Исследование неравномерности концентрации частиц угольной пыли в прямоточном горизонтальном канале реактора термохимической подготовки топлива
Целью исследований является определение изменения распределения частиц угольной пыли в сечении прямоточного горизонтального цилиндрического канала реактора термохимической подготовки топлива вследствие действия силы тяжести. Для этого на основе анализа сил, действующих на частицу, составлена мето...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Геотехническая механика |
|---|---|
| Дата: | 2013 |
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
2013
|
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/59773 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Исследование неравномерности концентрации частиц угольной пыли в прямоточном горизонтальном канале реактора термохимической подготовки топлива / А.И. Волошин, А.В. Жевжик, В.Н. Горячкин, И.Ю. Потапчук // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2013. — Вип. 109. — С. 89-98. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859984596820557824 |
|---|---|
| author | Волошин, А.И. Жевжик, А.В. Горячкин, В.Н. Потапчук, И.Ю. |
| author_facet | Волошин, А.И. Жевжик, А.В. Горячкин, В.Н. Потапчук, И.Ю. |
| citation_txt | Исследование неравномерности концентрации частиц угольной пыли в прямоточном горизонтальном канале реактора термохимической подготовки топлива / А.И. Волошин, А.В. Жевжик, В.Н. Горячкин, И.Ю. Потапчук // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2013. — Вип. 109. — С. 89-98. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Геотехническая механика |
| description | Целью исследований является определение изменения распределения частиц угольной пыли в сечении прямоточного горизонтального цилиндрического канала реактора термохимической подготовки топлива вследствие действия силы тяжести. Для этого на основе анализа сил, действующих на частицу, составлена методика расчета концентрации частиц и определено влияние их оседания на распределение в поперечном сечении канала реактора по его длине; определена доля частиц, выпадающих на стенки канала, в зависимости от температуры и расхода потока аэросмеси. Определено, что повышение температуры потока аэросмеси способствует уменьшению доли частиц, оседающих на нижнюю образующую канала, что приведет к уменьшению степени шлакования. Полученные результаты могут быть использованы для математического моделирования и оптимизации работы аппаратов термохимической подготовки и газификации твердого топлива.
Метою досліджень є визначення зміни розподілу частинок вугільного пилу у перетині прямоточного горизонтального циліндричного каналу реактора термохімічної підготовки палива внаслідок дії сили тяжіння. Для цього на основі аналізу сил, які діють на частинку, створена методика розрахунку концентрації частинок і визначений вплив їх осідання на розподіл у поперечному перетині каналу реактора по його довжині; визначена доля частинок, які випадають на стінки каналу, в залежності від температури і витрати потоку аеросуміші. Визначено, що підвищення температури потоку аеросуміші сприяє зменшенню долі частинок, які осідають на нижню утворюючу каналу, що приведе до зменшення ступеню шлакування. Отримані результати можуть бути використані для математичного моделювання і оптимізації роботи апаратів термохімічної підготовки і газифікації твердого палива.
Purpose of this research is to determine gravityinduced changes in distribution of particles of coal dust in horizontal cylindrical directflow channel of thermochemical fuel preparation reactor. To this end, forces impacting the particles were analyzed; a method was established for calculating the particle concentration; effect of the particle deposition and their distribution in the cross section of the reactor channel over its length was defined; portion of particles settling down on the walls of the channel was determined depending on the fuel mixture temperature and flow rate. It was determined that increased temperature of the fuel mixture flow reduced quantity of part icles settled down on the bottom of the channel and, further, reduced rate of slag formation. The findings can be used for mathematical modeling and optimization of thermochemical preparation and gasification of the solid fuels.
|
| first_indexed | 2025-12-07T16:27:54Z |
| format | Article |
| fulltext |
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2013. №109
______________________________________________________________________________________________
89
УДК 622.653-097
А.И. Волошин, чл.- кор. НАН Украины, д-р техн. наук, профессор,
А.В. Жевжик, канд. техн. наук, доцент
(ИГТМ НАН Украины)
В.Н. Горячкин, канд. техн. наук, доцент,
И.Ю. Потапчук, магистр
(ДНУЖТ)
ИССЛЕДОВАНИЕ НЕРАВНОМЕРНОСТИ КОНЦЕНТРАЦИИ ЧАСТИЦ
УГОЛЬНОЙ ПЫЛИ В ПРЯМОТОЧНОМ ГОРИЗОНТАЛЬНОМ КАНАЛЕ
РЕАКТОРА ТЕРМОХИМИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ ТОПЛИВА
О.І. Волошин, чл.- кор. НАНУ, д-р техн. наук, професор,
О.В. Жевжик, канд. техн. наук, доцент
(ІГТМ НАН України)
В.М. Горячкін, канд. техн. наук, доцент,
І.Ю. Потапчук, магістр
(ДНУЗТ)
ДОСЛІДЖЕННЯ НЕРІВНОМІРНОСТІ КОНЦЕНТРАЦІЇ ЧАСТИНОК
ВУГІЛЬНОГО ПИЛУ У ПРЯМОТОЧНОМУ ГОРИЗОНТАЛЬНОМУ КА-
НАЛІ РЕАКТОРА ТЕРМОХІМІЧНОЇ ПІДГОТОВКИ ПАЛИВА
A.I. Voloshin, Cor. Member NASU, D. Sc. (Tech.), Professor,
A.V. Zhevzhik, Ph.D. (Tech.), Associate Professor
(IGTM NAS of Ukraine)
V.N. Goriachkin, Ph.D. (Tech.), Associate Professor
I. Yu. Potapchuk, M.S (Tech.)
(DNURT)
STUDY UNEVEN CONCENTRATION OF COAL DUST PARTICLES IN
CONTINUOUS-FLOW HORIZONTAL CHANNEL OF THERMOCHEMI-
CAL FUEL PREPARATION REACTOR
Аннотация. Целью исследований является определение изменения распределения ча-
стиц угольной пыли в сечении прямоточного горизонтального цилиндрического канала реак-
тора термохимической подготовки топлива вследствие действия силы тяжести. Для этого на
основе анализа сил, действующих на частицу, составлена методика расчета концентрации
частиц и определено влияние их оседания на распределение в поперечном сечении канала
реактора по его длине; определена доля частиц, выпадающих на стенки канала, в зависимо-
сти от температуры и расхода потока аэросмеси. Определено, что повышение температуры
потока аэросмеси способствует уменьшению доли частиц, оседающих на нижнюю образую-
щую канала, что приведет к уменьшению степени шлакования. Полученные результаты мо-
гут быть использованы для математического моделирования и оптимизации работы аппара-
тов термохимической подготовки и газификации твердого топлива.
Ключевые слова: термохимическая подготовка топлива, движение частиц, угольная
пыль, концентрация частиц, прямоточный канал
© А.И.Волошин, А.В. Жевжик, В.Н. Горячкин, И.Ю. Потапчук, 2013
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2013. №109
______________________________________________________________________________________________
90
Рост цен и дефицит используемого в теплоэнергетике природного газа вы-
нуждает искать возможные пути его замены другими видами топлива. Учиты-
вая значительные запасы, для Украины таким топливом может стать уголь и
производимый из него синтез-газ. Поскольку основным препятствием широко-
масштабного использования продуктов из угля является их относительно высо-
кая стоимость, а математическое моделирование и оптимизация работы аппара-
тов термохимической подготовки (ТХП) и газификации позволяют снизить за-
траты на их производство, то выяснение теоретических закономерностей про-
исходящих при этом процессов является актуальной задачей.
Аппараты для ТХП и газификации угля перед непосредственным сжиганием
в котлах тепловых электростанций чаще всего имеют вид цилиндрического ка-
нала со спутным движением дискретной (угольная пыль) и сплошной (газ) фаз.
Математическое моделирование и оптимизация на этой основе их работы тре-
бует расчета полей скоростей, концентраций, температур дискретной и сплош-
ной фаз.
Одним из допущений при расчете потока дискретной фазы является равно-
мерность распределения частиц относительно оси и по высоте канала. Так, в [1]
моделирование процессов ТХП проводилось в приближении осесимметрично-
сти потока газа и частиц без учета влияния силы тяжести, что будет справедли-
вым для ультрадисперсной угольной пыли. В [2], [3] приведены результаты
расчетов, выполненных в известных CFD-пакетах (ANSYS, FLUENT) также в
осесимметричной постановке.
В то же время очевидно, что распределение частиц в цилиндрическом гори-
зонтальном канале, где обрабатывается угольная пыль, будет несимметричным
вследствие действия силы тяжести. Учет неравномерности важен при дальней-
шем расчете полей температур и концентраций газовых компонент, а также
определения возможной степени шлакования вследствие оседания частиц на
нижнюю образующую канала.
Таким образом, необходим анализ влияния неравномерности распределения
дискретной фазы по высоте и относительно оси канала в аппаратах ТХП и газо-
генераторах с определением влияния на погрешность вычислений и усовершен-
ствованием методик расчета.
Исходя из этого в работе поставлена цель – определить изменение распре-
деления частиц угольной пыли в сечении прямоточного горизонтального ци-
линдрического канала реактора ТХП вследствие действия силы тяжести.
УСТРОЙСТВО РЕАКТОРА ТХП
Реактор ТХП выполнен в виде цилиндрического канала, в который поступа-
ет аэросмесь, состоящая из воздуха и угольной пыли. Расчетная схема канала
реактора показана на рис. 1.
Внутренний диаметр канала реактора dвн для горелок котлов ТПП-210, при-
меняемых в настоящее время на ТЭС Украины, исходя из конструкции, может
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2013. №109
______________________________________________________________________________________________
91
изменяться в пределах dвн=0,2...0,3 м, длина канала L=2...3 м. Запорно-
регулирующая арматура, установленная перед устройством подачи аэросмеси в
горелку, позволяет при общем расходе первичного воздуха при нормальных
условиях 7200 м
3
/ч, изменять долю воздуха, пропускаемого через канал реакто-
ра, в пределах 5...100 %.
Рисунок 1 – Схема к расчету
ОСЕДАНИЕ ЧАСТИЦЫ УГЛЯ В КАНАЛЕ РЕАКТОРА
Анализ сил, действующих на частицу угля в потоке аэросмеси, выполнен в
работе [4]. К основным силам при движении частицы в прямоточном канале ре-
актора относятся аэродинамическая сила, под действием которой частицы бу-
дут увлекаться потоком воздуха, и сила тяжести. Кроме них на частицу будет
действовать сила Магнуса-Жуковского, связанная с вращением частиц, а также
силы термофореза и турбофореза, обусловленные неравномерным полем тем-
ператур и наличием пульсаций скорости в турбулентном потоке, однако этими
силами в данном случае можно пренебречь в силу их малости.
Для оценки влияния силы тяжести на траекторию частиц определим время
релаксации [5]
в
р
d 2
18
1
, (1)
где – плотность частицы; d – эквивалентный диаметр частицы; в – динами-
ческая вязкость воздуха. Как показано в [6], за время р скорость движения ча-
стиц достигает 63,8 %, а за р7 – 99,9 % скорости седиментации.
Время пребывания ηп частиц угля в канале реактора определяется скоростью
их движения вдоль оси канала. Если принять, что скорость движения частиц
угля близка к средней скорости движения аэросмеси, то время пребывания
T
T
Q
Ld ун
ун
вн
п
..
..
2
4
,
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2013. №109
______________________________________________________________________________________________
92
где внd , L – внутренний диаметр и длина канала реактора; Qн.у. – объемный рас-
ход воздуха, подаваемого с аэросмесью в канал реактора, приведенный к нор-
мальным условиям; Т, Тн.у. – температура аэросмеси в канале и при нормаль-
ных условиях.
На рис. 2 показаны расчетные значения р для частиц угля с плотностью
=1100 кг/м
3
, движущихся в нагретом воздухе, а на рис. 3 – время пребывания
частиц в канале реактора в зависимости от Qн.у.. Из результатов расчета следует,
что, например, для частиц угля размером 0,05 мм, отношение пр7 при рас-
ходе воздуха Qн.у.=720; 1440; 2160 м
3
/ч изменяется в пределах от 0,063; 0,125;
0,188 при температуре аэросмеси 200 °С до 0,115; 0,230; 0,345 при температуре
аэросмеси 2000 °С соответственно.
Рисунок 2 – Время релаксации: 1 – аэросмесь с температурой 200 °С, 2 – 1000 °С, 3 –2000 °С
Рисунок 3 – Время пребывания частиц в канале реактора: обозначения см. рис. 2.
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2013. №109
______________________________________________________________________________________________
93
Таким образом, основная масса частиц угля большую часть времени будет
двигаться с относительной скоростью близкой к скорости седиментации. Также
необходимо отметить, что при росте температуры аэросмеси отношение
пр7 увеличивается, в результате чего скорость седиментации для одних и
тех же частиц будет достигаться на более длинном участке канала. Это связано
с тем, что увеличение температуры воздуха, входящего в аэросмесь, приводит к
уменьшению его плотности и, при сохранении постоянным расхода Qн.у., к уве-
личению скорости.
Вместе с тем, для крупных частиц при высоких температурах аэросмеси
время пребывания в канале реактора может быть недостаточным для достиже-
ния скорости седиментации. Например, для частиц угля размером 0,1 мм при
Qн.у.=2160 м
3
/ч и температуре аэросмеси 1000 °С отношение 073,17 пр , а
при 2000 °С – 1,378.
Расстояние, на которое опустится частица за время пребывания в канале ре-
актора под действием силы тяжести, определим из уравнения движения части-
цы в гравитационном поле [5]
mgVd
d
dV
m 3 .
Отсюда, учитывая, что скорость оседания частицы
d
dy
V , масса частицы
3
6
1
dm , а также соотношение (1), и принимая начальную скорость оседания
равной нулю, пройденное по высоте расстояние за время η определим как
рр gegy р12
. (2)
Принимая в (2) п можем определить уп – расстояние по высоте канала,
на которое частицы угля под действием силы тяжести будут смещаться на вы-
ходе из канала реактора. Результаты расчета при Qн.у.=1440 м
3
/ч показаны на
рис. 4.
Из графика видно, что расстояние, которое успевает пройти частица угля
под действием силы тяжести за время ηп, уменьшается с ростом температуры
аэросмеси. Например, для частицы размером 0,05 мм пройденное расстояние
составляет 0,019 м при температуре аэросмеси 200 °С и 0,004 м при 2000 °С.
Частицы размером 0,1 мм, имеющие более высокую скорость седиментации,
при тех же температурах аэросмеси успевают пройти расстояние 0,076 м и
0,017 м соответственно. Сравнивая полученные результаты с внутренним диа-
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2013. №109
______________________________________________________________________________________________
94
метром канала реактора dтр=0,3 м, получим, что в рассматриваемом диапазоне
температур аэросмеси погрешность, вносимая в расчет траектории движения
частиц угля при исключении силы тяжести на длине 3 м будет составлять для
частиц размером 0,05 мм величину порядка 1,3...6,3 %, для частиц размером
0,1 мм – 5,7...25,3 %. При этом максимальное значение погрешности соответ-
ствует температуре аэросмеси 200 °С.
Рисунок 4 – Смещение частиц угля по высоте канала реактора: обозначения см. рис. 2
НЕРАВНОМЕРНОСТЬ КОНЦЕНТРАЦИИ ЧАСТИЦ В ПОПЕРЕЧНОМ
СЕЧЕНИИ КАНАЛА РЕАКТОРА
Вследствие седиментации в потоке нагретого воздуха в прямоточном гори-
зонтальном канале реактора будет наблюдаться смещение частиц угля по попе-
речному сечению. Для оценки влияния седиментации на движение частиц в по-
токе с учетом характеристики распределения, определяемой формулой Розина-
Рамлера
n
i
bd
i eR 0
0 , где iR0 – относительное массовое содержание (остаток на
сите) частиц размером id0 в исходной угольной пыли, а b и n – опытные коэф-
фициенты, определенные на основании имеющихся данных по фракционному
составу угольной пыли [4], было определено изменение распределения массо-
вой концентрации С частиц в потоке аэросмеси в поперечном сечении канала
реактора.
На рис. 5 показано безразмерное распределение массовой концентрации ча-
стиц
0C
C
C в выходном сечении канала реактора, где С0 – массовая концен-
трация во входном сечении, принятая равномерной, при Qн.у.=1440 м
3
/ч. В рас-
чете принималось, что частицы за время пребывания в канале реактора τп сме-
щаются относительно вертикальной оси на расстояние, определяемое формулой
(2).
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2013. №109
______________________________________________________________________________________________
95
Рисунок 5 – Распределение массовой концентрации частиц в выходном сечении канала
реактора: а – аэросмесь с температурой 200 °С, б – 500 °С, в – 1000 °С, г – 2000 °С
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2013. №109
______________________________________________________________________________________________
96
Кроме того, была определена массовая доля частиц угля, выпавших на стен-
ки канала реактора,
m
ms
,
где smm, – масса частиц, проходящих через входное сечение в единицу
времени, и масса частиц, выпавших за время τп на стенки канала реактора. За-
висимость от расхода и температуры аэросмеси показана на рис. 6.
Как следует из результатов расчета, доля частиц, выпавших на стенки кана-
ла реактора, снижается при росте температуры аэросмеси и при температуре
1100...1200 °С, выше которой возможно начало шлакования, в зависимости от
расхода воздуха, может приближаться к 5 %.
Рисунок 6 – Массовая доля частиц угля, выпавших на стенки канала реактора:
1 - Qн.у.=720 м
3
/ч, 2 – 1440 м
3
/ч
ВЫВОДЫ
1. Концентрация частиц угля в канале реактора вследствие действия силы
тяжести существенно неравномерна. Неравномерность увеличивается с ростом
диаметра частиц, снижением температуры потока аэросмеси и достигает 25,3%
для частиц диаметром 0,1 мм.
2. Вследствие оседания увеличивается доля частиц аэросмеси, попадающих
на нижнюю образующую канала реактора. Это ухудшает условия их прогрева и
воспламенения, а при температуре аэросмеси более 1200 °С может приводить к
шлакованию реактора.
3. Для снижения вероятности шлакования канала реактора целесообразен
уклон канала под углом до 1,5...2°.
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2013. №109
______________________________________________________________________________________________
97
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Булат, А.Ф. Численное и экспериментальное исследование процессов тепломассообмена при
разработке технологии плазменного розжига пылеугольного топлива / А.Ф. Булат, А.И. Волошин,
П.И. Кудинов // Промышленная теплотехника. – 2003. – Т. 25. – № 4. – С. 26-28.
2. Корчевой, Ю.П. Створення та підготовка до експериментальної експлуатації пілотних паль-
ників енергетичного котлоагрегату для пилоподібного антрациту підвищеної зольності / Ю.П. Корче-
вой, Ю.П. Кукота, Н.І. Дунаєвська, М.М. Нехамін, Д.Л. Бондзик, В.Г. Дєдов // Наука та інновації. –
2009. – Т. 5. – № 4. – С. 13-21.
3. Бондзик Д.Л. Попередня термічна обробка низькореакційного вугілля для його факельного
спалювання: автореф. дис. ... канд. техн. наук: 05.14.06 / Д.Л. Бондзик – Київ: Інститут газу НАНУ,
2012. – 20 с.
4. Жевжик, А.В. Исследование движения частиц аэросмеси в улитке пылеугольной горелки /
Жевжик А.В., Горячкин В.Н., Потапчук И.Ю. // Системные технологии. – 2011. - № 5 (76). – С. 109-
116.
5. Райст, П. Аэрозоли. Введение в теорию. Пер. с англ. / П. Райст – М., Мир, 1987. – 280 с.
6. Швыдкий, В.С. Очистка газов: Справочное издание / В.С. Швыдкий, М.Г. Ладыгичев. – М.:
Теплоэнергетик, 2002. – 640 с.
REFERENCES
1. Bulat, A.F, Voloshin, A.I. and Kudinov, P.I. (2003), ―Numerical and experimental research of heat
and mass transfer at the depending of coal dust fuel burning‖, Promishlennaia teplotehnika, vol. 25, no. 4,
pp. 26-28.
2. Korchevoj, J. P., Kukota, J.P., Dunajevskaja, N.I., Nehamin, M.M., Bondzyk, D.L. and Dedov, V.G.
(2009) ―Creation and preparation to experimental operation of pilot burners for boilers with pulverized high
ash anthracite‖, Nauka ta innovatsii, vol. 5, no. 4, pp. 13-21.
3. Bondzyk, D.L. (2012), Preliminary heat treatment of low-reactive coal for its pulverized combustion,
Abstract Ph.D. dissertation, 05.15.06 «Technical thermo-physics and industrial heat engineering», The Gas
Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv, Ukraine.
4. Zhevzhik, A.V., Goriachkin, V.N. and Potapchuk, I.Yu. (2011), ―Study of air mixture particle motion
in the secondary air helix of coal dust burner‖, Systemni tehnologii, no. 5 (76), pp. 109-116.
5. Reist, P. (1987), Aerozoli. Vvedenie v teoriyu [Introduction to aerosol science], Translated by Ogo-
rodnikov B., Sadovskiy A., Budyka A. in Sadovskiy B. (ed.), Mir, Moscow, USSR.
6. Shvydkyu, V.S. and Ladygichev, M.G. (2002) Ochistka gazov [Gas cleaning], Teploenergetik, Mos-
cow, Russia.
Об авторах
Волошин Алексей Иванович, чл. - кор. Национальной академии наук Украины, доктор техниче-
ских наук, профессор, заместитель директора института, Институт геотехнической механики им. Н.С.
Полякова Национальной академии наук Украины (ИГТМ НАН Украины), Днепропетровск, Украина,
worldlab.eg@gmail.com
Жевжик Александр Владиславович, кандидат технических наук, доцент, старший научный со-
трудник в отделе Проблем механики вибропневмотранспортных систем и комплексов, Институт гео-
технической механики им. Н.С. Полякова Национальной академии наук Украины (ИГТМ НАН Укра-
ины), Днепропетровск, Украина, teploenergopro@gmail.com
Горячкин Вадим Николаевич, кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры теплотехни-
ки, Днепропетровский национальный университет железнодорожного транспорта им. В. Лазаряна
(ДНУЖТ), Днепропетровск, Украина, vgora@ukr.net
Потапчук Ирина Юрьевна, магистр, ассистент кафедры теплотехники, Днепропетровский наци-
ональный университет железнодорожного транспорта им. академика В. Лазаряна (ДНУЖТ), Днепро-
петровск, Украина, potapchuk@ua.fm
About the authors
Voloshin Alexey Ivanovich, Corresponding Member of the National Academy of Science of Ukraine,
Doctor of Technical Sciences (D. Sc), Professor, Deputy Director, M.S. Polyakov Institute of Geotechnical
Mechanics under the National Academy of Science of Ukraine (IGTM, NASU), Dnepropetrovsk, Ukraine,
worldlab.eg@gmail.com
mailto:worldlab.eg@gmail.com
mailto:teploenergopro@gmail.com
mailto:vgora@ukr.net
mailto:potapchuk@ua.fm
mailto:worldlab.eg@gmail.com
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2013. №109
______________________________________________________________________________________________
98
Zhevzhik Alexandr Vladislavovich, Candidate of Technical Sciences (Ph.D), Associate Professor, Sen-
ior Researcher in Department of Mechanics of Vibratory Transporting Systems and Complexes, M.S. Polya-
kov Institute of Geotechnical Mechanics under the National Academy of Science of Ukraine (IGTM,
NASU), Dnepropetrovsk, Ukraine, teploenergopro@gmail.com
Goriachkin Vadim Nikolaevich, Candidate of Technical Sciences (Ph.D), Associate Professor, Associ-
ate Professor at the Department of Heat Engineering, Dnepropetrovsk National University of Railway
Transport named after Academician V. Lazaryan (DNURT), Dnepropetrovsk, Ukraine, vgora@ukr.net
Potapchuk Irina Yur'evna, Master of Science, Assistant at the Department of Heat Engineering, Dne-
propetrovsk National University of Railway Transport named after Academician V. Lazaryan (DNURT),
Dnepropetrovsk, Ukraine, potapchuk@ua.fm
_______________________________
Анотація. Метою досліджень є визначення зміни розподілу частинок вугільного пилу у
перетині прямоточного горизонтального циліндричного каналу реактора термохімічної
підготовки палива внаслідок дії сили тяжіння.
Для цього на основі аналізу сил, які діють на частинку, створена методика розрахунку
концентрації частинок і визначений вплив їх осідання на розподіл у поперечному перетині
каналу реактора по його довжині; визначена доля частинок, які випадають на стінки каналу,
в залежності від температури і витрати потоку аеросуміші.
Визначено, що підвищення температури потоку аеросуміші сприяє зменшенню долі ча-
стинок, які осідають на нижню утворюючу каналу, що приведе до зменшення ступеню шла-
кування. Отримані результати можуть бути використані для математичного моделювання і
оптимізації роботи апаратів термохімічної підготовки і газифікації твердого палива.
Ключові слова: термохімічна підготовка палива, рух частинок, вугільний пил, концен-
трація частинок, прямоточний канал.
Abstract. Purpose of this research is to determine gravity-induced changes in distribution of
particles of coal dust in horizontal cylindrical direct-flow channel of thermochemical fuel prepara-
tion reactor.
To this end, forces impacting the particles were analyzed; a method was established for calcu-
lating the particle concentration; effect of the particle deposition and their distribution in the cross
section of the reactor channel over its length was defined; portion of particles settling down on the
walls of the channel was determined depending on the fuel mixture temperature and flow rate.
It was determined that increased temperature of the fuel mixture flow reduced quantity of parti-
cles settled down on the bottom of the channel and, further, reduced rate of slag formation.
The findings can be used for mathematical modeling and optimization of thermochemical prep-
aration and gasification of the solid fuels.
Keywords: thermochemical fuel preparation, movement of particles, coal dust, particle concen-
tration, direct-flow channel.
Статья поступила в редакцию 13.02. 2013
Статья рекомендована к печати д-ром техн. наук В.П. Надутым
mailto:zvzk@ukr.net
mailto:vgora@ukr.net
mailto:potapchuk@ua.fm
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2013. №109
______________________________________________________________________________________________
99
УДК 625.1-622.6
С.Л. Ладик, мл. научн. сотр.,
А.В. Говоруха, мл. научн. сотр.
(ИГТМ НАН Украины)
ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИКИ ПРИВОДОВ СТРЕЛОЧНЫХ
ПЕРЕВОДОВ ГОРНОГО ТРАНСПОРТА
С.Л. Ладік, мол. наук. співроб.,
А.В. Говоруха, мол. наук. співроб.
(ИГТМ НАН Украины)
ДОСЛІДЖЕННЯ ДИНАМИКИ ПРИВОДІВ СТРІЛОЧНИХ ПЕРЕВОДІВ
ГІРНИЧОГО ТРАНСПОРТУ
S.L. Ladik, Junior Researcher,
A.V. Govorukha, Junior Researcher
(IGTM NAS of Ukraine)
RESEARCH OF POINT SWITCHES DRIVES DYNAMICS OF MINE
TRANSPORT
Аннотация.
Предметом исследования является динамика приводов стрелочных переводов горного
транспорта в режиме перемещения остряков с целью выявления закономерностей взаимосвя-
зи режимов перемещения в узлах примыкания стрелочных переводов с безотказностью их
работы и определение граничных параметров этих процессов. Представлена математическая
модель работы привода стрелочного перевода в режиме перемещения остряков. Получены
зависимости предельно допустимого времени перемещения остряка и предельно допустимо-
го усилия перемещения от длины остряка. Проведенное моделирование показывает, что до-
пустимое время перемещения остряков является функцией длины остряка. Результаты ис-
следований использованы для проектирования автоматизированных приводов стрелочных
переводов, анализа процесса взаимодействия остряков с рамными рельсами и обеспечения
безотказности работы стрелочных переводов подземного рельсового транспорта.
Ключевые слова: привод стрелочного перевода, остряк, допустимое усилие перемеще-
ния, допустимое время перемещения.
Введение.
В путевой структуре (рельсовый путь, стрелочные переводы и др.) в тече-
ние последних 50 лет не происходило существенных изменений и в эксплуата-
ции находятся несовершенные конструкции стрелочных переводов. Это требует
значительных затрат на эксплуатацию, замену разрушенных и изношенных
конструкций, а также приводит к травматизму и нарушениям безопасности ра-
бот на шахтном рельсовом транспорте [1 – 3].
© С.Л. Ладик, В.А. Говоруха, 2013
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-59773 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1607-4556 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T16:27:54Z |
| publishDate | 2013 |
| publisher | Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Волошин, А.И. Жевжик, А.В. Горячкин, В.Н. Потапчук, И.Ю. 2014-04-10T05:18:45Z 2014-04-10T05:18:45Z 2013 Исследование неравномерности концентрации частиц угольной пыли в прямоточном горизонтальном канале реактора термохимической подготовки топлива / А.И. Волошин, А.В. Жевжик, В.Н. Горячкин, И.Ю. Потапчук // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2013. — Вип. 109. — С. 89-98. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 1607-4556 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/59773 622.653-097 Целью исследований является определение изменения распределения частиц угольной пыли в сечении прямоточного горизонтального цилиндрического канала реактора термохимической подготовки топлива вследствие действия силы тяжести. Для этого на основе анализа сил, действующих на частицу, составлена методика расчета концентрации частиц и определено влияние их оседания на распределение в поперечном сечении канала реактора по его длине; определена доля частиц, выпадающих на стенки канала, в зависимости от температуры и расхода потока аэросмеси. Определено, что повышение температуры потока аэросмеси способствует уменьшению доли частиц, оседающих на нижнюю образующую канала, что приведет к уменьшению степени шлакования. Полученные результаты могут быть использованы для математического моделирования и оптимизации работы аппаратов термохимической подготовки и газификации твердого топлива. Метою досліджень є визначення зміни розподілу частинок вугільного пилу у перетині прямоточного горизонтального циліндричного каналу реактора термохімічної підготовки палива внаслідок дії сили тяжіння. Для цього на основі аналізу сил, які діють на частинку, створена методика розрахунку концентрації частинок і визначений вплив їх осідання на розподіл у поперечному перетині каналу реактора по його довжині; визначена доля частинок, які випадають на стінки каналу, в залежності від температури і витрати потоку аеросуміші. Визначено, що підвищення температури потоку аеросуміші сприяє зменшенню долі частинок, які осідають на нижню утворюючу каналу, що приведе до зменшення ступеню шлакування. Отримані результати можуть бути використані для математичного моделювання і оптимізації роботи апаратів термохімічної підготовки і газифікації твердого палива. Purpose of this research is to determine gravityinduced changes in distribution of particles of coal dust in horizontal cylindrical directflow channel of thermochemical fuel preparation reactor. To this end, forces impacting the particles were analyzed; a method was established for calculating the particle concentration; effect of the particle deposition and their distribution in the cross section of the reactor channel over its length was defined; portion of particles settling down on the walls of the channel was determined depending on the fuel mixture temperature and flow rate. It was determined that increased temperature of the fuel mixture flow reduced quantity of part icles settled down on the bottom of the channel and, further, reduced rate of slag formation. The findings can be used for mathematical modeling and optimization of thermochemical preparation and gasification of the solid fuels. ru Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України Геотехническая механика Исследование неравномерности концентрации частиц угольной пыли в прямоточном горизонтальном канале реактора термохимической подготовки топлива Дослідження нерівномірності концентрації частинок вугільного пилу у прямоточному горизонтальному каналі реактора термохімічної підготовки палива Study uneven concentration of coal dust particles in continuousflow horizontal channel of thermochemical fuel preparation reactor Article published earlier |
| spellingShingle | Исследование неравномерности концентрации частиц угольной пыли в прямоточном горизонтальном канале реактора термохимической подготовки топлива Волошин, А.И. Жевжик, А.В. Горячкин, В.Н. Потапчук, И.Ю. |
| title | Исследование неравномерности концентрации частиц угольной пыли в прямоточном горизонтальном канале реактора термохимической подготовки топлива |
| title_alt | Дослідження нерівномірності концентрації частинок вугільного пилу у прямоточному горизонтальному каналі реактора термохімічної підготовки палива Study uneven concentration of coal dust particles in continuousflow horizontal channel of thermochemical fuel preparation reactor |
| title_full | Исследование неравномерности концентрации частиц угольной пыли в прямоточном горизонтальном канале реактора термохимической подготовки топлива |
| title_fullStr | Исследование неравномерности концентрации частиц угольной пыли в прямоточном горизонтальном канале реактора термохимической подготовки топлива |
| title_full_unstemmed | Исследование неравномерности концентрации частиц угольной пыли в прямоточном горизонтальном канале реактора термохимической подготовки топлива |
| title_short | Исследование неравномерности концентрации частиц угольной пыли в прямоточном горизонтальном канале реактора термохимической подготовки топлива |
| title_sort | исследование неравномерности концентрации частиц угольной пыли в прямоточном горизонтальном канале реактора термохимической подготовки топлива |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/59773 |
| work_keys_str_mv | AT vološinai issledovanieneravnomernostikoncentraciičasticugolʹnoipylivprâmotočnomgorizontalʹnomkanalereaktoratermohimičeskoipodgotovkitopliva AT ževžikav issledovanieneravnomernostikoncentraciičasticugolʹnoipylivprâmotočnomgorizontalʹnomkanalereaktoratermohimičeskoipodgotovkitopliva AT gorâčkinvn issledovanieneravnomernostikoncentraciičasticugolʹnoipylivprâmotočnomgorizontalʹnomkanalereaktoratermohimičeskoipodgotovkitopliva AT potapčukiû issledovanieneravnomernostikoncentraciičasticugolʹnoipylivprâmotočnomgorizontalʹnomkanalereaktoratermohimičeskoipodgotovkitopliva AT vološinai doslídžennânerívnomírnostíkoncentracííčastinokvugílʹnogopiluuprâmotočnomugorizontalʹnomukanalíreaktoratermohímíčnoípídgotovkipaliva AT ževžikav doslídžennânerívnomírnostíkoncentracííčastinokvugílʹnogopiluuprâmotočnomugorizontalʹnomukanalíreaktoratermohímíčnoípídgotovkipaliva AT gorâčkinvn doslídžennânerívnomírnostíkoncentracííčastinokvugílʹnogopiluuprâmotočnomugorizontalʹnomukanalíreaktoratermohímíčnoípídgotovkipaliva AT potapčukiû doslídžennânerívnomírnostíkoncentracííčastinokvugílʹnogopiluuprâmotočnomugorizontalʹnomukanalíreaktoratermohímíčnoípídgotovkipaliva AT vološinai studyunevenconcentrationofcoaldustparticlesincontinuousflowhorizontalchannelofthermochemicalfuelpreparationreactor AT ževžikav studyunevenconcentrationofcoaldustparticlesincontinuousflowhorizontalchannelofthermochemicalfuelpreparationreactor AT gorâčkinvn studyunevenconcentrationofcoaldustparticlesincontinuousflowhorizontalchannelofthermochemicalfuelpreparationreactor AT potapčukiû studyunevenconcentrationofcoaldustparticlesincontinuousflowhorizontalchannelofthermochemicalfuelpreparationreactor |