CC BY
33
УДК 662.6/.8 А.М. Леонов
ПРОГРЕССИВНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА КАПИТАЛЬНЫХ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК В ДОНБАССЕ И ЕЕ ПРИМЕНЕНИЕ В РОССИИ
В ходе исследования было экспериментально установлено, что за счет наложения внешнего магнитного поля имеющего определенные силовые характеристики, происходит снижение динамической вязкости водоугольной суспензии. В случае транспортирования водоугольной суспензии по магистральным трубопроводам воздействие магнитного поля, возможно, осуществлять посредством магнитотелескопических компенсаторов (МТК) установленных по длине линейной части трубопровода.
Ключевые слова: магнитное воздействие, гоидротранспортирование, водоугольные суспензии, магистральный трубопровод.
в я олучаемое топливо должно отвечать жестким требова-
.Л.Л. ниям современного рынка: стабильность основных технологических характеристик, задаваемых потребителем, рентабельность производства и минимально возможное негативное экологическое воздействие на окружающую среду при получении и использовании.
В связи с этим становится актуальным использование угля в виде водоугольных суспензий (ВУС). В настоящее время придание суспензии свойств стабильности и необходимой текучести достигается за счет ввода в суспензию небольшого количества реагента-пластификатора, а снижение динамической вязкости - подбором гранулометрического состава.
В ходе исследования было экспериментально установлено, что за счет наложения внешнего магнитного поля имеющего определенные силовые характеристики, происходит снижение динамической вязкости водоугольной суспензии.
В случае транспортирования водоугольной суспензии по магистральным трубопроводам воздействие магнитного поля, возможно, осуществлять посредством магнитотелескопических компенсаторов (МТК) установленных по длине линейной части трубопровода.
Конструкция магнитотелескопического компенсатора показана на рисунке и состоит из:
1. Фланцы, диаметром внешний/внутренний - 860/500 мм. По окружности фланца расположены 12 отверстий диаметром 40 мм.
2. Телескопический компенсатор представляет собой трубу длиной 3 метра, выполненную из магнитонейтрального материала. Соединение компенсатора с магистральным трубопроводом осуществляется посредством фланцев и уплотнительного кольца, для повышения герметичности соединения с обоих концов трубы компенсатора снята фаска.
На поверхность компенсатора между фланцами намотана в 2 слоя медная проволока, слои изолированы друг от друга киперной хлопчатобумажной тканью для предотвращения замыкания системы, сверху намотка провода закрыта изоляционной киперной лентой и жестяной лентой предотвращающей механические повреждения провода.
Электропитание осуществляется напряжением 110 В постоянного тока, подведенного от электрохимической защиты трубопровода. Для реализации эффекта снижения динамической вязкости ВУС силовые линии магнитного поля должны быть направлены в противоположную сторону движения суспензии.
Обоснование параметров конструкции магнитотелескопического компенсатора.
Напряженность магнитного поля на оси компенсатора[1]:
Н = п1,
где Н - напряженность магнитного поля, А/м; п - количество витков на единицу длины катушки, м-1; I - сила тока катушки, А.
п = И/Ъ,
где N - общее количество витков катушки; Ъ - длина катушки, м.
I _ Und2
4р1 ,
где и - подаваемое напряжение, В; d - диаметр провода, м; р -удельное сопротивление провода, Ом-м (рмедь = 1,8-10"8 Ом-м); I -длина провода катушки, м.
!_ ■10-3Д4-(5-10-3)2 _
4 -1,8 -10-8 -1268,56
Напряженность магнитного поля будет равна:
Н = 40094,5 = 37800 А/м.
Расчетные параметры магнитотелескопического компенсатора
№ Параметры Вариант
1 2
1 Длина компенсатора, м 2 3
2 Диаметр компенсатора, м 0,5 0,5
3 Диаметр провода, мм 5 5
4 Количество слоев намотки провода 2 2
5 Длина провода катушки, м 1268,6 1902,84
5 Напряжение постоянного тока, В 110 110
6 Ток в катушке, А 94,5 63,04
7 Потребляемая мощность, кВт 10,4 6,93
8 Напряженность магнитного поля катушки, А/м 37800 25914,9
В таблице приведены два варианта конструкции магнитотелескопического компенсатора и вырабатываемое ими значение напряженности магнитного поля.
Выбор оптимальной конструкции магнитотелескопического компенсатора был произведен на основе:
- критерия совпадения физической модели лабораторных опытов, с теоретической моделью рекомендуемой для практического использования;
- критерия экономической эффективности.
Таким образом, на основе вышесказанного вариант магнитотелескопического компенсатора № 2 является оптимальным.
Расстояние между компенсаторами выбрано на основе проведенных опытов, в которых было установлено, что эффект снижения динамической вязкости водоугольной суспензии длится около 2025 минут после снятия магнитного поля.
Расстояние между компенсаторами:
1к = овус^д = 0,98-1500 = 1470 м,
где ивус - скорость перекачки ВУС, м/с; ^ - время действия магнитного поля, с.
Расстояние между компенсаторами по длине трубопровода принимаем равным 1500 м. Таким образом, общее количество компенсаторов, при длине трубопровода 260 - 270 километров, составит 175.
По совокупности изложенной информации можно сделать следующие выводы:
- разработана конструкция телескопического компенсатора, внутри которого индуцируется магнитное поле, позволяющее про-
водить снижение динамической вязкости водоугольной суспензии в процессе транспортировки;
- рассчитаны параметры телескопического компенсатора и установлено максимальное расстояние между компенсаторами по длине трубопровода равным 1500 м;
- применение предложенного магнитотелескопического компенсатора может явиться предпосылкой для обоснования снижения давления перекачки суспензии;
- использование магнитотелескопического компенсатора позволит исключить применение химических добавок, снижающих вязкость водоугольных суспензий.
--------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Парселл Э. Электричество и магнетизм. - М.: Издательство Наука - 1971. 448 с.: ил. ВТШ
A.M. Leonov
APPLICATION OF MAGNETIC INFLUENCE AT HYDROTRANSPORTATION OF WATER COAL SUSPENSIONS BY MAIN PIPELINE
During research it has been experimentally established that at the expense of imposing of an external magnetic field having certain power characteristics, there is a decrease in dynamic viscosity of water coal suspension. In case of transportation of water coal suspension by main pipelines it is possibly to carry out magnetic field influence by the means of magnetic telescopic cancellers (MTC) established on the length of a linear part of the pipeline.
Key words: magnetic influence, hydrotransportation, water coal suspensions, main pipeline.
— Коротко об авторе -----------------------------------------------
Леонов А.М. - младший научный сотрудник, лаборатория Комплексного использования углей, Институт горного дела Севера, г. Нерюнгри, [email protected]
