Сборник научных трудов ДонГТИ

Статья

Наименование Исследование реологических характеристик водоугольных суспензий на основе каменных углей
Авторы Капустин Д. А., к. т. н., доц.
Кущенко А. В., к. т. н., доц.
Раздел Науки о земле
Год 2021 Выпуск 67 Страницы 33 - 39
УДК 67.02/67.08
Аннотация Работа посвящена исследованию неньютоновских характеристик высококонцентрированных водоугольных топлив из каменных углей Донбасса. Установлено, что зависимость напряжения от скорости сдвига при высоких концентрациях твердого компонента носит нелинейный характер, что ярко выражено на начальном участке графика. Впервые получено, что в зависимости от типа угля аномальное поведение начинается при различных концентрациях твердой фазы, а также изучено влияние концентрации твердой фазы, зольности исходного угля, выхода летучих веществ и гранулометрического распределения на поведение водоугольных сред.
Реферат Цель. Определение реологических характеристик течения высококонцентрированных водоугольных суспензий на основе различных типов каменных углей.
Методика. В ходе выполнения исследований проведен ситовой анализ угольного материала, включающий отбор проб для определения гранулометрического состава среды различной степени измельчения. Степень измельчения определялась как величина критерия бимодальности: чем выше степень измельчения, тем выше значение критерия Г. В исследовании использованы сита с ячейками 800, 400, 280, 200, 100, 71 и 40 мкм, устанавливаемые в вибрационный ситовой анализатор; время рассева составляло 20 мин. Рассев осуществлялся, промывкой исследуемого материала водой до получения осветленной воды на выходе. После чего сита просушивались. Содержание класса определялось взвешиванием остатка на сите на аналитических весах с точностью до 0,1 грамма. После проведенных исследований готовились пробы для реологического анализа с массовой концентрацией твердого материала 62, 64,5, 67 %. Как измерительный прибор использовался ротационный вискозиметр «Полимер РПЭ-1М» с системой цилиндрических воспринимающих элементов. В стакан вискозиметра заливался объем суспензии, нормированный инструкцией, после чего стакан вставлялся в вискозиметр, и снимались результаты. Скорость смещения изменялась от 1 до 48,6 с-1, при этом для каждой скорости сдвига проводилась серия из пяти измерений.
Результаты. В результате исследований процесса термической обработки по вновь разработанному режиму установлена неравномерность прогрева разных зон массивных валков, различно расположенных по поду печи, что вызвало повышение неоднородности твердости вдоль валка. Для устранения неравномерности прогрева валка в процессе термической обработки проведена реконструкция горелок и внесены коррективы в её режим: введены дополнительные выдержки при нагреве и охлаждении.
Научная новизна. Научная новизна представленной работы состоит в дальнейшем развитии теории течения высококонцентрированных водоугольных суспензий как неньютоновских жидкостей.
Практическая значимость. Реологические исследования высококонцентрированных водоугольных суспензий на основе каменных углей Донбасса позволят усовершенствовать методику расчета параметров течения таких сред при проектировании и эксплуатации промышленных трубопроводных систем в рамках различных технологических процессов.
Ключевые слова уголь, реологическая зависимость, напряжение сдвига, вязкость, скорость сдвига, измерение.
Полный текст