Исследование восстановления сыпучести смёрзшейся углепородной массы (СПМ) под воздействием температурного облучения
У роботі вивчений процес танення мерзлої вуглепородної маси під дією температурного випромінювання. Вивчені особливості зміни температури вуглепородної маси при різних тривалостях і схемах розташування рефлектора, відбивачів і її зразків. The process of melting of frozen coal-breed mass is studied u...
Saved in:
| Published in: | Геотехническая механика |
|---|---|
| Date: | 2007 |
| Main Authors: | , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С.Полякова НАН України
2007
|
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/31449 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Исследование восстановления сыпучести смёрзшейся углепородной массы (СПМ) под воздействием температурного облучения / В.Н. Светличный, В.П. Рудь // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2007. — Вип. 73. — С. 188-193. — Бібліогр.: 1 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859909076139376640 |
|---|---|
| author | Светличный, В.Н. Рудь, В.П. |
| author_facet | Светличный, В.Н. Рудь, В.П. |
| citation_txt | Исследование восстановления сыпучести смёрзшейся углепородной массы (СПМ) под воздействием температурного облучения / В.Н. Светличный, В.П. Рудь // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2007. — Вип. 73. — С. 188-193. — Бібліогр.: 1 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Геотехническая механика |
| description | У роботі вивчений процес танення мерзлої вуглепородної маси під дією температурного випромінювання. Вивчені особливості зміни температури вуглепородної маси при різних тривалостях і схемах розташування рефлектора, відбивачів і її зразків.
The process of melting of frozen coal-breed mass is studied under the action of temperature radiation. The features of change of temperature coal-breed mass are studied at different duration and layout of reflector and reflectors charts.
|
| first_indexed | 2025-12-07T16:01:19Z |
| format | Article |
| fulltext |
188 Выпуск № 73
УДК 622.333-124:620.178.311.5
В.Н. Светличный, В.П. Рудь
ИССЛЕДОВАНИЕ ВОССТАНОВЛЕНИЯ СЫПУЧЕСТИ
СМЁРЗШЕЙСЯ УГЛЕПОРОДНОЙ МАССЫ (СПМ) ПОД
ВОЗДЕЙСТВИЕМ ТЕМПЕРАТУРНОГО ОБЛУЧЕНИЯ
У роботі вивчений процес танення мерзлої вуглепородної маси під дією температурного
випромінювання. Вивчені особливості зміни температури вуглепородної маси при різних
тривалостях і схемах розташування рефлектора, відбивачів і її зразків.
THE RESEARCH OF RENEWAL OF FROZEN COAL-BREED MASS
UNDER THE ACTION TEMPERATURE RADIATION
The process of melting of frozen coal-breed mass is studied under the action of temperature ra-
diation. The features of change of temperature coal-breed mass are studied at different duration and
layout of reflector and reflectors charts.
Восстановление сыпучести смерзшихся грузов, а также уменьшение энерго-
затрат и времени на их размораживание является актуальной [1] проблемой для
повышения эффективности работы предприятий горнорудной промышленно-
сти.
Целью данной работы является установление эффективных условий таяния
образцов СПМ вследствие температурного облучения для восстановления их
сыпучести, а также условий таяния.
Для этого необходимо определить коэффициенты использования тепловой
мощности источника лучей – рефлектора методом выпаривания воды, а также
исследованы процессы таяния образцов СПМ, помещённых в различные шка-
фы, при различных расстояниях рефлектора до образцов, в том числе с приме-
нением боковых наклонных отражателей.
Были использованы: образцы СПМ; ёмкость для воды объёмом 20мл; ме-
таллическая ёмкость объёмом 2000мл, содержащая образец; термошкаф; шкаф
с внутренними зеркальными поверхностями; источник лучистой энергии (реф-
лектор HL2266 мощностью Nном=0,5кВт), секундомер; наклонные отражатели.
Шкаф с зеркальными поверхностями – это ящик в форме параллелепипеда
со сторонами 400х300х300мм, внутренняя поверхность которого покрыта ме-
таллическими пластинами, имеющими отшлифованные поверхности. Рефлек-
тор это параболическое зеркало, в центре которого расположена нагревающая
спираль. Он располагался в верхней части ящика на направляющих, которые
позволяли ему перемещаться вертикально. В конструкции предусмотрены две
дополнительные плоские наклонные зеркальные поверхности, направляющие
поток отражённых лучей рефлектора от них к ёмкости с образцом пород.
Измерены температуры основных элементов рефлектора – спирали, керами-
ческого спираледержателя, отражающей части. В течении 10-15 секунд после
включения рефлектора в сеть температура изменялась от комнатной до 350оС –
спирали; 278оС – керамического спираледержателя; 293оС – отражающей части.
Через 60с, по мере забора мощности из сети температура спирали достигла
530оС, керамического спираледержателя 253оС, отражающей части 460оС. Мел-
"Геотехническая механика" 189
ко дробленый уголь при максимальной реализации мощности рефлектора не
воспламенялся.
Для решения первой задачи использовали термошкаф известной конструк-
ции, в который помещали ёмкость с 10 мл воды, а теплоносителями были лучи
рефлектора. Выше этой ёмкости на расстоянии 20мм до её верхнего среза рас-
полагался рефлектор. Вся система была предварительно нагрета до начального
теплового равновесия. В первом случае воду выпаривали при плотно закрытой
двери термошкафа. При помощи секундомера определяли продолжительность
полного выпаривания воды, которое в среднем по всему объёму измерений со-
ставила 0,23 ч. Удельная теплота парообразования воды при 100оС рав-
на 539,7 кал/г. Теплота, израсходованная на выпаривание 10г воды, состави-
ла 5,397 ккал, а затраченная мощность при времени полного испарения
0,23 часа равнялась 0,0273 кВт. Коэффициент использования тепловой мощно-
сти (КИТ) рефлектора (при Nном=0,5 кВт) составил 5,4%. Во втором случае ана-
логичный эксперимент проводился при открытой двери шкафа, в результате че-
го установлено, что полезная тепловая мощность равна 0,018 кВт, а КИТ в этом
случае составил 3,6%. Затем та же ёмкость с 10мл воды помещалась в ящик с
зеркальными внутренними поверхностями, который предварительно был нагрет
до теплового равновесия в системе «воздух-рефлектор-шкаф-образец». В пер-
вом случае эксперимент проводили при плотно закрытой верхней крышке ящи-
ка, в которую был вмонтирован рефлектор. Полезная тепловая мощность соста-
вила 0,035 кВт, а КИТ – 7%. При открытой верхней крышке полезная мощность
была 0,025 кВт, а КИТ – 5%.
Полученные данные показывают, что при использовании рефлектора в шка-
фу с зеркальными поверхностями, КИТ был выше, чем в термошкафе: при за-
крытой двери термошкафа (крышке шкафа) в 1,4 раза; при открытой –
в 1,39 раза.
Для решения второй задачи использовали металлическую ёмкость в форме
параллелепипеда (модель вагона) со сторонами 160мм Х 130мм Х 90мм, в ко-
торую помещали увлажненную углепородную смесь. Масса углепородной сме-
си равна 2500г, в которой содержалось 20% воды. Она укладывалась в металли-
ческую ёмкость послойно. На первом слое толщиной 20мм располагали 1-й
термодатчик, далее на слой толщиной 60мм – второй датчик, который покрыва-
ли углепородной массой толщиной 5мм. Ёмкость со смесью помещали в моро-
зильную камеру, где она находилась до установления теплового равновесия.
При помощи перемещающихся направляющих и стопоров рефлектор фик-
сировали на необходимых расстояниях от верхней поверхности металлической
ёмкости. Затем после предварительного нагрева всей системы до состояния те-
плового равновесия в неё помещалась модель вагона со смёрзшейся углепород-
ной смесью. Изменения температур внутри и на поверхности углепородной
смеси регистрировали по показаниям термодатчиков через равные промежутки
времени до достижения внутри образца нулевых и положительных значений
температуры. Для дополнительного нагрева вагона с целью устранения негаба-
ритов, сохраняющихся после размораживания смёрзшейся углепородной смеси,
190 Выпуск № 73
использовали две плоские зеркальные поверхности, устанавливаемые под уг-
лом 600 к нижней грани зеркального шкафа. Они отражали лучи, идущие от
рефлектора на боковые стенки ёмкости с образцом, где чаще всего находились
эти негабариты.
Далее эксперимент проводился в следующей последовательности. Соблюдая
геометрически подобие промышленного варианта гаража-размораживателя и
модели выбрали максимально возможное в условиях эксперимента расстоя-
ние А от рефлектора до верхней поверхности образца, которое состави-
ло 240 мм. Размораживание углепородной смеси производилось как с боковыми
зеркалами, так и без них. В дальнейшем размораживание производили на рас-
стояниях А = 190мм, 140мм и 20мм с использованием боковых зеркал и без
них.
Полученные результаты представлены на графиках зависимости температу-
ры от продолжительности облучения СПМ при наличии и отсутствии зер-
кал (рис.1-4).
кривые 1 и 2, а также 3 и 4 относятся вариантам применения без и с зеркалами соответствен-
но, начальная температура 1-й кривой – 11,8 0С, 2-й кривой – 13,4 0С, 3-й кривой – 12,0 0С, 4-
й кривой – 12,8 0С
Рис. 1 – Графики изменения температуры смёрзшейся углепородной смеси от времени при
расстоянии до рефлектора 240мм
"Геотехническая механика" 191
кривые 1 и 2, а также 3 и 4 относятся к вариантам применения без и с зеркалами соответст-
венно, начальная температура 1-й кривой – 12,0 0С, 2-й кривой – 14,1 0С, 3-й кривой – 11,8
0С, 4-й кривой – 13,1 0С
Рис. 2 – Графики изменения температуры смёрзшейся углепородной смеси от времени при
расстоянии до рефлектора 190мм
кривые 1 и 2, а также 3 и 4 относятся вариантам применения без и с зеркалами соответствен-
но, начальная температура 1-й кривой – 11,4 0С, 2-й кривой – 13,1 0С,
3-й кривой – 12,1 0С, 4-й кривой – 12,8 0С
Рис. 3 – Графики изменения температуры смёрзшейся углепородной смеси от времени при
расстоянии до рефлектора 140мм
192 Выпуск № 73
кривые 1 и 2 относятся варианту применения с зеркалами, начальная температура 1-й кривой
– 10,0 0С, 2-й кривой – 11,6 0С
Рис.4 – Графики изменения температуры смёрзшейся углепородной смеси от времени при
расстоянии до рефлектора 20мм
По нашему мнению изменение характера кривой «температура на внешнем
датчике – время» с условно линейного на горизонтальные выполаживания обу-
словлено интенсивным таянием льда, превращением его в жидкость, а затем в
водяной пар, что сопровождалось нагревом верхней части углепородной смеси,
льда и воздуха, находящихся в порах. При этом вектор миграции воды здесь
разделяется так: жидкость (растаявший лед) шла в направлении вектора грави-
тации, а газы – в обратную сторону. Теплоёмкость системы «уголь-порода-
воздух-вода» зависит от теплоёмкости воды и особенностей фазовых её пере-
ходов при подаче тепла.
По изменению характера кривой «температура-время», построенной по по-
казаниям датчика, находящегося в области предполагаемого расположения
плохо размороженных областей – будущих негабаритов при разгрузке, можно
судить о величине средней скорости размораживания объёма углепородной
смеси до полного устранения в ней этих областей. Величина средней скорости
размораживания смеси на расстоянии 240мм от рефлектора до поверхности об-
разца равна 0,2910С/мин с использованием зеркал и 0,2620С/мин без использо-
вания зеркал; на расстоянии 190мм – 0,2930С/мин с использованием зеркал и
0,2910С/мин без использования зеркал, на расстоянии 140мм – 0,3360С/мин с
"Геотехническая механика" 193
использованием зеркал и 0,2780С/мин без них. При минимальном расстоя-
нии 20мм с зеркалами – скорость размораживания равнялась 0,3460С/мин.
Наибольшая скорость размораживания была зарегистрирована при мини-
мальном расстоянии от рефлектора до поверхности образца и с использованием
боковых зеркал. При использовании боковых зеркал и максимальном прибли-
жении рефлектора к поверхности образца, превалирующая часть энергии шла
на размораживание вагона и только малая часть – на обогрев шкафа и воздуха в
нём. Это подтверждается тем, что максимальная температура, зарегистриро-
ванная на внешнем датчике с применением боковых зеркал, значительно ниже,
чем при их отсутствии.
Выводы:
1. При использовании направляющих зеркал и максимальном приближении
рефлектора к поверхности образца достигается наибольшая скорость его размо-
раживания, исключается образование плохо размороженных областей – буду-
щих негабаритов при выгрузке СПМ из ёмкости.
2. Уменьшение расстояния с 240мм до 20мм от рефлектора, направленного в
геометрический центр углепородной массы, в сочетании с отражателями сни-
жает энергозатраты и время размораживания до 35% по сравнению со всеми
изученными вариантами.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. А.С. Курилко Экспериментальные исследования влияния циклов замораживания-оттаивания на физико-
механические свойства горных пород. – Якутск: ЯФ ГУ «Изд-во СО РАН», 2004. – 154с.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-31449 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1607-4556 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T16:01:19Z |
| publishDate | 2007 |
| publisher | Інститут геотехнічної механіки імені М.С.Полякова НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Светличный, В.Н. Рудь, В.П. 2012-03-08T22:29:58Z 2012-03-08T22:29:58Z 2007 Исследование восстановления сыпучести смёрзшейся углепородной массы (СПМ) под воздействием температурного облучения / В.Н. Светличный, В.П. Рудь // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2007. — Вип. 73. — С. 188-193. — Бібліогр.: 1 назв. — рос. 1607-4556 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/31449 622.333-124:620.178.311.5 У роботі вивчений процес танення мерзлої вуглепородної маси під дією температурного випромінювання. Вивчені особливості зміни температури вуглепородної маси при різних тривалостях і схемах розташування рефлектора, відбивачів і її зразків. The process of melting of frozen coal-breed mass is studied under the action of temperature radiation. The features of change of temperature coal-breed mass are studied at different duration and layout of reflector and reflectors charts. ru Інститут геотехнічної механіки імені М.С.Полякова НАН України Геотехническая механика Исследование восстановления сыпучести смёрзшейся углепородной массы (СПМ) под воздействием температурного облучения The research of renewal of frozen coal-breed mass under the action temperature radiation Article published earlier |
| spellingShingle | Исследование восстановления сыпучести смёрзшейся углепородной массы (СПМ) под воздействием температурного облучения Светличный, В.Н. Рудь, В.П. |
| title | Исследование восстановления сыпучести смёрзшейся углепородной массы (СПМ) под воздействием температурного облучения |
| title_alt | The research of renewal of frozen coal-breed mass under the action temperature radiation |
| title_full | Исследование восстановления сыпучести смёрзшейся углепородной массы (СПМ) под воздействием температурного облучения |
| title_fullStr | Исследование восстановления сыпучести смёрзшейся углепородной массы (СПМ) под воздействием температурного облучения |
| title_full_unstemmed | Исследование восстановления сыпучести смёрзшейся углепородной массы (СПМ) под воздействием температурного облучения |
| title_short | Исследование восстановления сыпучести смёрзшейся углепородной массы (СПМ) под воздействием температурного облучения |
| title_sort | исследование восстановления сыпучести смёрзшейся углепородной массы (спм) под воздействием температурного облучения |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/31449 |
| work_keys_str_mv | AT svetličnyivn issledovanievosstanovleniâsypučestismerzšeisâugleporodnoimassyspmpodvozdeistviemtemperaturnogooblučeniâ AT rudʹvp issledovanievosstanovleniâsypučestismerzšeisâugleporodnoimassyspmpodvozdeistviemtemperaturnogooblučeniâ AT svetličnyivn theresearchofrenewaloffrozencoalbreedmassundertheactiontemperatureradiation AT rudʹvp theresearchofrenewaloffrozencoalbreedmassundertheactiontemperatureradiation |