Моделирование процесса пропитывания твердых частиц жидкостью при переработке углей
Обоснована перспективность использования водоугольного топлива в Украине. Рассмотрены две математические модели процесса пропитывания угольного агломерата полностью погруженного в жидкость. В первой математической модели принималось, что одна часть агломерата будет заполнена сжатым газом, а другая (...
Saved in:
| Published in: | Геотехнічна механіка |
|---|---|
| Date: | 2013 |
| Main Authors: | , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
2013
|
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/87392 |
| 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: | Моделирование процесса пропитывания твердых частиц жидкостью при переработке углей / Е.В. Семененко, Ю.И. Козарь, К.К. Подоляк, С.А. Рыжова // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2013. — Вип. 112. — С. 108-117. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859675575010983936 |
|---|---|
| author | Семененко, Е.В. Козарь, Ю.И. Подоляк, К.К. Рыжова, С.А. |
| author_facet | Семененко, Е.В. Козарь, Ю.И. Подоляк, К.К. Рыжова, С.А. |
| citation_txt | Моделирование процесса пропитывания твердых частиц жидкостью при переработке углей / Е.В. Семененко, Ю.И. Козарь, К.К. Подоляк, С.А. Рыжова // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2013. — Вип. 112. — С. 108-117. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Геотехнічна механіка |
| description | Обоснована перспективность использования водоугольного топлива в Украине. Рассмотрены две математические модели процесса пропитывания угольного агломерата полностью погруженного в жидкость. В первой математической модели принималось, что одна часть агломерата будет заполнена сжатым газом, а другая (наружный слой) – фильтрующейся жидкостью. Во второй модели на угольный агломерат действовало внешнее электрическое поле и пренебрегался эффект защемления газа. В результате исследования, выполненного в статье, были полученные зависимости для определения времени и степени пропитывания рассматриваемого угольного агломерата. Показана линейная аппроксимация степени пропитывания угольного агломерата от времени процесса. Данные зависимости позволяют обосновать параметры технологий приготовления водоугольного топлива при предварительном смешивании с разупрочнением угля поверхностно-активными веществами и с помощью электрогидравлического воздействия.
Обгрунтована перспективність використовування водовугільного палива в Україні. Розглянуто дві математичні моделі процесу просочення вугільного агломерату повністю зануреного в рідину. В першій математичній моделі приймалося, що одна частина агломерату буде заповнена стислим газом, а інша (зовнішній шар) – рідиною, що фільтрується. В другій моделі на вугільний агломерат діяло зовнішнє електричне поле і нехтував ефект затискання газу. В результаті дослідження, виконаного в статті, були одержані залежності для визначення часу і ступеня просочення даного вугільного агломерату. Показана лінійна апроксимація ступеня просочення вугільного агломерату від часу процесу. Дані залежності дозволяють обгрунтувати параметри технологій приготування водовугільного палива при попередньому змішуванні з розусталенням вугілля поверхнево-активними речовинами і за допомогою електрогідравлічної дії.
In this paper, a promising use of coal-water fuel in Ukraine is discussed. Two mathematical models of a soaking process in the coal agglomerate completely immersed into the fluid are considered. In the first mathematical model, it was assumed that one part of the agglomerate was filled with compressed gas and another part (outer layer) − with filter liquid. In the second model, the coal agglomerate was under the impact of external electric field, and gas compression effect was neglected. As a result of the research, dependences were specified for determining time period for and degree of coal agglomerate soaking. Linear approximation of the degree of coal agglomerate soaking depending on duration of the process was shown. The obtained dependences allow to validate parameters of technologies for the coal-water fuel preparation with the prior coal mixing and softening by surfactants and with the help of electrohydraulic impact.
|
| first_indexed | 2025-11-30T15:57:43Z |
| format | Article |
| fulltext |
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2013. № 112
________________________________________________________________________________
108
УДК 622.7-913.3.001.57
Е.В. Семененко, д-р техн. наук, ст. науч. сотр.,
И.Ю. Козарь, магистр,
К.К. Подоляк, аспирант,
(ИГТМ НАН Украины)
С.А. Рыжова, магистр
(ГП «Днепрогипрошахт»)
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПРОПИТЫВАНИЯ ТВЕРДЫХ
ЧАСТИЦ ЖИДКОСТЬЮ ПРИ ПЕРЕРАБОТКЕ УГЛЕЙ
Є.В. Семененко, д-р техн. наук, ст. наук. співр.,
І.Ю. Козар, магістр,
К.К. Подоляк, аспірант
(ІГТМ НАН України)
С.О. Рижова, магістр,
(ДП «Дніпрогіпрошахт»)
МОДЕЛЮВАННЯ ПРООЦЕСУ ПРОСОЧУВАННЯ ТВЕРДИХ
ЧАСТИНОК РІДИНОЮ ПІД ЧАС ПЕРЕРОБКИ ВУГІЛЛЯ
E.V. Semenenko, D. Sc. (Tech.), Senior Researcher,
I.Y. Kozar, Master of Science,
K.K. Podolyak, Doctoral Student
(IGTM, NAS of Ukraine)
S.A. Rizhova, Master of Science,
(SE «Dneprogiproshaht»)
MODELING OF A PROCESS OF FLUID PENETRATION INTO THE SOLID
PARTICLES AT THE COAL PROCESSING
Аннотация. Обоснована перспективность использования водоугольного топлива в Украине.
Рассмотрены две математические модели процесса пропитывания угольного агломерата пол-
ностью погруженного в жидкость. В первой математической модели принималось, что одна
часть агломерата будет заполнена сжатым газом, а другая (наружный слой) – фильтрующейся
жидкостью. Во второй модели на угольный агломерат действовало внешнее электрическое
поле и пренебрегался эффект защемления газа. В результате исследования, выполненного в
статье, были полученные зависимости для определения времени и степени пропитывания
рассматриваемого угольного агломерата. Показана линейная аппроксимация степени пропи-
тывания угольного агломерата от времени процесса. Данные зависимости позволяют обосно-
вать параметры технологий приготовления водоугольного топлива при предварительном
смешивании с разупрочнением угля поверхностно-активными веществами и с помощью
электрогидравлического воздействия.
Ключевые слова: угольный агломерат, пропитывание, математическая модель.
Развитие угольной промышленности имеет большое значение для экономиче-
ской и энергетической безопасности Украины. Обусловлено это тем, что залежи
угля в отличие от нефти и газа огромны.
© Е.В. Семененко, И.Ю. Козарь, К.К. Подоляк, С.А. Рыжова, 2013
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2013. №112
________________________________________________________________________________
109
Доказанные запасы угля в нашей стране составляют 33,8 млрд т, которых при
текущем уровне добычи должно хватить более чем на 400 лет. Согласно Энер-
гетической стратегии Украины [1] добыча угля будет увеличиваться и на период
до 2015 года объем добычи прогнозируется на уровне 91,7 млн т в год. Переход
ТЭЦ на уголь позволит сэкономить до 6 млд м3 газа в год.
Использование угля в качестве топлива приводит к выбросам газов, обра-
зующихся при термическом разложении угля, включая диоксид серы, диоксид
азота, диоксид углерода и ряд других химических веществ. Такие выбросы ока-
зывают негативное воздействие на окружающую среду, что способствует появ-
лению кислотных дождей и изменению климата. Кроме того, при транспорти-
ровании угля необходимо принимать меры, исключающие его потери и образо-
вание угольной пыли. В результате, требуется применение прогрессивных тех-
нологий переработки углей для уменьшения выбросов загрязняющих веществ в
атмосферу и снижения затрат на перевозку. Один из возможных вариантов – это
применение технологий водоугольного топлива (ВУТ), которое представляет из
себя дисперсную топливную суспензию, созданную на основе размолотого до
частичек определенной крупности угля с водой или, в случае необходимости, с
водным раствором специальных реагентов.
Основными достоинствами ВУТ считаются [2]:
- сокращение выбросов соединений NOx (включен в Киотский протокол);
- является пожаро- и взрывобезопасным;
- удобно при транспортировке;
- может использоваться совместного с другими видами топлива;
- безопасность для окружающей среды при внезапных разливах;
- почти полное исключение потерь теплоты через высокую степень сжигания.
Мировой и отечественный опыт показывает, что в качестве исходного про-
дукта для изготовления ВУТ можно использовать весь метаморфический ряд –
от бурого угля до антрацитов, при этом изменяться будет только технология из-
готовления суспензии [3]. В зависимости от состава угля и воды подбирают хи-
мические добавки, которые позволяют получить необходимые реологические,
седиментационные и топочные свойства ВУТ. Обычно на практике, исходя из
стремления обеспечить самое благоприятное соотношение производитель-
ность/экономичность, в качестве химических примесей используют поверхно-
стно-активные вещества (ПАВ), которые могут быть получены в промышлен-
ных условиях.
Известные технологии приготовления ВУТ предполагают три возможных
варианта образования суспензии [2, 3]:
- смешивание после операции измельчения исходного угля;
- смешивание в процессе измельчения;
- смешивание воды с углем до подачи в мельницу.
Как показывают результаты экспериментальных исследований, суспензия,
приготовленная с предварительным перемешиванием, обладает более высокими
показателями по статической и динамической седиментационной стабильности,
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2013. № 112
________________________________________________________________________________
110
агрегативной устойчивости и реологическим характеристикам [3]. Получение
ВУТ с такими свойствами является актуальной и важной проблемой, решение
которой способствует широкому внедрению рассматриваемых технологий в
отечественных условиях. Очевидно, что эффективность взаимодействия твер-
дых частиц с реагентом, при предварительном их замачивании в растворе этого
реагента, определяется параметрами процесса пропитывания. Чем глубже рас-
твор проникнет в поры угольных частиц до их поступления в мельницу, тем
выше эффект улучшения свойств ВУТ, тем меньше энергоемкость измельчения
и тем лучше параметры гранулометрического состава измельченного материала.
Известны работы ряда авторов, направленные на исследование процесса
пропитывания жидкостью угольных пластов и горных пород [4-6], также из-
вестны исследования процесса пропитывания пористых агломератов при транс-
портировании по трубопроводу [7]. Однако результаты этих исследований не
применимы для описания процесса пропитывания угольных частиц при приго-
товлении ВУТ, поскольку они ориентированны на высокие давления нагнетае-
мой жидкости, импульсный или нестационарный режим нагнетания, пренебре-
жение влиянием сил поверхностного натяжения.
Таким образом, целью данной статьи является разработка модели процесса
пропитывания твердых частиц жидкостью с учетом особенностей технологии
приготовления ВУТ.
Процесс пропитывания угольного агломерата, полностью погруженного в жид-
кость, будет рассматриваться при атмосферном давлении окружающей среды для
двух вариантов: первый, когда газ в порах агломерата сжимается; второй, когда
газ свободно вытесняется из пор агломерата жидкостью. Предполагается, что
угольный агломерат имеет сферическую форму.
При первом варианте, предположим, что за некоторый промежуток времени
жидкость профильтровалась на определенную глубину. В результате одна часть
агломерата будет заполнена сжатым газом, а наружный слой – фильтрующейся
жидкостью. Поверхность сферы с радиусом δ0 является границей раздела двух
фаз – газа и жидкости. Уравнение пропитывания такого угольного агломерата с на-
чальным условием будут иметь вид [8, 9]:
( )
( ) sn
s
n
sатм
n
pжатм
ж
ж p/gzp
g
mf
dt
d δ
δδδ
δδδσρ
ρ
δ
13
00
33
00 4
+−
−++
−= ; (1)
( ) st δδ == 00 , (2)
где t − время, с; m − пористость материала частицы; жf − коэффициент
фильтрации, м/с; жρ − плотность жидкости, кг/м3; g − ускорение свободного
падения, м/с2; атмp − атмосферное давление, Па; z − геометрический напор в
рассматриваемом сечении, м; σ − коэффициент поверхностного натяжения
жидкости, Н/м; pδ − средний диаметр поры, м; n − показатель политропы про-
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2013. №112
________________________________________________________________________________
111
цесса сжатия газа в порах; δs – радиус угольного агломерата, м.
Из анализа литературы [8] следует, что можно принять n = 1. При равенстве
нулю правой части уравнения (1) процесс пропитывания прекращается. Тогда
из уравнения (1) получим
313
4
/
pжатм
sатм
k /gzp
p
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
++
=
δσρ
δδ , (3)
где kδ − радиус границы раздела, до которой проходит процесс пропитывания, м.
Запишем уравнение пропитывания угольного агломерата с начальным усло-
вием в безразмерном виде
( ) 4
3
0
3
0 1 xx
xx
d
dx
−
−
−=
τ
; (4)
( ) 100 ==τx ; (5)
s
x
δ
δ0= ;
s
kx
δ
δ
=0 ; 23
0
0
sж
атмж
gx
mptf
δρ
τ = , (6)
где x , 0x − соответственно степень пропитывания и степень непроницаемости
угольного агломерата; 0τ − безразмерное время пропитывания.
Тогда проинтегрировав уравнение (4) с учетом начального условия (5), по-
лучим выражение для определения времени пропитывания угольного агломера-
та в безразмерном виде
( ) ( )
( )( )
( )
.0
2
0
02
03
0
3
0
3
3
0
3
0
3
0
3
3
0
3
02
0
23
0
)1(22
13
32
1
ln2
1
1
ln132
6
1
⎟
⎟
⎠
⎞
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
+++
−
−⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
−
−
+
⎜
⎜
⎜
⎝
⎛
+
⎟
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎜
⎝
⎛
−−
−−
−+−=
xxxx
xx
arctgx
x
xxx
xxx
xxx
xxxτ
(7)
В некоторых случаях последними тремя слагаемыми в уравнении (7), со-
гласно результатам работы [8], можно пренебречь. В результате безразмерное
время пропитывания угольного агломерата определяется по выражению
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2013. № 112
________________________________________________________________________________
112
( )132
6
1 23
0 +−= xxτ . (8)
Для определения степени пропитывания угольного агломерата x решим ку-
бичное уравнение (8) по формулам Кардано [10]. Учитывая, что 10 ≤≤ x и
6
1
0 ≤τ , уравнение (8) будет иметь только один действительный корень
( )
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛ +
−
−=
33
112
2
1 0 πτarccoscosx . (9)
В случае пренебрежения эффекта защемления газа в порах, и предполагая,
что на угольный агломерат действует внешнее электрическое поле, уравнение,
определяющее поток жидкости в пропитываемой частице [11] с граничными
условиями будет иметь вид
⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
−=
0
2
0
00
4
δ
πδ
ηδδ d
dp]K[
d
d
d
dj ; (10)
атмs pp == )( 0 δδ ; (11)
( )ψξ
πδ
εθσ
δ −−−==
s
атм0 4
E
b
scosp)0(p , (12)
где j – поток жидкости в пропитываемую частицу, м3/c; [K] – проницае-
мость, м5/кг; η – вязкость, Н·с/м2; Е – напряженность электрического поля, В/м;
θ – угол смачивания; s – удельная поверхность, м2/кг; b – пористость, м3/кг;
ε − диэлектрическая постоянная, Ф/м; ξ – дзета-потенциал, В; ψ − потенциал,
вызванный насыщением двойного слоя в отсутствие напряженности электриче-
ского поля, В.
Решив уравнение (10), получим
[ ] ( )⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
−+
−
= ψξ
πδ
εθσ
ηδδ
δπδ
ss
s E
b
scosKj
4
4
0
0 . (13)
Уравнение фронта пропитывания частицы записывается в следующем ви-
де [11]
j
dt
db −=02
04 δδπ . (14)
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2013. №112
________________________________________________________________________________
113
Подставим выражение (13) в уравнение (14) получим
[ ] ( )
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
−+−=− ψξ
πδ
εθσ
η
δδδδδ
s
E
b
s
b
K
dt
d
ss 4
cos)( 0
00 . (15)
Преобразовав уравнение (15) с учетом выражения (4) будем иметь безраз-
мерное уравнение пропитывания угольного агломерата с начальным условием
при воздействии на него внешним электрическим полем и без учета эффект за-
щемления газа в порах
2
1
xxd
dx
e −
−=
τ
; (16)
1)0( ==ex τ ; (17)
[ ] ( ) tE
b
scos
b
K
ss
e ⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
−+
⋅
= ψξ
πδ
εθσ
ηδ
τ
4
1
2 , (18)
где eτ − безразмерное время пропитывания при действии внешнего электриче-
ского поля.
Проинтегрировав уравнение (16) с учетом начального условия (17), получим
выражение для определения времени пропитывания угольного агломерата в
безразмерном виде
( )132
6
1 23 +−= xxeτ . (19)
В уравнениях (19) и (8) правые части равны, следовательно, степень пропи-
тывания угольного агломерата x в двух рассматриваемых случаях будет опре-
деляться по выражению (9).
На рис. 1 представлена зависимость безразмерного времени пропитывания
от степени пропитывания угольного агломерата, вычисленная по уравнению (8).
Рисунок 1 – Зависимость безразмерного времени пропитывания
от степени пропитывания угольного агломерата
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2013. № 112
________________________________________________________________________________
114
Зависимость степени пропитывания угольного агломерата от безразмерного
времени процесса пропитывания, рассчитанная по выражению (9), изображена
на рис. 2.
Рисунок 2 – Зависимость степени пропитывания угольного агломерата
от безразмерного времени процесса
На рис. 2 видно, что на участке 8,02,0 ≤≤ x изменение степени пропитыва-
ния угольного агломерата от безразмерного времени процесса можно предста-
вить в виде линейной зависимости (рис. 3).
Рисунок 3 – Линейная аппроксимация степени пропитывания угольного
агломерата от безразмерного времени процесса
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2013. №112
________________________________________________________________________________
115
Из выражений (8), (9) и (19), а также из рис. 1 и 2, видно, что безразмерная
длительность процесс пропитывания составляет
6
1
0 =τ . (20)
Выражение (20) с учетом формул (3), (6) и (18), позволяет определить ре-
альную длительность процесса пропитывания с учетом особенностей приготов-
ления ВУТ, а также оценить влияние таких факторов как добавление ПАВов и
наложение внешнего электрического поля:
атмpатм
ж
атмж
sж
pp
gz
pmf
g
t
δ
σρ
δρ
41
6
2
*
++
= ; [ ]
( )ψξ
πδ
εθσ
δη
−+
=
s
s
E
b
s
K
b
t
4
cos
6
2
* , (21)
где *t – длительность процесса пропитывания угольных частиц, с.
Из формул (21) видно, что приложение внешнего электрического поля или
повышение концентрации ПАВа приводит к снижению времени пропитывания,
поскольку слагаемые, учитывающие влияние этих факторов, находятся в знаме-
нателе соответствующих выражений.
В ходе исследования, выполненного в статье, были рассмотрены две матема-
тические модели процесса пропитывания твердых частиц жидкостью при пере-
работке углей. В первой математической модели принималось, что угольный агло-
мерат помещен в раствор ПАВ, и одна его часть заполнена сжатым газом, а другая
(наружный слой) – фильтрующейся жидкостью. Во второй модели на агломерат
действовало внешнее электрическое поле и пренебрегался эффект сжатия газа в
порах. В результате работы были получены зависимости для определения вре-
мени и степени пропитывания рассматриваемых угольных агломератов. Данные
зависимости позволяют обосновать параметры технологий приготовления ВУТ
при предварительном смешивании с разупрочнением угля ПАВами и с помо-
щью электрогидравлического воздействия.
________________________________
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Сметанина, Т. Европейцы определились с инвестициями / Т. Сметанина // Комментарии. –
2012. −№16. – С. 18.
2. Семененко, Е.В. Перспективы применения новых технологий приготовления и транспортиро-
вания водоугольного топлива / Е.В. Семененко, И.Ю. Козар // Сб. докладов ХІ Международной науч-
но-технической конференции «Технологическое оборудование для горной и нефтегазовой промыш-
ленности».– Екатеринбург, 2013. – С. 20-23.
3. Круть, О.А. Водовугільне паливо / О.А. Круть. – К.: Наукова думка, 2002. – 172 с.
4. Баранов, С.И. Интенсификация растворимости углей в органических растворителях / С.И. Ба-
ранов, Н.К. Неронин, Г.В. Самойленко // Изменение свойств угля при химических и физических воз-
действиях: Сб. науч. трудов / Институт физико-органической химии и углехимии. – Киев, 1984. –
С. 102-110 .
5. Потураев, В.Н. Пульсационные и волновые эффекты в горном массиве / В.Н. Потураев,
С.П. Минеев. – К.: Наукова думка, 1993. – 143 с.
6. Гидродинамическое воздействие на газонасыщенные угольные пласты / А.Ф. Булат, К.К. Со-
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2013. № 112
________________________________________________________________________________
116
фийский, Д.П. Силин [и др.]. – Днепропетровск, 2003. – 220 с.
7. Семененко, Е.В. Нестационарные задачи фильтрации и дезинтеграции в процессах гидро-
транспорта сыпучих материалов: диссертация на соискание ученой степени канд. техн. наук:
05.15.11: защищена 06.07.98: утв . 16.10.98 / Е.В. Семененко. – Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 1998.
– 183 с.
8. Семененко, Е.В. Влияние параметров гидротранспорта на процесс пропитывания пористых
транспортируемых агломератов / Е.В. Семененко // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. /
ИГТМ НАН Украины. − Днепропетровск, 1997. − Вып. 2. − С. 145-148.
9. Семененко, Е.В. Математическое моделирование процесса пропитывания угольных агломера-
тов / Е.В. Семененко, И.Ю. Козарь, К.К. Подоляк // Сб. докладов Межгосударственной научно-
методической конференции «Проблеми математичного моделювання». – Дніпродзержинськ, ДДТУ,
2013. – С. 83-85.
10. Справочник по математике (для научных работников и инженеров) / Под ред. И.Г. Арамано-
вича.– М.: Наука, 1973. – 832 с.
11. Хейфец, Л.И. Многофазные процессы в пористых средах / Л.И. Хейфец, А.К. Несмак. – М.:
Химия, 1982. – 320 с.
REFERENCES
1. Smetanina, T. (2012), “The Europeans decided to investments”, Kommentarii [Comments], no. 16, pp. 18.
2. Semenenko, E.V. and Kozar, I.Y. (2013), “Prospects for the application of new technology of
preparation and transportation of coal-water fuel”, Sb. dokladov ХІ Mezhdunarodnoy nauchno-tehnicheskoy
konferentsii [Proceedings of the 11th International scientific and technical conference], Tehnologicheskoe
oborudovanie dlya gornoy i neftegazovoy promyishlennosti [Technological equipment for the mining and
oil-and-gas industries], Yekaterinburg, Russia, 4-5 April, pp. 20-23.
3. Krut, O.A. (2002), Vodovugilne palyivo [Coal-water fuel], Naukova dumka, Kiev, Ukraine.
4. Baranov, S.I., Neronin, N.K. and Samoylenko, G.V. (1984), “Intensification of coal solubility in
organic solvents”, Izmenenie svoystv uglya pri himicheskih i fizicheskih vozdeystviyah [Changing the
properties of coal to chemical and physical influences], Institute of Physical-Organic Chemistry and Coal
Chemistry, pp. 102-110.
5. Poturaev, V.N. and Mineev, S.P. (1993), Pulsatsionnyie i volnovyie effektyi v gornom massive
[Pulsation and wave effects in massif], Naukova dumka, Kiev, Ukraine.
6. Bulat, A.F., Sofiyskiy, K.K. and Silin, D.P. (2003), Gidrodinamicheskoe vozdeystvie na gazonasy-
ischennyie ugolnyie plastyi [Hydrodynamic effect on gas-saturated coal beds], Dnepropetrovsk, Ukraine.
7. Semenenko, E.V. (1998), “Non-stationary filtration and disintegration problems in hydraulic transport
processes of bulk materials”, Ph.D. Thesis, Physical processes of mining, M.S. Polyakov Institute of Geo-
technical Mechanics under NAS of Ukraine, Dnepropetrovsk, Ukraine.
8. Semenenko, E.V. (1997), “The influence of hydraulic transport parameters on soaking process of
transported porous agglomerates”, Geotehnicheskaya mehanika [Geo-Technical Mechanics], no. 2, pp. 145-148.
9. Semenenko, E.V., Kozar, I.Y. and Podolyak, K.K. (2013), “Mathematical modeling of soaking process
of coal agglomerates”, Sb. dokladov Mezhgosudarstvennoy nauchno-metodicheskoy konferentsii [Proceed-
ings of the Interstate scientific conference], Problemyi matematyichnogo modelyuvannya [Problems of
mathematical modeling], Dniprodzerzhynsk State Technical University, Dniprodzerzhynsk, Ukraine, 5-7
June, pp. 83-85.
10. Korn, G. and Korn, T. (1973), Spravochnik po matematike dlya nauchnyih rabotnikov i inzhenerov
[Mathematical handbook for scientists and engineers], 2nd ed., Translated by Aramanovicha, I.G., Berez-
man, A.M. and Vaynshteyn, I.A., in Aramanovicha, I.G. (ed.), Nauka, Moscow, Russia.
11. Heyfets, L.I. and Nesmak, A.K. (1982), Mnogofaznyie protsessyi v poristyih sredah [Multiple-phase
processes in porous mediums], Himiya, Moscow, Russia.
Об авторах
Семененко Евгений Владимирович, доктор технических наук, старший научный сотрудник, за-
ведующий отделом проблем шахтных энергетических комплексов, Институт геотехнической механи-
ки им. Н.С. Полякова Национальной академии наук Украины (ИГТМ НАНУ), Днепропетровск, Ук-
раина, evs_igtm@mail.ru
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2013. №112
________________________________________________________________________________
117
Козарь Ирина Юрьевна, инженер отдела проблем шахтных энергетических комплексов, Инсти-
тут геотехнической механики им. Н.С. Полякова Национальной академии наук Украины (ИГТМ
НАНУ), Днепропетровск, Украина, ira_kom@ua.fm
Подоляк Константин Константинович, аспирант, инженер отдела проблем шахтных энерге-
тических комплексов, Институт геотехнической механики им. Н.С. Полякова Национальной акаде-
мии наук Украины (ИГТМ НАНУ), Днепропетровск, Украина, savall722@yandex.ru
Рыжова Светлана Алексеевна, инженер отдела обеспечения компьютерных технологий, Госу-
дарственное предприятие «Днепрогипрошахт» Министерство энергетики и угольной промышленно-
сти Украины (ГП «Днепрогипрошахт»), Днепропетровск, Украина, evs_post@meta.ua
About the authors
Semenenko Evgeniy Vladimirovich, Doctor of Technical Sciences (D. Sc.), Senior Researcher, Head of
Department of Mine Energy Complexes, M.S. Polyakov Institute of Geotechnical Mechanics under the Na-
tional Academy of Sciences of Ukraine (IGTM, NASU), Dnepropetrovsk, Ukraine, evs_igtm@mail.ru
Kozar Iryna Yurevna, Engineer in Department of Mine Energy Complexes, M.S. Polyakov Institute of
Geotechnical Mechanics under the National Academy of Sciences of Ukraine (IGTM, NASU), Dnepropet-
rovsk, Ukraine, ira_kom@ua.fm
Podolyak Konstantin Konstantinovich, Doctoral Student, Engineer in Department of Mine Energy
Complexes, M.S. Polyakov Institute of Geotechnical Mechanics under the National Academy of Sciences of
Ukraine (IGTM, NASU), Dnepropetrovsk, Ukraine, savall722@yandex.ru
Rizhova Svetlana Alekseevna, engineer of department of ensuring computer technologies, State En-
terprise "Dneprogiproshaht"under the Ministry of Energy and coalindustries of Ukraine(SE «Dne-
progiproshaht»), Dniepropetrovsk, Ukraine, evs_post@meta.ua
________________________________________
Анотація. Обгрунтована перспективність використовування водовугільного палива в Україні.
Розглянуто дві математичні моделі процесу просочення вугільного агломерату повністю зану-
реного в рідину. В першій математичній моделі приймалося, що одна частина агломерату буде
заповнена стислим газом, а інша (зовнішній шар) – рідиною, що фільтрується. В другій моде-
лі на вугільний агломерат діяло зовнішнє електричне поле і нехтував ефект затискання газу. В
результаті дослідження, виконаного в статті, були одержані залежності для визначення часу і
ступеня просочення даного вугільного агломерату. Показана лінійна апроксимація ступеня
просочення вугільного агломерату від часу процесу. Дані залежності дозволяють обгрунтува-
ти параметри технологій приготування водовугільного палива при попередньому змішуванні
з розусталенням вугілля поверхнево-активними речовинами і за допомогою електрогідравлі-
чної дії.
Ключові слова: вугільний агломерат, просочення, математична модель.
Abstract. In this paper, a promising use of coal-water fuel in Ukraine is discussed. Two
mathematical models of a soaking process in the coal agglomerate completely immersed into the
fluid are considered. In the first mathematical model, it was assumed that one part of the
agglomerate was filled with compressed gas and another part (outer layer) − with filter liquid. In the
second model, the coal agglomerate was under the impact of external electric field, and gas
compression effect was neglected. As a result of the research, dependences were specified for
determining time period for and degree of coal agglomerate soaking. Linear approximation of the
degree of coal agglomerate soaking depending on duration of the process was shown. The obtained
dependences allow to validate parameters of technologies for the coal-water fuel preparation with
the prior coal mixing and softening by surfactants and with the help of electrohydraulic impact.
Keywords: coal agglomerate, soaking, mathematical model.
Статья поступила в редакцию 06.07.2013
Рекомендована к печати д-ром техн.наук Б.А. Блюссом
http://mbox2.i.ua/compose/1560757054/?cto=m87Yssi5WKGTwMPelj%2BQp7K3mZuLU1Vzlqq10aS1t4vMr5g%3D�
https://e.mail.ru/compose/?mailto=mailto%3aevs_post@meta.ua�
mailto:ira_kom@ua.fm�
http://mbox2.i.ua/compose/1560757054/?cto=m87Yssi5WKGTwMPelj%2BQp7K3mZuLU1Vzlqq10aS1t4vMr5g%3D�
https://e.mail.ru/compose/?mailto=mailto%3aevs_post@meta.ua�
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-87392 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1607-4556 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-11-30T15:57:43Z |
| publishDate | 2013 |
| publisher | Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Семененко, Е.В. Козарь, Ю.И. Подоляк, К.К. Рыжова, С.А. 2015-10-17T18:46:23Z 2015-10-17T18:46:23Z 2013 Моделирование процесса пропитывания твердых частиц жидкостью при переработке углей / Е.В. Семененко, Ю.И. Козарь, К.К. Подоляк, С.А. Рыжова // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2013. — Вип. 112. — С. 108-117. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. 1607-4556 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/87392 622.7-913.3.001.57 Обоснована перспективность использования водоугольного топлива в Украине. Рассмотрены две математические модели процесса пропитывания угольного агломерата полностью погруженного в жидкость. В первой математической модели принималось, что одна часть агломерата будет заполнена сжатым газом, а другая (наружный слой) – фильтрующейся жидкостью. Во второй модели на угольный агломерат действовало внешнее электрическое поле и пренебрегался эффект защемления газа. В результате исследования, выполненного в статье, были полученные зависимости для определения времени и степени пропитывания рассматриваемого угольного агломерата. Показана линейная аппроксимация степени пропитывания угольного агломерата от времени процесса. Данные зависимости позволяют обосновать параметры технологий приготовления водоугольного топлива при предварительном смешивании с разупрочнением угля поверхностно-активными веществами и с помощью электрогидравлического воздействия. Обгрунтована перспективність використовування водовугільного палива в Україні. Розглянуто дві математичні моделі процесу просочення вугільного агломерату повністю зануреного в рідину. В першій математичній моделі приймалося, що одна частина агломерату буде заповнена стислим газом, а інша (зовнішній шар) – рідиною, що фільтрується. В другій моделі на вугільний агломерат діяло зовнішнє електричне поле і нехтував ефект затискання газу. В результаті дослідження, виконаного в статті, були одержані залежності для визначення часу і ступеня просочення даного вугільного агломерату. Показана лінійна апроксимація ступеня просочення вугільного агломерату від часу процесу. Дані залежності дозволяють обгрунтувати параметри технологій приготування водовугільного палива при попередньому змішуванні з розусталенням вугілля поверхнево-активними речовинами і за допомогою електрогідравлічної дії. In this paper, a promising use of coal-water fuel in Ukraine is discussed. Two mathematical models of a soaking process in the coal agglomerate completely immersed into the fluid are considered. In the first mathematical model, it was assumed that one part of the agglomerate was filled with compressed gas and another part (outer layer) − with filter liquid. In the second model, the coal agglomerate was under the impact of external electric field, and gas compression effect was neglected. As a result of the research, dependences were specified for determining time period for and degree of coal agglomerate soaking. Linear approximation of the degree of coal agglomerate soaking depending on duration of the process was shown. The obtained dependences allow to validate parameters of technologies for the coal-water fuel preparation with the prior coal mixing and softening by surfactants and with the help of electrohydraulic impact. ru Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України Геотехнічна механіка Моделирование процесса пропитывания твердых частиц жидкостью при переработке углей Моделювання прооцесу просочування твердих частинок рідиною під час переробки вугілля Modeling of a process of fluid penetration into the solid particles at the coal processing Article published earlier |
| spellingShingle | Моделирование процесса пропитывания твердых частиц жидкостью при переработке углей Семененко, Е.В. Козарь, Ю.И. Подоляк, К.К. Рыжова, С.А. |
| title | Моделирование процесса пропитывания твердых частиц жидкостью при переработке углей |
| title_alt | Моделювання прооцесу просочування твердих частинок рідиною під час переробки вугілля Modeling of a process of fluid penetration into the solid particles at the coal processing |
| title_full | Моделирование процесса пропитывания твердых частиц жидкостью при переработке углей |
| title_fullStr | Моделирование процесса пропитывания твердых частиц жидкостью при переработке углей |
| title_full_unstemmed | Моделирование процесса пропитывания твердых частиц жидкостью при переработке углей |
| title_short | Моделирование процесса пропитывания твердых частиц жидкостью при переработке углей |
| title_sort | моделирование процесса пропитывания твердых частиц жидкостью при переработке углей |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/87392 |
| work_keys_str_mv | AT semenenkoev modelirovanieprocessapropityvaniâtverdyhčasticžidkostʹûpripererabotkeuglei AT kozarʹûi modelirovanieprocessapropityvaniâtverdyhčasticžidkostʹûpripererabotkeuglei AT podolâkkk modelirovanieprocessapropityvaniâtverdyhčasticžidkostʹûpripererabotkeuglei AT ryžovasa modelirovanieprocessapropityvaniâtverdyhčasticžidkostʹûpripererabotkeuglei AT semenenkoev modelûvannâproocesuprosočuvannâtverdihčastinokrídinoûpídčaspererobkivugíllâ AT kozarʹûi modelûvannâproocesuprosočuvannâtverdihčastinokrídinoûpídčaspererobkivugíllâ AT podolâkkk modelûvannâproocesuprosočuvannâtverdihčastinokrídinoûpídčaspererobkivugíllâ AT ryžovasa modelûvannâproocesuprosočuvannâtverdihčastinokrídinoûpídčaspererobkivugíllâ AT semenenkoev modelingofaprocessoffluidpenetrationintothesolidparticlesatthecoalprocessing AT kozarʹûi modelingofaprocessoffluidpenetrationintothesolidparticlesatthecoalprocessing AT podolâkkk modelingofaprocessoffluidpenetrationintothesolidparticlesatthecoalprocessing AT ryžovasa modelingofaprocessoffluidpenetrationintothesolidparticlesatthecoalprocessing |