Watering of Cargo for Reducing Dust Emissions from Coal Wagon
Loading...
Date
2021
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Kaunas University of Technology, Kaunas, Lithuania
Abstract
ENG: Open topped coal wagons are widely used in different countries. The coal surface exposed to air emits intensively
fugitive dust. Water application is used for reducing fugitive dust emissions from open topped coal trains. The objective
of this research was to develop numerical model to study efficacy of water application on the surface of coal. To
simulate air flow over coal wagon Euler equations were used. These equations were written in Helmholtz variables
“vorticity–flow function”. Finite difference schemes of splitting were used for numerical integration of Euler equations.
To simulate coal dust dispersion from coal wagon mass transfer equation was used. This equation took into account air
flow speed, turbulent diffusion, dust emission rate from cargo surface. To solve mass transfer equation change-triangle
implicit difference scheme of splitting was used. To simulate water evaporation from cargo and dust emission rate
dependence from moisture, empirical models were used. On the basis of developed numerical model computer code
was developed using FORTRAN. Results of numerical experiments are presented.
UKR: Постановка проблеми. Вугільні вагони з відкритим верхом широко використовуються в різних країнах. Поверхня вугілля, що піддається впливу повітря, інтенсивно виділяє пил. Застосування води використовується для зменшення неконтрольованих викидів пилу з відкритих вугільних поїздів. Мета роботи. Метою даного дослідження була розробка чисельної моделі для вивчення ефективності нанесення води на поверхню вугілля. Методика. Для моделювання потоку повітря над вугільним вагоном використовували рівняння Ейлера. Ці рівняння були записані у змінних Гельмгольца «вихор-функція току». Для чисельного інтегрування рівнянь Ейлера використовувалися скінченнорізницеві схеми розщеплення. Для моделювання дисперсії вугільного пилу з вугільного вагона було використано рівняння масообміну. У цьому рівнянні враховувалися швидкість повітряного потоку, турбулентна дифузія, швидкість викиду пилу з поверхні вантажу. Для розв'язання рівняння масообміну трикутника зміни була використана неявна різницева схема розщеплення. Для моделювання випаровування води від вантажу та залежності швидкості викидів пилу від вологи використано емпіричні моделі. Наукова новизна. На основі розробленої числової моделі був розроблений комп'ютерний код за допомогою FORTRAN. Практична значимість. Розроблена чисельна модель може бути використана для оцінки ефективності поливу вугілля у вагоні для зменшення забруднення атмосферного повітря. Висновки. Була розроблена нова чисельна модель для розрахунку забруднення навколишнього повітря від вугільних поїздів. Модель дозволяє врахувати вплив поливу вугілля на інтенсивність забруднення атмосферного повітря. Розроблена чисельна модель враховує найважливіші фізичні фактори, що впливають на забруднення вугільним пилом при транспортуванні вугілля. Наведено результати чисельних експериментів.
UKR: Постановка проблеми. Вугільні вагони з відкритим верхом широко використовуються в різних країнах. Поверхня вугілля, що піддається впливу повітря, інтенсивно виділяє пил. Застосування води використовується для зменшення неконтрольованих викидів пилу з відкритих вугільних поїздів. Мета роботи. Метою даного дослідження була розробка чисельної моделі для вивчення ефективності нанесення води на поверхню вугілля. Методика. Для моделювання потоку повітря над вугільним вагоном використовували рівняння Ейлера. Ці рівняння були записані у змінних Гельмгольца «вихор-функція току». Для чисельного інтегрування рівнянь Ейлера використовувалися скінченнорізницеві схеми розщеплення. Для моделювання дисперсії вугільного пилу з вугільного вагона було використано рівняння масообміну. У цьому рівнянні враховувалися швидкість повітряного потоку, турбулентна дифузія, швидкість викиду пилу з поверхні вантажу. Для розв'язання рівняння масообміну трикутника зміни була використана неявна різницева схема розщеплення. Для моделювання випаровування води від вантажу та залежності швидкості викидів пилу від вологи використано емпіричні моделі. Наукова новизна. На основі розробленої числової моделі був розроблений комп'ютерний код за допомогою FORTRAN. Практична значимість. Розроблена чисельна модель може бути використана для оцінки ефективності поливу вугілля у вагоні для зменшення забруднення атмосферного повітря. Висновки. Була розроблена нова чисельна модель для розрахунку забруднення навколишнього повітря від вугільних поїздів. Модель дозволяє врахувати вплив поливу вугілля на інтенсивність забруднення атмосферного повітря. Розроблена чисельна модель враховує найважливіші фізичні фактори, що впливають на забруднення вугільним пилом при транспортуванні вугілля. Наведено результати чисельних експериментів.
Description
M. Biliaiev: ORCID 0000-0002-1531-7882, V. Biliaieva: ORCID 0000-0003-2399-3124, V. Kozachyna: ORCID 0000-0002-6894-5532; O. Berlov: ORCID 0000-0002-7442-0548; P. Mashykhina: ORCID 0000-0003-3057-9204;
Keywords
coal wagon, watering of cargo, atmosphere pollution, numerical simulation, вугільний вагон, обводнення вантажу, забруднення атмосфери, чисельне моделювання, КГВ
Citation
Biliaiev M., Kozachyna V., Biliaieva V., Berlov O., Mashykhina P., Tyshchenko S. Watering of Cargo for Reducing Dust Emissions from Coal Wagon. Transport Means 2021 : Proceedings of the 25th International Conference (October 06–08, 2021). Kaunas, Lithuania, 2021. Pt. ІI. С. 598–603.