлива (ВУТ). При составлении методики использованы оригинальные зависимости, которые учитывают качество исходного сырья, его концентрацию и гранулометрическое распределение, плотность и вязкость, а также реологические характеристики готового продукта.

Ключевые слова: водоугольное топливо, энергетические затраты, эффективная вязкость, концентрация, напряжение сдвига, скорость потока, удельные потери напора.


Введение. Сегодня много говорят о расширении использования альтернативных, возобновляемых, нетрадиционных источников энергии – но все это перспективные источники, а в практическом плане необходимо сосредоточиться на традиционных источниках и, в первую очередь, на полномасштабном возвращении в энергетику угля.

Помимо того, что уголь дешевле мазута и газа, нужно также иметь ввиду, что сжигание угля на ТЭС позволяет получать энергию не очень дешево, так как: сжигание угля в топке котла и получение пара, с помощью турбины вращающего электрогенератор, энергия от которого выдается в систему целым комплексом вспомогательных и дополнительных узлов, в том числе обеспечивающих разгрузку, хранение, приготовление и подачу на сжигание. Сюда входят железнодорожное хозяйство, вагоноопрокидыватели, тракты топливоподачи с узлами пересыпок, дробилками, бункерами, мельницами и пылесистемами. И перерабатывается угля сотни, а то и тысячи тонн в час. Уголь же рассыпается, самовозгорается, пылит, а пыль взрывается. Поэтому появляются системы пылеподавления, аспирации, гидросмыва с очистными сооружениями. Все эти дополнительные узлы увеличивают объемы и стоимость строительства ТЭС.

Поэтому возвращение угля в энергетику не должно быть возвратом к архаичным способам его сжигания. Нужны новые технологии, позволяющие использовать достоинства угля, но свести к минимуму сложности его применения.

Принципиально важным решением для угольной энергетики может стать переход от прямого сжигания угля в различных топочных устройствах на приготовление из углей различных качеств, в том числе и из отходов углеобогащения, водоугольного топлива (ВУТ).

Использование водоугольного топлива в промышленности имеет ряд значительных преимуществ: ВУТ является экологически чистым энергоносителем, в продуктах его сгорания значительно меньше сажи, оксидов азота и серы; для приготовления топлива можно использовать шламы и отходы углеобогащения; ВУТ является экономичным видом топлива, оно обладает достаточно высокой теплотой сгорания и позволяет сократить затраты на его транспортирование за счет использования трубопроводного транспорта.

Постановка проблемы. Расширение сферы использования водоугольного топлива как эффективной угольной технологии вызывает необходимость совершенствования его трубопроводного транспорта.

Наиболее значительное влияние на процессы транспортирования ВУТ по трубопроводу оказывают концентрация угольных частиц, их гранулометрическое распределение и физико-химические особенности исходного угля, зависящие от марки и степени метаморфизма. В связи с этим актуальной является задача рационального подбора концентрации и обеспечения гранулометрического состава близкого к максимальной упаковке частиц для каждой конкретной марки угля, так как невыполнение этого условия приводит к повышению затрат на транспортирование ВУТ и увеличению времени простоя гидротранспортной системы (ГТС).

Экономическая эффективность процесса гидравлического транспортирования водоугольного топлива зависит от соответствия основных параметров промышленной гидротранспортной системы минимальным приведенным затратам. Основными составляющими расходов являются затраты на приготовление ВУТ с заданными механическими характеристиками и затраты непосредственно на гидравлический транспорт суспензии от пункта приготовления до конечного пункта потребления при обеспечении требуемой производительности всего комплекса.

Анализ последних исследований и публикаций. В работах Брагина Б.Ф., Мурко В.И., Урьева Н.Б., Власова Ю.Ф., Белецкого В.С., Свитлого Ю.Г., Круть О.А. и др. неоднократно говорилось о том, что реологические и энергетические характеристики водоугольного топлива непосредственно зависят от концентрации твердого компонента в суспензии, его гранулометрического распределения и качества исходного сырья. Однако вопрос расчета параметров гидротранспорта ВУТ с учетом вышеуказанных факторов и в настоящее время вызывает много вопросов.

Цель статьи. В работе сделана попытка получить аналитические зависимости для определения диаметра трубопровода, гидравлических параметров транспортирования и энергетических затрат на транспортирование.

Результаты исследований. Полученные зависимости для определения потерь напора по длине трубопровода, коэффициентов гидравлических сопротивлений и чисел Рейнольдса нашли свое применение в методике определения параметров течения водоугольного топлива в системах промышленного гидротранспорта.

Исходными данными для расчета энергозатрат на транспортирование ВУТ являются:

  1. Производительность гидротранспортной системы ;

  2. Условный диаметр трубопровода ;

  3. Длина трубопровода ;

  4. Эффективная вязкость рабочей смеси ;

  5. Плотность несущей жидкости, твердого компонента и суспензии соответственно , , ;

  6. Объемная концентрация – отношение объема жидкости к общему объему топлива;

  7. Напряжение сдвига ;

  8. Средний диаметр угольных частиц .

Порядок расчета

Определим общие реологические характеристики водоугольного топлива.

Рассчитываем динамический коэффициент эффективной вязкости с учетом объемной концентрации ВУТ по формуле [1, 2]


,


после чего определяем плотность суспензии


.


Определяем среднюю скорость потока через диаметр трубопровода и расход


.


Рассчитываем значение числа Рейнольдса для суспензии

.


Определяем режим течения ВУТ.

При режим течения ламинарный, а при - турбулентный.

Тогда среднюю скорость течения ВУТ можно определить по формуле


.


В случае, когда скорость транспортирования является известной величиной, сравнивая формулы для определения средней скорости потока водоугольного топлива, получаем выражение для определения необходимого диаметра трубопровода [3]


.


Таким образом, определяем диаметр трубопровода и среднюю скорость транспортирования ВУТ, обеспечивающие необходимую производительность промышленной ГТС.

Далее рассчитываем удельные потери напора [2, 3]

,


где - коэффициент гидравлических сопротивлений, определяемый с учетом реологических свойств водоугольного топлива, т.е. относительного напряжения сдвига:

- для ламинарного режима:


,

.


Градиент скорости сдвига можно рассчитать с помощью использования следующей формулы


.


После подстановки известных параметров получим

.


Аналогичные расчеты можно выполнять для промышленных гидротранспортных систем различной протяженности и производительности.

С увеличением производительности системы по ВУТ при постоянной концентрации угольных частиц в объеме суспензии равномерно изменяются удельные потери напора и диаметр трубопровода. Из расчета также следует, величина удельных эксплуатационных затрат в этом случае будет мало влиять на общую эффективность гидротранспорта. Более значительно, эффективность гидротранспорта ВУТ будет определяться капитальными затратами, в частности, стоимостью трубопровода, так как его диаметр увеличивается с увеличением производительности системы. Увеличение производительности приводит к изменению режима течения и переход его в область гидравлически гладкого трения, в которой коэффициент сопротивлений будет меньше зависеть от величины относительного напряжения сдвига. Его величина в этой области трения определяется формулой Блазиуса


.


Основные энергетические затраты на транспортирование водоугольного топлива могут быть определены следующим образом


,


где - мощность, затрачиваемая на транспортирование ВУТ.

Предложенная методика определения энергетических затрат на транспортирование водоугольного топлива реализована в виде блок-схемы и компьютерной программы (рис. 1).




Рис. 1. Блок-схема расчета энергозатрат на транспортирование водоугольного топлива


Вывод. Таким образом, предложенная методика определения энергетических затрат на транспортирование водоугольного топлива в зависимости от структуры водоугольного топлива позволяет на стадии приготовления ВУТ определить геометрические параметры трубопровода и режимы транспортирования, обеспечивающие необходимую производительность ПГТС.


Литература

  1. Чернецкая Н.Б. Исследование реологических характеристик водоугольного топлива, созданного на основе углей Донбасса / Н.Б. Чернецкая, А.М. Шворникова, Е.А. Варакута, Н.И. Брагин // Вісник Східноукраїнського національного університету ім. В. Даля. – 2007. - № 3(109) ч. 2. - С. 213.

  2. Чернецька Н.Б. Определение параметров реологических моделей водоугольного топлива / Н.Б. Чернецкая, А.М. Шворникова // Рухомий склад та спеціальна техніка залізничного транспорту: збірник наукових праць. – Х., 2008. - Вип. 96. - С. 83-88.

  3. Шворнікова Г.М. Математична модель плину водовугільного палива у промислових гідротранспортних системах / Г.М. Шворнікова // Вісник Східноукраїнського нац. ун-ту ім. В. Даля. – 2010. -№1(143).–С.254–259.


References

1. Cherneckaja N.B. Issledovanie reologicheskih harakte-ristik vodougol'nogo topliva, sozdannogo na osnove uglej Donbassa / N.B. Cherneckaja, A.M. Shvornikova, E.A. Varakuta, N.I. Bragin // Vіsnik Shіdnoukrains'kogo nacіonal'nogo unіversitetu іm. V. Dalja. – 2007. - № 3(109) ch. 2. - S. 213.

2. Chernec'ka N.B. Opredelenie parametrov reologicheskih modelej vodougol'nogo topliva / N.B. Cherneckaja, A.M. Shvornikova // Ruhomij sklad ta specіal'na tehnіka zalіznichnogo transportu: zbіrnik naukovih prac'. – H., 2008. - Vip. 96. - S. 83-88.

3. Shvornіkova G.M. Matematichna model' plinu vodovu-gіl'nogo paliva u promislovih gіdrotransportnih sistemah / G.M. Shvornіkova // Vіsnik Shіdnoukraїns'kogo nac. un-tu іm. V. Dalja. – 2010. - №1(143). – S. 254 – 259.


Шворнікова Г.М., Чернецька-Білецька Н.Б. Визначення енергетичних витрат та параметрів трубопроводу для транспортування водовугільного палива в промислових гідротранспортних системах.

У статті розглянуто алгоритм визначення енергетичних витрат на транспортування водовугільного палива в промислових гідротранспортних системах, який також дозволяє визначати діаметри трубопроводів і гідравлічні параметри транспортування водовугільного палива (ВВП). При складанні методики використані оригінальні залежності, що враховують якість вихідної сировини, її концентрацію і гранулометричний розподіл, щильність і в'язкість, а також реологічні характеристики готового продукту.

Ключові слова: водовугільне паливо, енергетичні витрати, ефективна в'язкість, концентрація, напруга зсуву, швидкість потоку, питомі втрати напору.

Shvornikova A., Chernetskaya N. Determination of energy loss and pipeline parameters for transportation water-coal fuel in industrial hydrotransport system.

The paper identifies the key benefits of using water-coal fuel in industrial boilers. Allocated primary factors that affect the rheological characteristics of suspensions and energy in transportation. The algorithms determine the energy cost of transporting water-coal fuel in industrial hydro-transport system, which also allows to determine the diameters of the pipes and hydraulic parameters transporting water-coal fuel (WCF). Methods used in the preparation of the original dependencies that take into account the quality of feedstock, its concentration and particle size distribution, density, viscosity and rheological characteristics of the finished product. Proposed in the method of determining the energy costs of transporting water-coal fuel, depending on the structure of water-coal fuel preparation stage can determine the geometric parameters of the pipeline and the modes of transportation, providing the necessary performance industrial hydro-transport system.

Keywords: water-coal fuel, energy costs, effective viscosity, concentration, shear stress, flow, unit head loss.


Шворнікова Г.М. – к.т.н., доцент кафедри «Організація перевезень і управління на залізничному транспорті» СНУ ім. В. Даля, e-mail: shvorni@mail.ru.

Чернецька-Білецька Н.Б. – д.т.н., проф., зав. кафедри «Організація перевезень і управління на залізничному транспорті» СНУ ім. В. Даля.


Рецензент: д.т.н., проф. Соколов В.І.


Стаття подана 22.02.2013





Схожі:

Determination of energy loss and pipeline parameters for transportation water-coal fuel in industrial hydrotransport system shvornikova A., Chernetskaya N iconThe fuel energy prospects of ukraine shandyba Aleksandr

Determination of energy loss and pipeline parameters for transportation water-coal fuel in industrial hydrotransport system shvornikova A., Chernetskaya N iconMaterial balance. Formula. Parameters of material balance. Sections of industrial regulations

Determination of energy loss and pipeline parameters for transportation water-coal fuel in industrial hydrotransport system shvornikova A., Chernetskaya N iconTen-e transeuropean energy networks  Areas : Public management, Energy, Environment

Determination of energy loss and pipeline parameters for transportation water-coal fuel in industrial hydrotransport system shvornikova A., Chernetskaya N iconBlock "radiator-fan" of cooling system of the car’s engine
С after a 17-hours storage on the open stand at an ambient temperature minus 20 єС; reduces the engine wear on 300%, amount of harmful...
Determination of energy loss and pipeline parameters for transportation water-coal fuel in industrial hydrotransport system shvornikova A., Chernetskaya N iconBlock "radiator-fan" of cooling system of the car’s engine
С after a 17-hours storage on the open stand at an ambient temperature minus 20 ºС; reduces the engine wear on 300%, amount of harmful...
Determination of energy loss and pipeline parameters for transportation water-coal fuel in industrial hydrotransport system shvornikova A., Chernetskaya N iconEnergy management as constituent of energy saving

Determination of energy loss and pipeline parameters for transportation water-coal fuel in industrial hydrotransport system shvornikova A., Chernetskaya N iconClose box cuInSe2 film deposition technology
С that additionally enhances energy consumption of the technological process. Therefore it is necessary to use low material consumption...
Determination of energy loss and pipeline parameters for transportation water-coal fuel in industrial hydrotransport system shvornikova A., Chernetskaya N iconМонографія «Linguophilosophic Parameters of English Innovations in Technosphere», видавництво Cambridge Scholars Publishing, Великобританія. Коротке описання розробки
...
Determination of energy loss and pipeline parameters for transportation water-coal fuel in industrial hydrotransport system shvornikova A., Chernetskaya N iconWater treatment plant

Determination of energy loss and pipeline parameters for transportation water-coal fuel in industrial hydrotransport system shvornikova A., Chernetskaya N iconBackground of new decision search for coal processing in Ukraine

Determination of energy loss and pipeline parameters for transportation water-coal fuel in industrial hydrotransport system shvornikova A., Chernetskaya N iconBackground of new decision search for coal processing in Ukraine

Додайте кнопку на своєму сайті:
Документи


База даних захищена авторським правом ©zavantag.com 2000-2013
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації
Документи