Спосіб розморожування сировини в залізничних вагонах

1. Спосіб розморожування залізовмісної сировини у вагонах, що включає визначення тривалості розігрівання сировини, що відбувається під впливом конвективного теплообміну, який відрізняється тим, що тривалість розігрівання визначають залежно від показника стану міцності змерзання сировини відповідно до виразу a tp = + b, год hn , Винахід відноситься до промислового залізничного транспорту, зокрема до вивантаження із залізничних вагонів сировини, що містить руду, що змерзлася. Відомі способи розморожування сировини в залізничних вагонах, що здійснюється в гаражах з конвективним теплообміном, в яких використовуються різні методи визначення тривалості його розігрівання [1, 2, 3, 4]. В [1] визначення тривалості розігрівання вугілля в залізничних вагонах ґрунтується на наступних чинниках: середньодобовій температурі повітря (t°С), тривалості транспортування (Т), міцності змерзнення вантажу (Pcp), вологості вантажу (W) і об'ємній густині вантажу (К). В [2] тривалість розігрівання вугілля в залізничних вагонах ґрун тується на температурі зовнішнього повітря (t° нв) Відомий спосіб розігрівання сировини, що містить руду в залізничному вагоні струменями пари з великою швидкістю закінчення [3]. Для цього заздалегідь просвердлюються канали углиб масиву. Тривалість розігрівання в даному випадку ґрунтується на наступних показниках: діаметрі отвору сопла (d) і тиску пари (Р) на різній глибині (h) шару, що промерз. Проведений аналіз аналогів [1, 2, 3] показав, що всі розглянуті способи характеризуються загальним недоліком: розрахункові показники тривалості розігрівання вантажу, що змерзся істотно відрізняються від фактичних результатів. Це обумовлено тим, що, в одному випадку, [1, 3] способи ґрунтуються на складних математичних моделях прогнозу тривалості розігрівання, що приймають в основу більше число змінних чинників, значно що розрізняються по фізичному єству і ступеню впливу на кінцевий результат. Крім того, розрахунки ускладнюються відмінністю кліматичних умов району розташування підприємств, а також фізико-механічними властивостями вантажу, що перевозиться. Тому вірогідність отримання надійних результатів невелика. (19) UA (11) 83469 (13) hn - показник міцності змерзання сировини, визначений глибиною проникнення вимірювального стрижня в сировині при контрольному промірі, який виконують при русі вагона, см; a - коефіцієнт, що характеризує вид вантажу і температурний режим розігрівання, рівний для залізорудного концентрату 1,74; для залізної руди - 24,7; b - коефіцієнт, що характеризує кліматичні умови і рівний в обох випадках 1,75. 2. Спосіб за п.1, який відрізняється тим, що остаточне розігрівання, що становить 20-25% від розрахункового значення тривалості розігрівання, здійснюють на відкритому повітрі. C2 де tp - тривалість розігрівання, год; 3 83469 В іншому випадку [2] спосіб визначення тривалості розігрівання орієнтований на найсприятливіші умови, а розрахункова тривалість розігрівання вантажу істотно збільшується понад мінімально необхідної, що обумовлює значне зростання енерговитрат на розігрівання. Відомий спосіб розігрівання вугілля, що змерзся в залізничному вагоні здійснюваний в конвективних гаражах розморожування і заснований на визначенні температури в самому шарі вугілля спеціальними пристроями [4], який приймається як прототип. У відомому способі необхідне виконання декількох вимірів температури вантажу - перед постановкою в гараж і в процесі розігрівання, оскільки температура в масі вантажу розподілена нерівномірно, крім того, вимірювання температури здійснюється з використанням достатньо складного пристрою. Все вказане ускладнює застосування даного способу і не забезпечує отримання достовірних результатів. Крім того, відомі способи не враховують потенційні можливості додаткового розігрівання сировини за рахунок тепла, акумульованого розігрітими шарами і тарою вагону, без витрати теплоносія, що виходить з теорії тепломасообміиних процесів [5]. В основу винаходу поставлена задача розробити спосіб розморожування сировини в залізничних вагонах, в якому принципово новий підхід і упровадження нових дій дозволять підвищити надійність і достовірність контрольованих параметрів, що значно понизить витрату теплоносія, необхідного для розігрівання сировини. Для вирішення поставленої задачі в способі розморожування залізовмісної сировини у вагонах, що включає визначення тривалості його розігрівання сировини, що відбувається під впливом конвективного теплообміну, відминний тим, що тривалість розігрівання визначають залежно від показника міцності змерзнення сировини відповідно до виразу a tp = + b, год hn де tp - тривалість розігрівання, год; hn - показник міцності змерзнення сировини, визначенний глибиною проникнення вимірювального стрижня в сировині при контрольному промірі, який виконують при русі вагону, см; а - коефіцієнт, що характеризує вид вантажу і температурний режим розігрівання і дорівнює для залізорудного концентрату 17,4, для залізної руди 24,7; b - коефіцієнт, що характеризує кліматичні умови і дорівнює в обох випадках 1,75. При цьому, показник міцності сировини, що змерзається визначають перед розігріванням шляхом контрольних промірів, вироблюваних при русі вагонів, упровадженням в нього вимірювального стержня з масштабною розміткою. Крім того процес розморожування в межах 2025% від його загальної тривалості здійснюють на відкритому повітрі за рахунок акумульованого тепла. 4 Відомо, що ряд чинників (тривалість транспортування, температура навколишнього повітря, вологість матеріалу і ін.) впливають на тривалість розморожування спільно і опосередковано, що істотно ускладнює визначення точного значення її величини. Тому як інтефаційний показник, що характеризує сировину в стані, що змерзся, слід приймати результуючий показник - його міцність. Під міцністю розуміється опір матеріалу (сировини) місцевої пластичної деформації, що виникає при упровадженні в нього більш твердого тіла индентора. Отже, сировиною, що змерзлася може бути представлений матеріалом різної міцності, а тривалість розморожування (tp) може визначатися прямим розрахунком за величиною показника міцності (hn) відповідно до функціональної залежності tp=f(hn). При цьому, величина (hn) вимірюється в сантиметрах, встановлюється контрольним промером сировини, передуванням розморожуванню, і проводиться металевим стержнем з масштабною розміткою при русі вагонів і фіксується. Крім того, процес розморожування сировини у вагонах включає дві фази: перша - активне розігрівання теплоносієм в гаражі; друга - пасивне розігрівання за рахунок акумульованого тепла на відкритому повітрі. При цьому загальна тривалість процесу ділиться між фазами в співвідношенні 75-80% і 20-25% відповідно. Перевірка правомірності і обґрунтованості запропонованої робочої гіпотези виконана експериментальним шляхом. Експериментальні дослідження процесу розвантаження вагонів із залізорудною сировиною, що змерзлася проведені при температурі повітря від 0°С до -18°С при тривалості його транспортування від 25-30 до 80-100 годин. Величина показника міцності визначалася входженням в матеріал, що змерзся вимірювальним стержнем з масштабною розміткою в сантиметрах. Для забезпечення достовірності результатів і обґрунтованості висновків спланований комплексний виробничий експеримент, що врахо вує дію всіх основних чинників (фізико-механічні властивості вантажу, температур у навколишнього середовища, тривалість транспортування та ін.). Всього було оброблене близько 530 вагонів. За наслідками математичної обробки статистичних даних функція f(hn) представлена у вигляді гіперболи, яка описується наступною формулою a tp = + b, годину . hn де: а - коефіцієнт, що характеризує рід вантажу і температурний режим розігрівання; b - коефіцієнт, що характеризує кліматичні умови. На підставі проведених досліджень встановлені наступні значення цих коефіцієнтів: для залізорудного концентрату а = 17,4 - 17,6; для залізної руди а = 24,68 - 24,73; для обох видів металовмісної сировини b = 1,75 - 1,78. Відповідні їм графіки 5 83469 функціональної залежності tp=f(hn) представлені на фігурі. Перевірка результатів розрахунків тривалості розігрівання показали збіжність на рівні 0,9-0,95, що підтверджує їх адекватність, достовірність і доцільність використовування. Експериментами підтверджено також, що після виводу вагонів з гаражів і їх відстою, процес розморожування сировини продовжується навіть при температурі навколишнього повітря до -1215°С. Встановлено, що практично ідентичний результат при розвантаженні вагонів досягається як у разі 12-ти годинного розморожування вантажу в гаражі, так і при 8-9 годинному розморожуванні вантажу з подальшою 2-3 годинною витримкою вагонів на шляха х відстою. Спосіб здійснюється таким чином. У вагонах в залізорудним концентратом, що вимагає розігрівання, перед постановкою в гараж, в процесі їх руху із швидкістю 2-3км/год, проводять контрольні промери. По отриманому значенню показника міцності, наприклад, bп= 6 см і відповідних цьому значенню величин коефіцієнтів а = 17,4 і b = 1,73 по запропонованій формулі визначають тривалість розігрівання, що становить 4,63 години і фіксують її на борту кузова вагону. Після постановки в гараж залізорудний концентрат у вагонах розігрівають методом конвектив Комп’ютерна в ерстка В. Клюкін 6 ного теплообміну з поступовим доведенням температури до регламентованої 100-120°С і розморожують протягом 3,7 години. Після цього подачу тепла припиняють, вагони виставляють на шляху відстою і витримують на відкритому повітрі 0,93 години, де розморожування вантажу відбувається за рахунок акумульованого тепла. Потім вагони подаються на вагоноопекидачі і проводять вивантаження рудного концентрату. Джерела інформації: 1. В.К. Виноградов, Е.П. Северінова Комбінована дія на вантаж, що змерзся // "Промисловий транспорт". -1981. - №2. - С.9. 2. Н.М. Мі хайлов, ПЛ. Кузнецов Комбінований спосіб розігрівання вугілля, що змерзлося // "Промисловий транспорт". -1980. - №2. - С.23-26. 3. X. Ялоха-Коха Дослідження способів розморожування і попередження сипучих вантажів, що змерзаються в ПНР // "Промисловий транспорт". 1972.-№9.-С.14-15. 4. С.С. Наумов, Г.Т. Наумов Разморожуючий гараж для вугілля // "Промисловий транспорт". 1974. - №2. - C.12. 5. Промислові тепломассобмінні процеси і установки: Підручник для вузів / Під. ред. Бакластова A.M. - М. Енергоатоміздат, 1986. - 326с. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601