Теоретическая и прикладная теплотехника. Рубрика в журнале - Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Техника и технологии
Статья научная
Приведены результаты исследования теплообмена в почвах криолитозоны в пределах Норильского промышленного района на основе полевых измерений и методов математического анализа полученных данных. В качестве экспериментальных площадок выбраны фоновые и трансформированные вследствие антропогенного воздействия участки. В работе дана морфогенетическая характеристика почв. По данным долговременного мониторинга температур на основе амплитудного, фазового методов и решения обратной задачи теплопереноса были восстановлены значения коэффициентов температуропроводности исследуемых почв и проведено их сравнение с результатами прямых измерений в почвенных разрезах. Получено, что для трансформированной почвы температуропроводность выше более чем в два раза, чем для фоновой почвы, что согласуется с наблюдаемым различием в 1,5–2 раза для толщины сезонно-талого слоя этих почв.
Бесплатно
Влияние температуры и времени выдержки на выход продуктов пиролиза резинотехнических отходов
Статья научная
В статье представлены результаты экспериментальных исследований по выходу и свойствам пиролизной жидкости, твердого углеродсодержащего остатка и составу газообразных веществ в результате термического разложения резинотехнических отходов в цилиндрическом реакторе с неподвижным плотным слоем со скоростью нагрева 10–12 °C и выдержкой при температурах процесса 550, 600, 650 и 700 °C. Составлены материальные балансы процесса пиролиза резиновой крошки отработанных крупногабаритных шин классов крупности 0–1, 1–3, 2–3.5 и 2–4 мм. Показаны объемы полученных продуктов и скорость их образования в зависимости от времени выдержки процесса пиролиза. Представлены результаты численного моделирования процесса термического разложения в цилиндрическом реакторе с неподвижным плотным слоем для измельчённых отработанных крупногабаритных шин крупностью 1–3 мм в диапазоне температур от 350–370 (начало выхода летучих веществ) до 700 °C по составу газовой фазы и твердому остатку при температуре 550 °C.
Бесплатно
О возможности применения динамических режимных карт для печей нефтеперерабатывающих производств
Статья научная
Трубчатые печи играют критически важную роль в процессах первичной переработки нефти, обеспечивая нагрев сырья до необходимых температур для дальнейшего фракционирования. Эффективность их работы напрямую связана с равномерностью нагрева, минимальным расходом топлива и безопасностью эксплуатации. Традиционное управление печами опирается на статические режимные карты, которые, несмотря на свою простоту, не учитывают динамические изменения в процессе, включая колебания качества сырья, изменения нагрузки, состояния оборудования, а также изменения параметров тяги в области перевала и пода и давления газа перед горелкой. Неоптимальное управление тягой и давлением газа может приводить к неравномерному нагреву, локальным перегревам, повышенному расходу топлива и риску аварийных ситуаций. В данной статье исследуется возможность применения динамических режимных карт для оптимизации управления тягой в трубчатых печах установок первичной переработки нефти. Акцент сделан на управлении тягой как на перевале, так и в поде печи, поскольку эти зоны являются критически важными для равномерного распределения тепловой энергии. Динамические режимные карты, в отличие от статических, позволяют в режиме реального времени корректировать параметры тяги и давления газа, учитывая текущие условия работы, включая изменения расхода топлива, воздуха, температуры дымовых газов, перепады давления в печи и давления газа перед горелкой. Целью данного исследования является разработка концепции динамической режимной карты, которая обеспечит оптимизированное управление тягой и давлением газа, снизит неравномерность нагрева, уменьшит расход топлива и минимизирует риск перегрева труб. В рамках исследования проведен анализ существующих методов управления печами с особым вниманием к управлению тягой и давлением газа. Изучены факторы, влияющие на тягу на перевале и в поде и на давление газа перед горелкой, и обоснована необходимость динамической коррекции этих параметров. Разработана концепция динамической режимной карты, основанная на использовании ключевых параметров, характеризующих состояние печи и эффективность ее работы. Предложен алгоритм динамической корректировки параметров тяги и давления газа, который адаптирует работу печи к изменениям внешних условий и обеспечивает оптимальный режим горения. Проведена оценка потенциальной эффективности предложенного подхода, показавшая, что внедрение динамических режимных карт позволит значительно улучшить управление тягой и давлением газа, снизить расход топлива и повысить безопасность эксплуатации печей. Результаты исследования указывают на значительный потенциал использования динамических режимных карт для оптимизации управления тягой и давлением газа в трубчатых печах на НПЗ. Предложенный подход позволяет обеспечить более равномерный нагрев, снизить расход топлива, минимизировать риск перегрева змеевиков и повысить общую эффективность работы печи. Перспективы дальнейших исследований связаны с более детальной проработкой моделей динамического управления тягой и давлением газа, с учетом особенностей различных типов печей и условий их эксплуатации, а также с проведением экспериментальной проверки разработанных решений на реальных промышленных объектах.
Бесплатно
Перспективы использования кородревесных отходов в смеси с углем при сжигании в котле БКЗ‑75–39ФБ
Статья научная
Утилизация древесных промышленных отходов, объёмы которых ежегодно растут и становятся серьёзной экологической проблемой, путём частичного сжигания в угольных котлах представляет собой перспективное направление на пути к созданию ресурсосберегающей и экологически устойчивой энергетики. Однако на сегодняшний день одним из основных препятствий для широкого промышленного внедрения этого метода является недостаток экспериментальных данных по сжиганию твёрдотопливных смесей, состоящих из промышленных отходов и угля. В работе представлены результаты термического анализа горения смеси, состоящей из кородревесных отходов (КДО) и угля, вследствие чего были определены основные параметры (температуры воспламенения и выгорания, индекс горения, максимальная скорость убыли массы и др.) горения исследуемых топлив. Температура воспламенения кородревесных отходов оказалась ниже, чем у угля, и составила 292 °C, температура выгорания 493 °C, поэтому добавление кородревесных отходов к углю благоприятно отразилось на процессе горения, снизив основные температурные характеристики горения топлив. Для установления основных энергетических показателей работы котла БКЗ‑75–39ФБ, переведённого на сжигание твердотопливной смеси на основе КДО и угля, использовалась типичная методика определения основных тепловых потерь. Результаты данного исследования могут быть применены при проектировании энергетических установок для совместного сжигания угля и биомассы или для перевода действующих угольных котлов на утилизацию древесных промышленных отходов.
Бесплатно
Применение теплоизоляционного чехла с использованием эффекта Ранка-Хилша в практике тушения пожаров
Статья научная
При тушении пожаров, когда температура окружающего воздуха опускается до – 30 ℃ и ниже, возникает риск замерзания пожарного оборудования, что существенно осложняет работу экстренных служб. Предложен способ утепления рукавного разветвления в условиях низких температур, заключающийся в использовании специального теплоизоляционного чехла и подвода горячего потока воздуха от вихревой трубки Ранка-Хилша, в которой используется эффект энергоразделения после подачи сжатого воздуха от двигателя пожарного автомобиля.
Бесплатно
Результаты аэромеханического обезвоживания угля на стендовой установке
Статья научная
В статье описаны результаты проведенных исследований по аэромеханическому обезвоживанию мелких классов углей на созданной экспериментальной установке. Аэромеханическое обезвоживание является альтернативой термической сушки углей с повышенным выходом летучих веществ. Основным аппаратом, в котором происходит аэромеханическое обезвоживание, является труба Вентури, в горловине которой осуществляется срыв жидкой пленки с поверхности частиц угля и превращение их в аэрозоль без перехода воды в газовую фазу. Установлена возможность снижения влаги угля кл. 0–3(6) мм на 25 % отн. При этом энергетические затраты на удаление 1 кг влаги не превышают аналогичные при термической сушке (35 кВт∙ч/т).
Бесплатно
Численное и экспериментальное исследование структуры течения в модели топки с псевдоожиженным слоем
Статья научная
Статья посвящена численным и экспериментальным исследованиям структуры течения в моделях топок с псевдоожиженным слоем. Проанализированы основные методы и подходы к численному моделированию структуры течения псевдоожиженного слоя. В качестве объектов рассматривались две характерные геометрии рабочих камер агрегатов с кипящим слоем и циркулирующим кипящим слоем. В результате проведенных экспериментов были определены распределения концентрации частиц слоя во внутреннем объеме рабочих камер. Установлено, что в модельной камере циркулирующего кипящего слоя при скорости 1,5 м/с поток частиц по высоте разделяется на зоны с максимальной концентрацией частиц в нижней части и разбавленной фазы в центральной части камеры, а при скорости 6 м/с разбавленная фаза занимала целиком весь объем камеры. В камере кипящего слоя при аналогичных условиях разделения потока не было зафиксировано. Основываясь на данных, полученных в результате эксперимента, было проведено численное моделирование процесса псевдоожижения в камере агрегата с циркулирующим кипящим слоем. Сравнение результатов численного моделирования с данным, полученным в результате эксперимента, для режимов при скоростях подачи воздуха 4, 5 и 6 м/с показало, что среднее значение отклонения перепада давления в топке составляет на более 5 %. Установлено, что численное моделирование процесса воспроизводит структуру течения потока достаточно точно для качественных оценок эффективности инженерных и конструкторских решений.
Бесплатно
Энергетическое использование отходов конопляного производства
Статья научная
В процессе получения конопляного волокна образуется большое количество костры, являющейся с точки зрения текстильного производства отходом. Использование костры в разных отраслях промышленности может открыть хорошие перспективы. Одним из возможных вариантов такого применения может стать её энергетическое использование. Целью исследования является изучение теплотехнических свой ств костры конопли, её элементного состава и состава золы, образующейся при сгорании. В результате анализа установлено, что низшая теплота сгорания на горючую массу составляет 4470 ккал/кг, зольность на сухую массу – 2,34 %, что позволяет рассматривать костру конопли как возможное энергетическое топливо. Однако обнаружено высокое содержание кремния и калия в золе костры конопли, что свидетельствует о высоких загрязняющих свойствах очаговых остатков, образующихся при ее сгорании.
Бесплатно
