Минимизация интенсивности выноса пыли из полувагона при транспортировке угля
Loading...
Date
2016
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Дніпропетровськ
Abstract
RU: Выполнен анализ способов минимизации процесса выноса угольной пыли из полувагонов. Эти способы могут быть разбиты на две группы – механическая защита и физико-химическая защита. В работе предложен способ защиты окружающей среды от угольной пыли за счет установки дополнительных бортов на полувагон. Предлагается использовать дополнительные борта «Г»-образной формы. Для подтверждения выдвинутой рабочей гипотезы был проведен вычислительный эксперимент на базе созданной численной модели. Разработанная численная модель основана на применении уравнения для потенциала скорости и уравнения массопереноса. На базе уравнения для потенциала скорости рассчитывается поле скорости воздушного потока, обтекающего вагон с грузом. Уравнение массопереноса учитывает скорость воздушного потока, атмосферную диффузию, гравитационное оседание частиц угольной пыли. Для численного интегрирования уравнения для потенциала скорости используется метод условной аппроксимации. Использование данного метода позволяет получить разностные уравнения, решения которых реализуется по методу бегущего счета. Это позволяет осуществить простую программную реализацию численной модели. Для численного интегрирования уравнения массопереноса используется неявная разностная схема. Построение разностной схемы основывается на расщеплении исходного разностного уравнения на четыре шага. Неизвестное значение концентрации пылевого загрязнителя на каждом шаге расщепления определяется по явной схеме – методу бегущего счета. Представляются результаты проведенного вычислительного эксперимента. При проведении вычислительного эксперимента рассматривалось три сценария. Первый сценарий – определение интенсивности уноса угольной пыли из полувагона без установки дополнительных бортов. Второй сценарий – оценка интенсивности уноса угольной пыли из полувагона при установке дополнительного борта «Г»-образной формы, типа «низкое крыло». Третий сценарий – оценка интенсивности уноса угольной пыли из полувагона при установке дополнительного борта «Г»-образной формы, типа «высокое крыло». Показано, что применение дополнительных бортов «Г»-образной формы позволяет существенно уменьшить интенсивность выноса угольной пыли из полувагона и уменьшить уровень загрязнения рабочей зоны возле вагона.
UK: Виконано аналіз способів мінімізації процесу виносу вугільного пилу з напіввагонів. Ці способи можуть бути розбиті на дві групи – механічний захист і фізико-хімічний захист. В роботі запропонований спосіб захисту навколишнього середовища від вугільного пилу за рахунок установки додаткових бортів на напіввагон. Пропонується використовувати додаткові борти «Г»-подібної форми. Для підтвердження висунутої робочої гіпотези було проведено обчислювальний експеримент на базі створеної чисельної моделі. Розроблена чисельна модель заснована на застосуванні рівняння для потенціалу швидкості і рівняння масопереносу. На базі рівняння для потенціалу швидкості розраховується поле швидкості повітряного потоку, що обтікає вагон з вантажем. Рівняння масопереносу враховує швидкість повітряного потоку, атмосферну дифузію, гравітаційне осідання частинок вугільного пилу. Для чисельного інтегрування рівняння для потенціалу швидкості використовується метод умовної апроксимації. Використання даного методу дозволяє отримати різницеві рівняння, розв’язання яких реалізується за методом біжучого рахунку. Це дозволяє здійснити просту програмну реалізацію чисельної моделі. Для чисельного інтегрування рівняння масопереносу використовується неявна різницева схема. Побудова різницевої схеми ґрунтується на розщепленні вихідного різницевого рівняння на чотири кроки. Невідоме значення концентрації пилового забруднювача на кожному кроці розщеплення визначається за явною схемою – методу біжучого рахунку. Представляються результати проведеного обчислювального експерименту. При проведенні обчислювального експерименту розглядалося три сценарії. Перший сценарій – визначення інтенсивності виносу вугільного пилу з напіввагона без установки додаткових бортів. Другий сценарій – оцінка інтенсивності виносу вугільного пилу з напіввагона при установці додаткового борту «Г» - подібної форми, типу «низьке крило». Третій сценарій – оцінка інтенсивності виносу вугільного пилу з напіввагона при установці додаткового борту «Г»-подібної форми, типу «високе крило». Показано, що застосування додаткових бортів «Г»-подібної форми дозволяє істотно зменшити інтенсивність виносу вугільного пилу з напіввагона і зменшити рівень забруднення робочої зони біля вагона.
EN: The analysis of ways to minimize the removal process of the coal dust from the halfwagon. These methods can be divided into two groups – the mechanical protection and physical and chemical protection. In this paper we propose a way to protect the environment from coal dust by installing additional boards to the halfwagon. It is proposed to use additional board “Г”–shaped. To confirm the hypothesis put forward by a working computer experiment was conducted on the basis of established numerical model. The developed numerical model is based on the application of the equation for the velocity potential and mass transfer equation. On the basis of the equation for the velocity potential field calculated airflow flowing around the wagon with the cargo. The equation takes into account the mass transfer rate of the air flow, the atmospheric diffusion gravitational settling of coal dust particles. For the numerical integration of the equation for the velocity potential of the method of conditional approximation. Using this method allows to obtain the difference equations, the solution of which is implemented by the method of running the account. This allows a simple programmed realization of the numerical model. For the numerical integration of the equation of mass transfer using the implicit finite-difference scheme. Construction of a difference scheme is based on the splitting of the original difference equation into four steps. Unknown value concentration dust pollutant at each cleavage step is determined by the explicit scheme – the method of running the account. Presents the results of a computational experiment. Three scenarios considered in the computational experiment. The first scenario – the definition of the intensity of ash of coal dust from the halfwagon without installing additional boards. The second scenario – assessment of intensity of coal dust fly from the halfwagon when the optional side “Г”-shaped, such as “low wing”. The third scenario – an estimation of intensity ash coal dust from the halfwagon when the optional side “Г”-shaped type “high wing”. It is shown that the use of additional boards “Г”-shaped can significantly reduce the intensity of removal of coal dust from the halfwagon and reduce the level of contamination of the working area near the wagon.
UK: Виконано аналіз способів мінімізації процесу виносу вугільного пилу з напіввагонів. Ці способи можуть бути розбиті на дві групи – механічний захист і фізико-хімічний захист. В роботі запропонований спосіб захисту навколишнього середовища від вугільного пилу за рахунок установки додаткових бортів на напіввагон. Пропонується використовувати додаткові борти «Г»-подібної форми. Для підтвердження висунутої робочої гіпотези було проведено обчислювальний експеримент на базі створеної чисельної моделі. Розроблена чисельна модель заснована на застосуванні рівняння для потенціалу швидкості і рівняння масопереносу. На базі рівняння для потенціалу швидкості розраховується поле швидкості повітряного потоку, що обтікає вагон з вантажем. Рівняння масопереносу враховує швидкість повітряного потоку, атмосферну дифузію, гравітаційне осідання частинок вугільного пилу. Для чисельного інтегрування рівняння для потенціалу швидкості використовується метод умовної апроксимації. Використання даного методу дозволяє отримати різницеві рівняння, розв’язання яких реалізується за методом біжучого рахунку. Це дозволяє здійснити просту програмну реалізацію чисельної моделі. Для чисельного інтегрування рівняння масопереносу використовується неявна різницева схема. Побудова різницевої схеми ґрунтується на розщепленні вихідного різницевого рівняння на чотири кроки. Невідоме значення концентрації пилового забруднювача на кожному кроці розщеплення визначається за явною схемою – методу біжучого рахунку. Представляються результати проведеного обчислювального експерименту. При проведенні обчислювального експерименту розглядалося три сценарії. Перший сценарій – визначення інтенсивності виносу вугільного пилу з напіввагона без установки додаткових бортів. Другий сценарій – оцінка інтенсивності виносу вугільного пилу з напіввагона при установці додаткового борту «Г» - подібної форми, типу «низьке крило». Третій сценарій – оцінка інтенсивності виносу вугільного пилу з напіввагона при установці додаткового борту «Г»-подібної форми, типу «високе крило». Показано, що застосування додаткових бортів «Г»-подібної форми дозволяє істотно зменшити інтенсивність виносу вугільного пилу з напіввагона і зменшити рівень забруднення робочої зони біля вагона.
EN: The analysis of ways to minimize the removal process of the coal dust from the halfwagon. These methods can be divided into two groups – the mechanical protection and physical and chemical protection. In this paper we propose a way to protect the environment from coal dust by installing additional boards to the halfwagon. It is proposed to use additional board “Г”–shaped. To confirm the hypothesis put forward by a working computer experiment was conducted on the basis of established numerical model. The developed numerical model is based on the application of the equation for the velocity potential and mass transfer equation. On the basis of the equation for the velocity potential field calculated airflow flowing around the wagon with the cargo. The equation takes into account the mass transfer rate of the air flow, the atmospheric diffusion gravitational settling of coal dust particles. For the numerical integration of the equation for the velocity potential of the method of conditional approximation. Using this method allows to obtain the difference equations, the solution of which is implemented by the method of running the account. This allows a simple programmed realization of the numerical model. For the numerical integration of the equation of mass transfer using the implicit finite-difference scheme. Construction of a difference scheme is based on the splitting of the original difference equation into four steps. Unknown value concentration dust pollutant at each cleavage step is determined by the explicit scheme – the method of running the account. Presents the results of a computational experiment. Three scenarios considered in the computational experiment. The first scenario – the definition of the intensity of ash of coal dust from the halfwagon without installing additional boards. The second scenario – assessment of intensity of coal dust fly from the halfwagon when the optional side “Г”-shaped, such as “low wing”. The third scenario – an estimation of intensity ash coal dust from the halfwagon when the optional side “Г”-shaped type “high wing”. It is shown that the use of additional boards “Г”-shaped can significantly reduce the intensity of removal of coal dust from the halfwagon and reduce the level of contamination of the working area near the wagon.
Description
Н. Беляев: ORCID 0000-0002-1531-7882; М. О. Оладипо: ORCID 0000-0001-7945-6657
Keywords
транспортировка угля, вынос угольной пыли, численное моделирование, способы уменьшения выноса угольной пыли, транспортування вугілля, винос вугільного пилу, чисельне моделювання, засоби зменшення виносу вугільного пилу, transportation of coal, coal dust removal, numerical modeling, methods for reducing the removal of coal dust, КГВ
Citation
Беляев, Н. Н. Минимизация интенсивности выноса пыли из полувагона при транспортировке угля / Н. Н. Беляев, М. О. Оладипо // Електромагнітна сумісність та безпека на залізничному транспорті. – 2016. – № 11. – С. 93–100. – DOI: 10.15802/ecsrt2016/91678.