Підвищення ефективності транспортування висококонцентрованого водовугільного палива в гідротранспортних системах промислових підприємств
Loading...
Date
2019
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна
Abstract
UK: Дисертація присвячена вирішенню наукового завдання підвищення ефективності транспортування висококонцентрованого водовугільного палива в гідротранспортних системах промислових підприємств. Встановлено, що через відсутність раціонального гранулометричного складу водовугільного палива та оптимальної схеми транспортування зростають енерговитрати й собівартість перевезення 1 ткм вантажу. Визначені структура потоку та втрати енергії при транспортуванні водовугільного палива в промислових гідротранспортних системах. Запропоновано критерій бімодальності гранулометричного складу водовугільного палива, оптимізація якого дозволила мінімізувати витрати енергії при його транспортуванні. Розроблена математична модель течії водовугільної суспензії і удосконалені закономірності впливу схеми гідротранспортування та параметрів водовугільного палива на енерговитрати його постачання споживачам.
Вдосконалено рівняння регресії гідравлічного опору різних композицій водовугільних суспензій щодо дії суттєвих факторів і виконано оцінку їх впливу на енерговитрати при транспортуванні.
Формалізовано оптимізаційну модель вибору параметрів гідротранспортної системи промислового підприємства і вирішено задачу мінімізації витрат на транспортування водовугільного палива та зменшення матеріальних ресурсів на спорудження та функціонування транспортної трубопровідної мережі.
RU: Диссертация посвящена решению научной задачи повышения эффективности транспортировки высококонцентрированного водоугольного топлива в гидротранспортных системах промышленных предприятий. Установлено, что из-за отсутствия рационального гранулометрического состава водоугольного топлива и оптимальной схемы транспортировки растут энергозатраты и себестоимость перевозки 1 ткм груза. Определены структура потока и потери энергии при транспортировке водоугольного топлива в промышленных гидротранспортных системах. Предложен критерий бимодальности гранулометрического состава водоугольного топлива, оптимизация которого позволила минимизировать затраты энергии при его транспортировке. Разработана математическая модель течения водоугольной суспензии и усовершенствованны закономерности влияния схемы гидротранспортировки и параметров водоугольного топлива на энергозатраты его поставки потребителям. Усовершенствованы уравнения регрессии гидравлического сопротивления различных композиций водоугольных суспензий к действию существенных факторов и выполнена оценка их влияния на энергозатраты при транспортировке. Формализована оптимизационная модель выбора параметров гидротранспортной системы промышленного предприятия и решена задача минимизации расходов на транспортировку водоугольного топлива и уменьшения материальных ресурсов на строительство и функционирование транспортной трубопроводной сети.
EN: The dissertation is devoted to solving a scientific problem of improving the highly loaded coal-water slurry fuel transportation efficiency in the hydro-transport systems of industrial enterprises due to the reduction of energy consumption for transportation and material resources for the construction and operation of an industrial hydro-transport system. As a result of the analysis of the functioning of the various industrial hydro-transport system in Ukraine and developed countries, it was found that the existing technologies for the transportation of the highly loaded coal-water slurry fuel did not take into account the specifics of its preparation technology in terms of the properties of the original coal and did not assume observance of rational proportions of different fractions of the coal-water slurry fuel granulometric composition. The lack of a fairly accurate method and model for determining the hydraulic parameters of transporting coal-water slurry fuel in the industrial hydro-transport system greatly complicates the transport services process for consumers of the coal-water slurry fuel. Methods of specification of the granulometric composition bimodality have been proposed, laboratory tests have been carried out, initial rheological properties for mathematical modelling of the spatial three-dimensional coal-water slurry fuel flow in the systems of industrial hydro-transport are determined taking into account the parameters of the bimodal granulometric composition. A mathematical model of the spatial three-dimensional flow of the coal-water slurry fuel was developed on the basis of the SST turbulence model based on the solution of the Navier-Stokes equation. As a result of the calculations, the values of pressure loss, flow rate and velocity distribution over the cross section of the pipeline in the straight section and in the turn were determined, which allowed to determine the energy consumption during the coal-water slurry fuel transportation in the industrial hydro-transport systems. As a result of the cycle of the experiments carried out, the influence of the granulometric composition factor on the value of the specific hydraulic resistance of the coal-water slurry fuel is confirmed, which allows determining its optimal size and thus significantly (by 1.4 times) reducing energy consumption for transportation by an industrial hydro-transport system. The effectiveness of the proposed granulometric composition criterion for coal-water slurry fuel, which is expressed in reducing the power consumption for its transportation by industrial hydro-transport, has been determined. Based on the optimization of the configuration of the pipeline network of an industrial enterprise, the parameters of the hydro-transport system were determined, which allowed minimizing the energy consumption for transporting coal-water slurry fuel and reducing the material consumption of the transport pipeline network. The optimal configuration of the industrial enterprise pipeline network has been determined, while the cost of transporting 1 tkm of cargo when using a sequential-beam transport scheme has decreased compared to road transport.
RU: Диссертация посвящена решению научной задачи повышения эффективности транспортировки высококонцентрированного водоугольного топлива в гидротранспортных системах промышленных предприятий. Установлено, что из-за отсутствия рационального гранулометрического состава водоугольного топлива и оптимальной схемы транспортировки растут энергозатраты и себестоимость перевозки 1 ткм груза. Определены структура потока и потери энергии при транспортировке водоугольного топлива в промышленных гидротранспортных системах. Предложен критерий бимодальности гранулометрического состава водоугольного топлива, оптимизация которого позволила минимизировать затраты энергии при его транспортировке. Разработана математическая модель течения водоугольной суспензии и усовершенствованны закономерности влияния схемы гидротранспортировки и параметров водоугольного топлива на энергозатраты его поставки потребителям. Усовершенствованы уравнения регрессии гидравлического сопротивления различных композиций водоугольных суспензий к действию существенных факторов и выполнена оценка их влияния на энергозатраты при транспортировке. Формализована оптимизационная модель выбора параметров гидротранспортной системы промышленного предприятия и решена задача минимизации расходов на транспортировку водоугольного топлива и уменьшения материальных ресурсов на строительство и функционирование транспортной трубопроводной сети.
EN: The dissertation is devoted to solving a scientific problem of improving the highly loaded coal-water slurry fuel transportation efficiency in the hydro-transport systems of industrial enterprises due to the reduction of energy consumption for transportation and material resources for the construction and operation of an industrial hydro-transport system. As a result of the analysis of the functioning of the various industrial hydro-transport system in Ukraine and developed countries, it was found that the existing technologies for the transportation of the highly loaded coal-water slurry fuel did not take into account the specifics of its preparation technology in terms of the properties of the original coal and did not assume observance of rational proportions of different fractions of the coal-water slurry fuel granulometric composition. The lack of a fairly accurate method and model for determining the hydraulic parameters of transporting coal-water slurry fuel in the industrial hydro-transport system greatly complicates the transport services process for consumers of the coal-water slurry fuel. Methods of specification of the granulometric composition bimodality have been proposed, laboratory tests have been carried out, initial rheological properties for mathematical modelling of the spatial three-dimensional coal-water slurry fuel flow in the systems of industrial hydro-transport are determined taking into account the parameters of the bimodal granulometric composition. A mathematical model of the spatial three-dimensional flow of the coal-water slurry fuel was developed on the basis of the SST turbulence model based on the solution of the Navier-Stokes equation. As a result of the calculations, the values of pressure loss, flow rate and velocity distribution over the cross section of the pipeline in the straight section and in the turn were determined, which allowed to determine the energy consumption during the coal-water slurry fuel transportation in the industrial hydro-transport systems. As a result of the cycle of the experiments carried out, the influence of the granulometric composition factor on the value of the specific hydraulic resistance of the coal-water slurry fuel is confirmed, which allows determining its optimal size and thus significantly (by 1.4 times) reducing energy consumption for transportation by an industrial hydro-transport system. The effectiveness of the proposed granulometric composition criterion for coal-water slurry fuel, which is expressed in reducing the power consumption for its transportation by industrial hydro-transport, has been determined. Based on the optimization of the configuration of the pipeline network of an industrial enterprise, the parameters of the hydro-transport system were determined, which allowed minimizing the energy consumption for transporting coal-water slurry fuel and reducing the material consumption of the transport pipeline network. The optimal configuration of the industrial enterprise pipeline network has been determined, while the cost of transporting 1 tkm of cargo when using a sequential-beam transport scheme has decreased compared to road transport.
Description
Захист – 14 березня 2019 р., Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна
Keywords
гідротранспортна система, втрати тиску, водовугільне паливо, гранулометричний склад, енерговитрати транспортування, матеріальні витрати, конфігурація, транспортна мережа, гидротранспортная система, потери давления, водоугольное топливо, гранулометрический состав, энергозатраты транспортировки, материальные расходы, конфигурация, транспортная сеть, hydro-transport system, pressure loss, coal-water slurry fuel, granulometric composition, transportation energy consumption, material consumption, configuration, transport network
Citation
Баранов І. О. Підвищення ефективності транспортування висококонцентрованого водовугільного палива в гідротранспортних системах промислових підприємств : автореф. дис. ... канд. техн. наук: 05.22.12. Дніпро, 2019. 21 с.