RU118756U1

RU118756U1 - DEVICE FOR MODELING PORTABLE BURNING PROCESSES

Info

Publication number: RU118756U1
Application number: RU2012115781/28U
Authority: RU
Inventors: Игорь Леонидович Калюжный; Сергей Николаевич Реутов
Original assignee: Закрытое Акционерное Общество "Транзас"
Priority date: 2012-04-16
Filing date: 2012-04-16
Publication date: 2012-07-27

Abstract

Устройство для моделирования процессов горения торфа, содержащее экспериментальную камеру, источник излучения, датчики температуры и компьютер, отличающееся тем, что в него введены расположенная в экспериментальной камере емкость для торфа со сливом через вентиль, блок подачи воздуха, блок подачи азота и блок подачи воды, соединенные через вентили с трубкой подачи газа/воды в емкость для торфа, а также уровнемер, при этом источник излучения выполнен в виде нагревателя со змеевиком первого контура нагрева, нагревателя со змеевиком второго контура нагрева, нагревателя со змеевиком крышки и нагревателя с донным змеевиком, а датчики температуры соединены с компьютером через измеритель температуры. A device for modeling peat combustion processes, containing an experimental chamber, a radiation source, temperature sensors and a computer, characterized in that a container for peat located in the experimental chamber is inserted into it with a drain through a valve, an air supply unit, a nitrogen supply unit and a water supply unit, connected through valves with a gas / water supply pipe to the peat tank, as well as a level gauge, while the radiation source is made in the form of a heater with a coil of the first heating circuit, a heater with a coil of the second heating circuit, a heater with a cover coil and a heater with a bottom coil, and temperature sensors are connected to the computer via a temperature meter.

Description

Полезная модель относится к технике исследования процессов саморазогревания, самовозгорания торфа, и может быть использована при разработке и создании математических моделей этих процессов, а также прогнозировании их важнейших характеристик.The utility model relates to techniques for studying the processes of self-heating, self-ignition of peat, and can be used in the development and creation of mathematical models of these processes, as well as predicting their most important characteristics.

Известно устройство для определения параметров воспламенения и горения материалов (SU 635415, G01N 25/50, 1978), содержащее камеру с окнами, источник излучения, держатель образца, пусковое устройство, датчики температуры и устройство определения кинетических параметров горения.A device for determining the parameters of ignition and combustion of materials (SU 635415, G01N 25/50, 1978), comprising a camera with windows, a radiation source, a sample holder, a starting device, temperature sensors and a device for determining the kinetic parameters of combustion.

В силу своей конструкции, недостатком данного устройства является отсутствие возможности проведения исследования процессов саморазогревания и самовозгорания торфа.Due to its design, the disadvantage of this device is the lack of the ability to study the processes of self-heating and spontaneous combustion of peat.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому, и принятому за прототип, является устройство для определения параметров воспламенения и горения твердых материалов (RU 2274851 С2, G01N 25/50, 2006), состоящее из экспериментальной камеры, источника излучения, держателя образца, регулятора мощности, блока датчиков температуры, блока определения кинетических параметров горения, компьютера и системы очистки дымовых газов.The closest in technical essence to the claimed, and adopted as a prototype, is a device for determining the parameters of ignition and combustion of solid materials (RU 2274851 C2, G01N 25/50, 2006), consisting of an experimental chamber, a radiation source, a sample holder, a power regulator, a block of temperature sensors, a block for determining the kinetic parameters of combustion, a computer, and a flue gas treatment system.

Недостатком известного устройства является то, что оно не обеспечивает необходимый уровень имитации реальных процессов горения торфа. Кроме того, в силу своей конструкции оно не позволяет доводить физические параметры торфа (температура, влажность, плотность и др.) до значений, определенных программой эксперимента.A disadvantage of the known device is that it does not provide the necessary level of simulation of the real combustion processes of peat. In addition, due to its design, it does not allow to bring the physical parameters of peat (temperature, humidity, density, etc.) to the values determined by the experimental program.

Задачей полезной модели является создание устройства для моделирования процесса саморазогревания и самовозгорания торфа.The objective of the utility model is to create a device for modeling the process of self-heating and spontaneous combustion of peat.

Технический результат, достигаемый при осуществлении заявляемой полезной модели, заключается в повышении точности моделирования процессов саморазогревания и самовозгорания торфа путем имитации условий наиболее приближающих к наблюдаемым в природной среде.The technical result achieved by the implementation of the claimed utility model is to increase the accuracy of modeling the processes of self-heating and spontaneous combustion of peat by simulating conditions that are closest to those observed in the natural environment.

Технический результат достигается тем, что в устройство для моделирования процессов горения торфа, содержащее экспериментальную камеру, источник излучения, датчики температуры и компьютер, согласно полезной модели, введены расположенная в экспериментальной камере емкость для торфа со сливом через вентиль, блок подачи воздуха, блок подачи азота и блок подачи воды, соединенные через вентили с трубкой подачи газа/воды в емкость для торфа, а также уровнемер. Источник излучения выполнен в виде нагревателя со змеевиком первого контура нагрева, нагревателя со змеевиком второго контура нагрева, нагревателя со змеевиком крышки и нагревателя с донным змеевиком, при этом датчики температуры соединены с компьютером через блок измерителя температуры.The technical result is achieved by the fact that in the device for modeling the combustion processes of peat, containing an experimental chamber, a radiation source, temperature sensors and a computer, according to a utility model, a peat tank located in the experimental chamber with a drain through a valve, an air supply unit, a nitrogen supply unit, is introduced and a water supply unit connected through valves to a gas / water supply pipe to a peat tank, and also a level gauge. The radiation source is made in the form of a heater with a coil of the first heating circuit, a heater with a coil of the second heating circuit, a heater with a cover coil and a heater with a bottom coil, while the temperature sensors are connected to the computer through the temperature meter unit.

Технический результат обеспечивается введением новой совокупности блоков с их связями. Все вышеизложенные признаки позволяют получать при обработке результатов более точные значения исследуемых параметров и полную картину процессов саморазогревания и самовозгорания торфа.The technical result is provided by the introduction of a new set of blocks with their connections. All of the above signs allow us to obtain more accurate values of the studied parameters and a complete picture of the processes of self-heating and self-ignition of peat when processing the results.

Сущность полезной модели поясняется фиг., на которой представлена структурная схема устройства для моделирования процессов горения торфа.The essence of the utility model is illustrated in Fig., Which shows a structural diagram of a device for modeling the combustion processes of peat.

Устройство для моделирования процессов саморазогревания торфа содержит две соосно установленные металлические емкости: экспериментальную камеру 1 и емкость 13 для торфа со сливом через вентиль 12, блок 8 подачи воздуха, блок 9 подачи азота и блок 10 подачи воды, соединенные через вентили 12 с трубкой 19 для подачи газа/воды в емкость 13 для торфа, уровнемер 11. Источник излучения выполнен в виде нагревателя 3 со змеевиком 15 первого контура нагрева, нагревателя 5 со змеевиком 16 второго контура нагрева, нагревателя 2 со змеевиком 14 крышки и нагревателя 4 с донным змеевиком 17. Нагреватели обеспечивают нагрев теплоносителя до заданной температуры и его подачу на змеевики. Емкость 13 предназначена для размещения образца торфа. Уровнемер 11 обеспечивает контроль уровня воды в емкости 13.A device for modeling the processes of self-heating of peat contains two coaxially mounted metal containers: an experimental chamber 1 and a container 13 for peat with discharge through a valve 12, an air supply unit 8, a nitrogen supply unit 9 and a water supply unit 10 connected through valves 12 to a tube 19 for gas / water supply to the peat tank 13, the level gauge 11. The radiation source is made in the form of a heater 3 with a coil 15 of the first heating circuit, a heater 5 with a coil 16 of the second heating circuit, a heater 2 with a cover coil 14 and a heater 4 with a bottom coil 17. Heaters provide heating of the heat carrier to a predetermined temperature and its supply to the coils. Capacity 13 is designed to accommodate a peat sample. The level gauge 11 provides control of the water level in the tank 13.

Датчики 18 температуры, в качестве которых используют термопары, расположенные на емкости 13 с постоянным шагом по высоте и по диаметру, обеспечивают полный контроль температуры во всей емкости 13. Датчики 18 температуры соединены через измеритель 6 температуры с компьютером 7, на котором проводится обработка данных измерений.Temperature sensors 18, which use thermocouples located on the tank 13 with a constant step in height and diameter, provide complete temperature control in the entire tank 13. The temperature sensors 18 are connected through a temperature meter 6 to a computer 7, on which the measurement data are processed .

В качестве измерителя 6 температуры может быть использован, например, измеритель температуры ТМ-12, который имеет двенадцать каналов для ее измерения. Результаты измерения температуры всех двенадцати каналов одновременно отображаются на экране дисплея и посылаются на компьютер 7 через последовательный интерфейс. Измеритель температуры ТМ-12 позволяет осуществлять сбор заданного количества результатов измерений через заданный интервал времени и сохранять эти результаты в энергонезависимой памяти прибора, которая позволяет записывать не менее 20000 результатов измерений для каждого из двенадцати каналов. Измеритель температуры ТМ-12 имеет разрешение 0,1°С, что обеспечивает высокую точность исследования процессов горения торфа.As a temperature meter 6 can be used, for example, a temperature meter TM-12, which has twelve channels for measuring it. The temperature measurement results of all twelve channels are simultaneously displayed on the display screen and sent to computer 7 via a serial interface. The TM-12 temperature meter allows you to collect a given number of measurement results after a specified time interval and save these results in the non-volatile memory of the device, which allows you to record at least 20,000 measurement results for each of the twelve channels. The temperature meter ТМ-12 has a resolution of 0.1 ° С, which ensures high accuracy of the study of peat combustion processes.

Нагреватель 2 со змеевиком 14 крышки имитируют солнечный разогрев поверхности торфяника. Имеется возможность вводить воздух, азот и воду от блока 8 подачи воздуха, блока 9 подачи азота и блока 10 подачи воды, соответственно.Heater 2 with a coil 14 of the lid simulate solar heating of the surface of a peat bog. It is possible to introduce air, nitrogen and water from the air supply unit 8, the nitrogen supply unit 9 and the water supply unit 10, respectively.

Определение критической температуры при моделировании процесса саморазогревания торфа происходит следующим образом.The determination of the critical temperature when modeling the process of self-heating of peat is as follows.

Подготавливают торф в емкости 13 до заданной плотности и наименьшей заданной влажности. Подают теплоноситель с помощью нагревателя 4 на донный змеевик 17 или на змеевик 14 крышки с начальной температурой не более 30°C. По данным измерителя 6 температуры отслеживают установление температуры по глубине торфа. Подают теплоноситель с той же температурой от нагревателя 3 на змеевик 15 первого контура нагрева и от нагревателя 5 на змеевик 16 второго контура нагрева боковой поверхности емкости 13. По данным измерителя 6 температуры отслеживают стабилизацию температуры торфа во всей емкости 13. При достижении стабилизации температуры и отсутствии начала саморазогревания увеличивают температуру теплоносителя, подаваемого на дно и боковую поверхность емкости 13, на 5°C (т.е. температура теплоносителя 35°C). По данным измерителя 6 температуры продолжают отслеживание стабилизации температуры торфа во всей емкости 13. Повышение температуры проводят последовательно через каждые 5°C до температуры начала саморазогревания.Prepare peat in a tank 13 to a given density and the lowest specified humidity. Using a heater 4, the coolant is supplied to the bottom coil 17 or to the cover coil 14 with an initial temperature of not more than 30 ° C. According to the meter 6 temperature monitor the establishment of temperature in the depth of peat. A coolant with the same temperature is supplied from the heater 3 to the coil 15 of the first heating circuit and from the heater 5 to the coil 16 of the second heating circuit of the side surface of the tank 13. According to the temperature meter 6, the peat temperature is monitored throughout the tank 13. When temperature stabilization is reached and no the beginning of self-heating increases the temperature of the coolant supplied to the bottom and side surface of the tank 13 by 5 ° C (i.e., the temperature of the coolant is 35 ° C). According to the temperature meter 6, monitoring continues to stabilize the temperature of peat in the entire tank 13. The temperature is increased sequentially every 5 ° C to the temperature at which self-heating begins.

Температурным критерием саморазогревания являются условия, при которых температура торфа становится выше температуры теплоносителя.The temperature criterion for self-heating is the conditions under which the peat temperature becomes higher than the coolant temperature.

Для ускорения эксперимента можно проводить окисление торфа кислородом воздуха, путем подачи воздуха в торфяную массу от блока 8 подачи воздуха, и по данным измерителя 6 температуры отслеживать процесс стабилизации температуры и определять температуру саморазогревания.To accelerate the experiment, it is possible to oxidize peat with atmospheric oxygen by supplying air to the peat mass from the air supply unit 8, and according to the temperature meter 6, monitor the temperature stabilization process and determine the temperature of self-heating.

Аналогичным образом проводят опыты по оценке влияния влажности на процесс саморазогревания. Первоначальный опыт проводят с влажностью торфа несколько превышающую влажность сухого вещества торфа. На каждом последующем этапе влажность торфа повышают до необходимой величины и проводят опыты при постоянной влажности, но изменяют температуру. На основании полученных данных на компьютере 7 строят зависимость критической температуры саморазогревания торфа от влажности.Similarly, experiments are conducted to assess the effect of humidity on the self-heating process. The initial experiment was carried out with peat moisture slightly higher than the dry matter content of peat. At each subsequent stage, the humidity of the peat is increased to the required value and experiments are carried out at a constant humidity, but the temperature is changed. Based on the data obtained on a computer 7, the dependence of the critical temperature of self-heating of peat on humidity is built.

Для определения времени самовозгорания продолжают наблюдение за процессом саморазогревания. Прекращение процесса самовозгорания, а также исследование процессов его замедления обеспечивается за счет подачи азота или воды.To determine the time of spontaneous combustion continue to monitor the process of self-heating. The cessation of the process of spontaneous combustion, as well as the study of the processes of its slowdown, is ensured by the supply of nitrogen or water.

Полученные зависимости можно использовать в прогнозных целях для оценки саморазогревания и самовозгорания торфяной залежи конкретного типа при климатических условиях различной обеспеченности.The obtained dependences can be used for prognostic purposes to evaluate self-heating and spontaneous combustion of a specific type of peat deposit under various climatic conditions.

Таким образом, применение устройства для моделирования процессов горения торфа в исследовательских целях позволяет за счет точных измерений исследуемых параметров повышать точность имитации процессов саморазогревания и самовозгорания торфа, что в свою очередь позволяет создавать и тестировать математические модели этих процессов.Thus, the use of a device for modeling peat combustion processes for research purposes allows increasing the accuracy of simulating the processes of peat self-heating and self-ignition of peat due to accurate measurements of the studied parameters, which in turn allows you to create and test mathematical models of these processes.

Claims

A device for simulating peat combustion processes comprising an experimental chamber, a radiation source, temperature sensors and a computer, characterized in that a peat tank located in the experimental chamber is introduced with a drain through a valve, an air supply unit, a nitrogen supply unit and a water supply unit, connected through valves to the gas / water supply pipe to the peat tank, as well as a level gauge, while the radiation source is made in the form of a heater with a coil of the first heating circuit, a heater with a coil of the second about a heating circuit, a heater with a cover coil and a heater with a bottom coil, and temperature sensors are connected to a computer through a temperature meter.