ПРОЦЕСНА ТЕХНИКА - Smeits · 7 Војислав Генић Siemens IT Solutions and...

w w w.smeits . rs

Догађаји

Процесинг 2014

Тема броја

Искоришћење отпадних материјала као горива

Хлађење процесних флуида помоћу воде и

ваздуха

ISSN 2217-2319

Актуелно

ТЕХНИКАБРОЈ 2 децембар 2013.ГОДИНА 25.

ПРОЦЕСНА

ПРОЦЕСНАТЕХНИКА

број 2, децембар 2013. година 25.САДРЖАЈ:

КОЛУМНЕ

УВОДНИК

ПРОЦЕСИНГ 2014

ИНЖЕЊЕРСКА КЊИЖАРА

ЕКОНОМСКИ ИНДИКАТОРИ

ДИПЛОМИРАЛИ, ДОКТОРИРАЛИ

ПРОЦЕСНА ТЕХНИКА децембар 2013. 3

ТЕМА БРОЈА

ИНЖЕЊЕРСКА ПРАКСА

20 Испитивање подобности сагоревања папирног муља у топловодном котлу са флуидизованим слојем

26 Хлађење процесних флуида помоћу воде и ваздуха

30 Решавање неких проблема при транспорту уља у цевоводу који пролази кроз воду у зимским условима

10

14

Издавач:Савез машинских и електротехничких инжењера Србије (СМЕИТС)Кнеза Милоша 7а/II, 11000 Београд

Главни и одговорни уредник:Дејан Радић

Сарадници:Александар ПетровићИлија КовачевићДејан Радић

Технички уредник:Иван Радетић

Web тим:Стеван Шамшаловић

За издавача:Милован Живковић

Контакт[email protected]

Публикација је бесплатна.

Садржај публикације је заштићен.Коришћење материјала је дозвољено искључиво уз сагласност аутора.

На основу мишљења Министарства за науку, технологије и развој Републике Србије, број 413-00-1468/2001-01 од 29. октобра 2001, часопис “Процесна техника“ је ослобођен плаћања пореза на промет роба на мало, као публикација од посебног интереса за науку.

ОГЛАШИВАЧИMESSERGRUNDFOSAIRTRENDBM-ARTCWG BALKANMIKRO KONTROLOVEXTEHNOSAMUNICOMCentar za kvalitetPRO-INGSGSSAGAX ZAVOD ZA ZAVARIVANJE

БеоградБеоградБеоградБеоградБеоградБеоградБеоградСуботицаБеоградБеоградБеоградБеоградБеоградБеоград

CIP -- Катологизација у публикацији Народна библиотеке Србије, Београд62ПРОЦЕСНА техника: научно-стручни часопис / главни и одговорни уредник Дејан Радић – Год.1 бр. 1 (септембар 1985) - . - Београд (Кнеза Милоша 7а/II) : Савез машинских и електротехничких инжењера и техничара Србије, 1985 - (електронска публикација) – 27cmшестомесечно (јун и децембар)

ISSN 2217-2319 (Online) = Procesna tehnika(Online)COBISS.SR-ID 4208130

36 Анализа промјене јединичне пластичне деформације полипропилена пуњеног стакленим прахом

40 Економска анализа процесних постројења – тренд у 2013. години

ЕКОНОМСКИ ИНДИКАТОРИ

Automatic control for anaerobic fermentation processes. Application for pilot installation

Мерење запреминских удела састава депонијског гаса на депонији у Новом Саду

w w w.smeits . rs

Догађаји

Процесинг 2014

Тема броја

Искоришћење отпадних материјала као горива

Хлађење процесних флуида помоћу воде

и ваздуха

ISSN 2217-2319

Актуелно

ТЕХНИКАБРОЈ 2 децембар 2013.ГОДИНА 25.

ПРОЦЕСНА

УводникПТ

Уводник

Драги читаоци,

Други број часописа Процесна техника са задовољством најављује организацију 27. конгреса о процесном инжењерству PROCESING’14. Друштво за процесну технику у оквиру СМЕИТС-а је формирало организациони одбор и научно-стручни одбор конгреса PROCESING’14 .

Уз очигледну жељу организатора да учешће на скупу узме што већи број стручњака из области процесне технике са ширег подручја региона, овај пут у научно-стручни одбор конгреса PRO-CESING’14 су укључени стручњаци из готово свих бивших република, углавном запослени на водећим машинским факултетима у својим државама који имају наставне планове и програме из области процесног инжењерства. Председник (проф. др Мирослав Станојевић) и заменик председника (проф. др Александар Јововић) научно-стручног одбора, су као и низ претходних година, чланова Катедре за процесну технику Машинског факултета у Београду.

Активни учесник, али и организатор конгреса PROCESING’14, је и ове године компанија MESSER Tehnogas AD, Београд. MESSER Tehnogas AD, Београд је генерални покровитељ конгреса али преко својих запослених који су делегирани у организационом одбору и активни учесник у организацији. На иницијативу председника организационог одбора конгреса PROCESING’14 г. Зорана Радибратовића, директора нових примена и логистике компаније MESSER Tehnogas AD, Београд планира се да се овогодишњи дводневни конгрес одржи у кругу фабрике MESSER Tehno-gas AD у Београду, са темама округлог стола посвећеним применама техничких гасова у индустрији.

Група радови селектирана за овај број часописа Процесна техника се бави применом отпадних материјала у енергетске сврхе. Два рада за тему имају производњу депонијског гаса (биогаса) из биоразградљивог органског отпадног материјала. Трећи рад се бави сагоревањем папирног отпадног материјала у котловима. Према томе, може се рећи да је тема броја претварање отпадних материјала у енергетски вредна горива. Уз наведене радове у другом броју часописа Процесна техника за 2013. годину представљена су још три рада из области процесног инжењерства.

Часопис Процесна техника позива заинтересоване ауторе да СМЕИТС-у доставе радове, било за објављивање у часопису или као пријава за учешће на конгресу PROCESING’14. То ће омогућити да ове активности Друштва за процесну технику наставе са радом.

С поштовањем,др Дејан Радић, в. проф.Главни и одговорни уредник

Дејан Радић, главни и одговорни уредник

Приступница у чланство Савеза машинских и електротехничких инжењера и техничара Србије (СМЕИТС)

Приступница Друштву за процесну технику

4 децембар 2013. ПРОЦЕСНА ТЕХНИКА

Процесна техникаПТ

Бр. Име и презиме Предузеће, адреса

1 Дејан Радић Машински факултет Београд, Краљице Марије 16, Београд

2 Мирослав Станојевић Машински факултет Београд, Краљице Марије 16, Београд

3 Иоан Лаза Universitatea “Politehnica” dinTimisoara, Facultatea de Mecanica, B-dul M. Viteazu 1, Timisoara

4 Раденко Рајић VIŠSS TEHNIKUM TAURUNUM, Наде Димић 4, Земун - Београд

5 Иван Радетић Pro-Ing, Заплањска 86, Београд

Бр. Име и презиме Предузеће, адреса

1 Александар Дедић Шумарски факултет Београд, Кнеза Вишеслава 1, Београд

2 Александар Станковић SAGAX, Радоја Домановића 16, Београд

3 Благоје Ћирковић BET, Taдeуша Кошћушка 55, Београд

4 Бојан Николић ЈКП Београдске електране, Савски насип 11, Нови Београд

5 Бранислав Јаћимовић Машински факултет Београд, Краљице Марије 16, Београд

6 Бранко Живановић Нафтна индустрија Србије, РН Панчево, Спољностарчевачка 199, Панчево

7 Војислав Генић Siemens IT Solutions and Services

8 Горан Богићевић ЈКП Београдске електране, Савски насип 11, Нови Београд

9 Горан Вујновић Aqua Interma Inženjering, Булевар ослобођења 337ц, Београд

10 Дејан Газикаловић FRIGOMEX, Михаила Шолохова 66ц, Београд

11 Дејан Цвјетковић CD System, Јована Рајића 5б, Београд

12 Димитрије Ђорђевић Термоенергетика, В.Ј. 1/IV, Лучани

13 Дорин Лелеа Universitatea “Politehnica” dinTimisoara, Facultatea de Mecanica, B-dul M. Viteazu 1, Timisoara

14 Душан Елез ATM Control Beograd, Булевар Михајла Пупина 129, Нови Београд

15 Зоран Богдановић Пионир Београд, Фабрика Суботица, Сенћански пут 83, Суботица

16 Зоран Николић Messer Tehnogas, Бањички Пут 62, Београд

17 Илија Ковачевић Pro-Ing, Заплањска 86, Београд

18 Љубиша Владић ЈКП Београдске електране, Савски насип 11, Нови Београд

19 Марко Маловић Messer Tehnogas, Бањички Пут 62, Београд

20 Мирко Укропина SGS Beograd, Боже Јанковић 39, Београд

21 Михајло Миловановић NESTLÉ ICE CREAM SRBIJA Beograd, Бановачки пут бб, Стара Пазова

22 Небојша Пантић Messer Tehnogas, Бањички Пут 62, Београд

23 Ненад Петровић LABELPRO, Царице Милице 11, Београд

24 Ненад Ћупрић Шумарски факултет Београд, Кнеза Вишеслава 1, Београд

25 Предраг Милановић Институт за хемију, технологију и металургију, Његошева 12, Београд

26 Раде Миленковић Paul Scherrer Institut, WBBA 203, 5232 Villigen-PSI, Switzerland

27 Радоје Раковић Pro-Ing, Заплањска 86, Београд

28 Саша Јакимов TRACO, Љубе Давидовића 55/6, Београд

29 Србислав Генић Машински факултет Београд, Краљице Марије 16, Београд

30 Сузана Младеновић Ватроспрем производња, Кумодрашка 240, Београд

Редакциони одбор

Издавачки савет


Процесинг 2014ПТ

Поштоване колегинице и колеге,

Ове године одржава се 27. међународни конгрес о процесном инжењерству – Процесинг 2014, у организацији СМЕИТС-а и Друштва за процесну технику. Први Процесинг одржан је још 1970. године и има традицију и континуитет окупљања машинских инжењера, али и инжењера

технологије, грађевинарства, електротехнике, рударства...Област процесне технике је заступљена и као усмерење на Машинском факултету у Београду и

другим машинским факултетима у Србији, у Нишу, Крагујевцу, Новом Саду.Машински инжењери смера за процесну технику раде у свим гранама индустрије, у енергетици,

рударству, комуналном сектору (водоводима, топланама).Основни циљеви конгреса су иновирање и проширивање знања инжењера у процесној

индустрији и подршка истраживачима у представљању остварених резултата истраживачких пројеката.

Тематика Процесинга обухвата основне процесне операције – механичке, хидромеханичке, топлотне, дифузионе, хемијске и биохемијске, као и процесна постројења и опрему (апарате и машине).

Програм Процесинга 2014. обухвата следеће области:• пројектовање и развој процеса и постројења процесне и других индустрија;• конструисање машина, апарата и уређаја;• припрему и вођење изградње и монтаже индустријских постројења;• индустријска и лабораторијска мерења;• испитивање и атестирање материјала, производа, машина и апарата;• истраживање и развој нове опреме и индустријских система.

Овај дводневни конгрес се одржава у кругу фабрике Messer Tehnogas у Београду где се истовремено одржава презентација новог система за надзвучну HVOP метализацију у радионици Castolab Messer Tehnogasa и завршиће се Конференцијом Друштва за процесну технику.

ОРГАНИЗАЦИОНИ ОДБОРПроцесинга 2014

27. међународни конгрес о процесном инжењерству Процесинг ’14

Beograd

Генерални покровитељ


Процесинг 2014 ПТ

Тематске области

1 Техничка регулатива и систем квалитета

2 Процесне технологијеНафтна, хемијска и петрохемијска индустрија; технички гасови; прерада угља; црна и обојена металургија и прерада неметалних минерала; индустрија грађевинских материјала; фармацеутска индустрија; прехрамбена индустрија; производња алкохолних и безалкохолних пића; дуванска индустрија; производња сточне хране; производња вештачких ђубрива и агрохемикалија; производња папира и целулозе; текстилна индустрија ; гумарска индустрија; производња масти и уља.

3 Пројектовање, изградња, експлоатација и одржавање процесних постројењаПројектовање процесних постројења; изградња процесних постројења; пуштање у рад; системи аутоматског управљања; експлоатација и одржавање процесних постројења; примена информационих технологија.

4 Конструисање, израда, испитивање и монтажа процесне опремеКонструисање процесне опреме; заваривање; израда и монтажа процесне опреме; испитивање методама без разарања; испитивање функционалности и безбедности.

5 Инжењерство животне средине и одрживи развој. Заштита животне средине, заштита радне средине, рационално коришћење енергије, обновљиви извори енергије.

6 Основне операције, апарати и машине у процесној индустријиТоплотне, дифузионе, механичке, хидромеханичке и биохемијске и хемијске операције; апарати и машине; помоћне операције и опрема (транспорт, складиштење, паковање итд.).

У оквиру Процесинга ‘14 одржаће се Округли сто са темом „Превентивна и интервентна репаратура метализацијом“. Учесници ће се упознати са поступком за репаратуру осовина и ротирајућих склопова, као и за наношење танких превлака материјала изузетно отпорних на абразују, ерозију и друге триблошке проблеме у експлоатацији.Биће приказан и нови систем за надзвучну HVOP метализацију у радионици Castolab Messer Tehnogasa.

Важни датуми и рокови

Важне напомене

И на крају...

Предлог теме рада и резиме (извод) треба послати организатору најкасније до 28. марта 2014.Аутори ће до 11. априла2014. бити обавештени да ли им је тема прихваћена, као и о форми у којој

треба да рукопис буде припремљен.Радове о прихваћеним темама треба доставити организатору најкасније до 9. маја 2014.

Пријава рада треба да садржи:• назив предложене теме;• списак аутора са основним контакт подацима;• извод (резиме, апстракт) од највише 1000 словних места.

Ауторима чији предлог теме буде прихваћен, биће послато упутство за припрему рукописа рада и његово излагање.

Сви учесници конгреса добиће сертификат о свом учешћу на конгресу, као и зборник резимеа радова и ЦД са комплетним материјалом скупа који ће имати свој ИСБН број.

Потпуни програм конгреса (другу информацију о конгресу), са пријавом учешћа, организатор ће дистрибуирати 1. маја 2014.

Обавештења о скупу могу се наћи на wеб страници СМЕИТС-а www.smeits.rs За сва обавештења обратити се на адресу организатора.


Тема бројаПТ

У индустријским развијеним земљама настаје 300-400 kg смећа годишње по особи. Ово смеће се скупља и одлаже на безбедним и санитарним депонијама,

које подразумевају заштиту подземних вода као и заштиту ваздуха од прљавог и опасног депонијског гаса [1].

1. УВОД

Процеси који доприносе формирању депонијског гаса су бактеријско разграђивање, волатилизација и хемијске реакције. Највећи део депонијског гаса се формира бактеријском разградњом, бактерија које су природно присутне у самом отпаду, као и од стране бактерија присутних у земљишту које се користи за прекривање депонија. Комунални отпад већим делом чини отпад органског порекла у који се убраја храна, баштенски отпад, отпад са улица, текстил, дрвни и папирни производи. Депонијски гас може бити произведен када одређене врсте отпада, односно једињења настала као продукти разградње отпада, посебно органска једињења, промене стање из течног или чврстог у гасовито. Овај процес је познат као волатилизација.

Депонијски гас, укључујући неметанска органска једињења, може бити произведен реакцијама одређених једињења присутних у отпаду. На пример, ако хлорни избељивач и амонијак дођу међусобно у контакт са депонијом тада се производи амонијум хлорид (NH4Cl), гас који неповољно утиче на одвијање процеса у депонији. На процес формирања депонијског гаса утичу бројни фактори: карактер отпада, кисеоник у депонији, садржај влаге, температура и време када је отпад одбачен.

У средишту депоније настаје надпритисак, па депонијски гас прелази у околину. Просечан састав депонијског гаса је 35-60% метана, 37-50% угљен-диоксида и у мањим количинама се могу наћи угљен-моноксид, азот, водоник-сулфид, флуор, хлор, ароматични угљоводоници и други гасови у траговима [2].

2. КАРАСТЕРИСТИКЕ ОТПАДА И САСТАВ ДЕПОНИЈСКОГ ГАСА

Бактеријским активностима генерише се депонијски гас. Раст количина генерисаног гаса је повезан са процентом органског отпада у депонији. Са повећањем процента органског отпада повећава се и количина генерисаног гаса. Одређене врсте органског отпада садрже велике количине хранљивих састојака за бактерије: натријум, калијум,

калцијум и магнезијум, што проузрокује већу активност бактерија, а самим тим и већу количину генерисаног гаса. Одређене врсте отпада садрже једињења која негативно утичу на активност бактерија, узрокујући смањење генерисања гаса. У случају бактерија које производе метан, штетно дејство представља присуство соли у високим концентрацијама [2].

Кисеоник у депонији. Продукција метана почиње када се сав кисеоник потроши. Што је више кисеоника у депонији, то аеробне бактерије дуже разлажу отпад. Ако је отпад само делимично прекривен слојем земље или се фреквентно меша, биће присутно више кисеоника, тако да ће аеробне бактерије живети дуже и дужи период ће производити угљен-диоксид и воду. Ако је отпад компактан, производња метана ће почети раније, односно чим анаеробне бактерије замене аеробне бактерије. Анаеробне бактерије почињу производњу тек када аеробне бактерије потроше кисеоник, тако да би било какво присуство кисеоника у депонији довело до успорења продукције метана. Промене атмосферског притиска могу такође да утичу да се кисеоник из околине нађе у депонији [2].

Влажност. Присуство одређене количине воде у депонији повећава продукцију гаса, јер влага подстиче развој бактерија и транспорт хранљивих састојака до свих делова депоније. Садржај влаге од 40% и више, доводи до максималне продукције гаса. Компактност отпада утиче на смањење продукције гаса јер је повећана густина депоније и смањена инфилтрација воде у све слојеве отпада. Производња гаса је већа у случају јаких падавина и ако су присутни пропусни покровни слојеви који омогућавају довод додатних количина воде у депонију [2].

Температура. Температура повећава бактеријску активност, што директно има за последицу повећање продукције гаса. Са друге стране, ниске температуре инхибирају бактеријску активност, тако да драстично пада уколико је температура испод 10 °C. Временске промене имају значајан утицај на плитке депоније, зато што бактерије нису изоловане у односу на температурне промене као што је то случај са дубоким депонијама где дебели слојеви земљишта покривају отпад. У покривеној депонији се одржава стабилна температура, што доводи до повећања продукције гаса. Бактеријска активност ослобађа топлоту, стабилишући температуру депоније између 25 и 45 °C, међутим у неким депонијама је регистрована појава температуре и до 70 °C. Више температуре стварају повољне услове за волатилизацију и хемијске реакције [2].

Старост отпада. Отпад који је касније депонован ће

Мерење запреминских удела састава депонијског гаса на депонији у Новом Саду

С. Ђурић, С. Бранков, Т. Косанић, М. Ћеранић, Р. Божичковић, М. Милотић


генерисати више гаса од оног који је на депонији дуже време. Депоније обично генеришу значајне количине гаса између једне и три године. Максимуми генерисања гаса су у периоду од пет до седам година, након што је отпад одложен на депонију. Након 20 година по депоновању, генерисање депонијског гаса је минимално и у траговима, док се мање количине гаса могу генерисати и после педесет година. Различити делови депоније могу бити у различитим фазама декомпозиције отпада, што зависи од старости отпада . Постоји неколико различитих литературних извора састава депонијског гаса, али се они разликују незнатно и приказани су у табели 1.

3. МЕРЕЊЕ САСТАВА ДЕПОНИЈСКОГ ГАСА

Контролом депонијског гаса утврђен је састав депонијског гаса и њихов утицај на животну средину. Метода мерења је in-situ, тј. обавља се на терену. Мерење састава депонијског гаса је обављено на депонији у Новом Саду где су мерења вршена на три места депоније S1,

S2 и S3. Мерење састава гаса се обавља четири пута годишње. Начин мерења се састоји у томе да се сонда убаци у унутрашњост биотрна на дубину од 2m у трајању од 3 минута, гас пролази кроз сензор и очитава се средња вредност запреминских удела. Апарат меморише податке све док их сами не обришемо.

Мерење је извршено помоћу уредаја за гасну анализу „GEM ТМ 2000 Plus” произвођача „Geotech Environmen-tal Equipment, Inc, Denver, Colorado, специјализованог за производњу апаратуре за екстракцију и анализу депонијских гасова. „ GEM ТМ 2000 Plus” је посебно дизајниран, са циљем да се употребљава у сврху праћења стања депонијског гаса на биотрновима и другим системима за екстракцију депонијског гаса. Наведени уређај је пројекован за мерење запреминских концентрација следећих гасова (CH4, CO, CO2, H2S, О3), као и за мерење температуре и атмосферског притиска.

Апарат за гасну анализу коришћен при мерењу депонијског гаса приказан је на слици1.

Резултати мерења запреминских удела депонијског гаса на депонији у Новом Саду приказани су у табели 2. Из табеле 2. може се уочити да су запремински удели метана на месту мерења на депонији (место S1) (средња вредност метана износи 7.82%) нижи је од вредности метана мерени на местима депоније S2 и S3 (средња вредност износи 8.66% и 29.13% респективно). Такав тренд уочен је и за запремински удео H2S.

Тема броја ПТ

Табела1. Састав депонијског гаса [2]

КомпонентаЗапремински

удео [%] Карактеристике гаса

Метан (CH4) 45 ÷ 60Метан је гас без боје и мириса.

Депоније су највећи извори емисија метана.

Угљен-диоксид (CO2) 40 ÷ 60

Угљен - диоксид се налази у атмосфери у малим

запреминским уделима (0,02%). Безбојан је, без мириса

и мало кисео.

Азот (N2) 2 ÷ 5Запремински удео му је 79% у атмосфери, без мириса, укуса

и боје.

Кисеоник (О2) 0,1 ÷ 1Кисеоник репрезентује 21%

атмосфере, без мириса, укуса и боје.

Амонијак (NH3) 0,1 ÷ 1 Амонијак је безбојан гас са оштрим мирисом.

Неметанска органска једињења 0,01÷ 0,6

Неметанска органска једињења налазе се у природи

или се могу вештачки синтетизовати. Ова једињења

најчешћа су присутна на депонији и то: акрило-нитрити,

етил-бензен, хексан, метил-етил-кетон, тетра-хлор-етилен,

толуени, три-хлор-етилен, винил-хлориди и ксилен.

Сулфиди 0 ÷ 1

Сулфиди (водоник сулфид, диметил сулфид, меркаптани) су гасови присутни у природи који дају депонији непријатан

мирис покварених јаја.

Водоник (H2) 0 ÷ 0,2 Водоник је гас без боје и мириса.

Углен-моноксид (CО) 0 ÷ 0,2Угљен - моноксид је гас без мириса, боје и који је врло

токсичан.GEM TM 2000 Plus - апарат за гасну анализу [3]Слика 1.


4. ЗАКЉУЧАК

Мерењем концентрација (запреминских удела) састава депонијског гаса на депонији у Новом Саду може се закључити:

1. На месту депоније S1 средње вредности измерених концентрација гаса износе: φCH4=7.82%, φCO2=4.83%, φО2=13.97%, φCО=3.9 ppm, φH2S=0.4 ppm

2. На месту депоније S2 средње измерене вредности концентрација гаса износе:

φCH4=8,66%, φCO2=5.07%, φО2=15.38%, φCО=0.8 ppm, φH2S=0.8 ppm 3. На месту депоније S3 средње измерене вредности

концентрација гаса износе: φCH4=29,13%, φCO2=20.24%, φО2=9.18%, φCO=1.4 ppm, φH2S=28.7 ppm

Може се уочити да на месту депоније S1 запремински удели метана су нижи од запреминских удела метана на местима депоније S2 и S3, а то се могло и очекивати с обзиром да се на месту депоније S1 налази раније

депонован отпад. На пољима депоније S2 и S3 поред значајне концентрације метана измерене су и повишене концентрације H2S које на појединим биотрновима износе и до 163 ppm. У наредном периоду неопходно је праћење концентрације H2S пре свега на пољу депоније S3 како би се утврдио даљи тренд концентрације овог токсичног једињења и њихов утицај на животну средину.

ЛИТЕРАТУРА[1] Јовичић, Н., Маринковић, П., Управљање отпадом, Машински Факултет, Крагујевац, 2011.[2] Вујић, Г., Мартинов, М., … , Студија могућности коришћења комуналног отпада у енергетске сврхе (Waste to Energy) на територији Аутономне Покрајине Војводине и Републике Србије, Покрајински секретаријат за енергетику и минералне сировине Аутономне Покрајине Војводине, Факултет техничких наука,Департман за инжењерство заштите животне средине, Нови Сад, октобар, 2008.[3] GEM TM 2000 Plus, Gas Analyzer & Extraction Moni-tor, Operation Manual, Copyright 2003 By Landtec, Denver, Colorado

Табела 2. Резултати мерења запреминских удела састава депонијског гаса на местима депоније S1, S2 и S3 у Новом Саду [2]

Ознака биотрна Датум мерењаЗапремински удео

Атмосферски притисак [Pа]

Запремински удеоТемпература

[°C]CH4 [%] CO2[%] O2 [%] CO [ppm]

H2S[ppm] H2 [ppm]

S1-1 05.11.2012 0.1 0 18.2 101300 0 0 НИЗАК 18

S1-2 05.11.2012 4.7 2.1 16.1 101000 1 0 НИЗАК 18

S1-3 05.11.2012 21.1 10.7 10 101200 29 0 НИЗАК 18

S1-4 05.11.2012 12.5 10.3 8.2 101000 2 0 НИЗАК 18

S1-5 05.11.2012 9.6 8.2 12.5 101900 0 2 НИЗАК 18

S1-6 05.11.2012 15 8.3 12.5 101300 3 2 НИЗАК 18

S1-7 05.11.2012 6.6 3.3 14.8 101300 3 0 НИЗАК 18

S1-8 05.11.2012 1.8 1.2 16.1 101500 0 0 НИЗАК 18

S1-9 05.11.2012 5.4 3.5 14.1 101300 1 0 НИЗАК 18

S1-10 05.11.2012 1.4 0.7 17.2 100900 0 0 НИЗАК 18

S2-1 04.11.2012 2.4 0.9 16.8 101300 0 0 НИЗАК 19

S2-2 04.11.2012 2.1 0.8 16.8 100900 0 0 НИЗАК 19

S2-3 04.11.2012 0.9 0.6 17.8 100800 0 0 НИЗАК 18

S2-4 04.11.2012 0.5 0.3 18 101300 0 0 НИЗАК 18

S2-5 04.11.2012 2.9 1.6 17.3 101300 0 0 НИЗАК 18

S2-6 04.11.2012 0.1 0.1 18.1 101300 2 0 НИЗАК 19

S2-7 04.11.2012 17.8 10.9 11.8 101000 2 0 НИЗАК 19

S2-8 04.11.2012 3.9 2 17.2 101200 1 0 НИЗАК 19

S2-9 04.11.2012 50.8 30.1 3.7 101300 2 8 НИЗАК 19

S2-10 04.11.2012 5.2 3.4 16.3 101000 1 0 НИЗАК 19

S3-1 03.11.2012 4.8 2.8 17 101000 0 0 НИЗАК 19

S3-2 03.11.2012 28.2 21.5 8.8 101200 2 8 НИЗАК 19

S3-3 03.11.2012 12.9 8.9 14.2 101000 0 5 НИЗАК 19

S3-4 03.11.2012 58.1 36 1.5 100900 3 17 НИЗАК 19

S3-5 03.11.2012 29.5 21.7 8.8 101300 0 1 НИЗАК 19

S3-6 03.11.2012 47.1 34.7 3.7 101300 1 69 НИЗАК 19

S3-7 03.11.2012 44.1 33.3 4.5 101500 1 163 НИЗАК 19

S3-8 03.11.2012 51.8 33.4 2.8 101300 3 24 НИЗАК 19

S3-9 03.11.2012 8.1 5.6 15.1 100900 2 0 НИЗАК 19

S3-10 03.11.2012 6.7 4.5 15.4 100800 2 0 НИЗАК 19



ЦЕНТАР ЗА КВАЛИТЕТ

ЛАБОРАТОРИЈА ЗА ПРОЦЕСНУ ТЕХНИКУ, ЕНЕРГЕТСКУ ЕФИКАСНОСТ И ЗАШТИТУ ЖИВОТНЕ СРЕДИНЕ

Краљице Марије 16, 11000 Београд

Руководилац лабораторије: проф. др Дејан Радић

Контакт телефон: 011-3370-366

Лабораторија за процесну технику, енергетску ефикасност и заштиту животне средине је акредитована лабораторија за испитивање која послује у оквиру Центра за квалитет Иновационог центра Машинског факултета у Београду. Акредитована лабораторија је као независна организациона структура произашла из искуства стечених испитивањима који су чланови Катедре за процесну технику Машинског факултета у Београду обаваљали у оквиру научно-истраживачког рада и сарадње са привредним организацијама. У оквиру Лабораторије за процесну технику, енергетску ефикасност и заштиту животне средине тренутно ради 10 запослених, специјализованих у областима процесног инжењерства, енергетске ефикасности и заштите животне средине. Обим акредитације обухвата:

механичка испитивање опреме под притиском (стабилне посуде под притиском, котлови и цевоводна арматура),

термотехничка испитивања котлова, размењивача топлоте и кула за хлађење воде у циљу доказивања њихових перформанси и

физичко-хемијска испитивања емисије прашкастих материја и гасовитих загађујућих материја у ваздух.

Лабораторије за процесну технику, енергетску ефикасност и заштиту животне редовно прати све измене законске регулативе и интензивно усвајања нових (EN, ISO...) стандарда у нашој земљи и у складу са тим води рачуна о правовременом ажурирању обима акредитације и набавци одговарајуће мерне опреме која омогућава примену метода испитивања према важећим стандардима. То опредељење Лабораторије резултирало је да се у обиму акредитације појаве само референтне методе, као што су на пример методе мерења емисије у складу са списком референтних метода који је дат у Уредби о граничним вредностима емисије у ваздух (Сл. гласник Републике Србије број 71/2010) или методе испитивања посуда и котлова према стандардима серије SRPS EN 13445, SRPS EN 12952, SRPS EN 12953 и слично. Детаљан обим акредитације Лабораторије за процесну технику, енергетску ефикасност и заштиту животне се може погледати на сајту Акредитационог тела Србије (www.ats.rs), под акредитационим бројем 01-312.

Meteorological conditions influence levels of air Ac-cording to statistics; every EU citizen produces an amount of about 520 kg of municipal wastes. This

amount is 13 % more as compared to 1995. By 2020 is predict-ed a further increase to 680 kg per person, meaning an increase of almost 50 % in 25 years.

1. Introduction

Efficient disposal of municipal market waste (both veg-etables and non vegetables) is always a sensitive issue to civic authorities since the presently available disposal processes like sanitary landfill, incineration, pyrolysis, etc., are always asso-ciated with pollution hazards posing a serious threat to public health [1]. Municipal solid waste (MSW), when land filled, causes several environmental problems such as the biogas pro-duction, volatile organic compounds (VOC) emission, etc. Be-cause of this, there is important to develop a green technology for disposal of those waste categories, which is to be both cost effective and pollution free. Connected with this, anaerobic di-gestion of energy crops, residues, and wastes is of increasing interest in order to reduce the greenhouse gas emissions and to facilitate a sustainable development of energy supply [2]. Also, as a main result of this technology, biogas can be used in order to fully recover all the energy of municipal wastes. Methane, which is the main component of biogas, is a valuable renew-able energy source, but also a harmful greenhouse gas if emit-ted into the atmosphere. Methane, upgraded from biogas, can be used for heat and electricity production or as bio-fuel for vehicles to reduce environmental emissions and the use of fos-sil fuels [3]. Biogas originates from bacteria in the process of bio-degradation of organic material under anaerobic (without air) conditions. In the absence of oxygen, anaerobic bacteria decompose organic matter and produce a gas mainly composed of methane (up to 60 % by volume) and carbon dioxide called biogas, which can be compared to the fossil originated natural gas which is 99 % by volume methane. Unlike fossil fuel com-bustion, biogas production from biomass and biodegradable fraction of waste is considered CO2 neutral and therefore does not emit additional Greenhouse Gases (GHG) into the atmo-sphere.

In order to better control the anaerobic fermentation pro-cesses, there was built a semi - automated pilot installation in Timisoara area with the sole purpose of obtaining biogas from municipal waste. The purpose of this work is to present the sys-tem that is used inside the pilot installation and the possibilities involved connected with the improvement of the process.

2. Test rig

General overview of the pilot installation is presented in figure 1. The installation is composed from two major parts: the anaerobe fermentation tank, from which it results unpuri-fied biogas and the purified storage tank, while the second part is composed from the H2S retention system and partially reten-tion of CO2, together with temperature, pH and pressure con-trol inside the pilot installation. The entire process is controlled by the means of a control panel which interconnects different automated or manual functions.

The principle schematics of the pilot installation are also presented in figure 2.

Automatic control for anaerobic fermentation processes. Application for pilot installation

A. Eugen Cioablă, N. Lontis, D. Lelea

Pilot installation - general overviewFigure 1.

The principle schematics of the pilot installationFigure 2.




Description of the components from the principle sche-matics of the pilot installation: 1 - Biodegradable municipal landfill; 2 -Grinding waste system; 3 - Waste feeding system; 4 - Fermentation tank; 5 - pH correction nozzles; 6 - System for retaining H2S from biogas; 7 - System for retaining CO2 from biogas; 8 - Storage tank; 9 - CO2 desorption tank; 10 - CO2 cooling tank; 11 - Heat exchanger; 12 - pH correction tank; 13 - Filter for liquid separation; 14 - Storage for solid material; 15 - connection for biogas usage; 16 - condensate exhaust valve.

Based on this principle a pilot installation was developed. Due to the fact that this pilot installation has 2 medium size reactors the anaerobic fermentation process needs to be closely monitored. An automatic control was introduced in the pro-cess; schematic are presented in figure 3.

Figure 3 presents the electrical schematic for the command panel of the pilot installation. The command panel used inside the pilot installation contains the monitoring and command systems for all the elements presented above (activation for the valves used for pressure control inside the fermentation and storage tanks, activation for the pumps inside the retention sys-tem for H2S and CO2, and the valves used for pH and tempera-ture control inside the fermentation tank). Detailed description of the pilot biogas facility is presented in figure 4.

The process is divided in 5 major technological steps: - A - Temperature control system – CO2 exhaust / it con-

tains a temperature controller connected with a thermocouple immersed inside the tank and activates the steam valve,

- B - Temperature control / adjustment inside the fermenta-

tion tank – comprises a controller connected with a thermo-couple immersed inside the fermentation tank and activates the steam valve,

- C - pH control system – comprises a pH controller con-nected with an pH electrode immersed inside the connection pipe between the fermentation tank and recirculation tank and activates the valves from the reactor and the pH correction agent - this system is used only for small pH corrections inside the system.

- D - The pressure control system inside the reactor – com-prises a controller and a pressure sensor and activates the valve used for evacuating the produced biogas inside the retention system for CO2 and H2S and the pumps used for recirculation of liquid (water or chemical suspension) used for washing the biogas inside the retention tanks..

- E - Pressure control system inside the storage tank for pu-rified biogas – contains a controller and a pressure sensor and activates the exhaust biogas valve towards user

The demonstrative pilot plant uses a cylindrical reactor, vertical, for methane fermentation. On the methane fermenta-tion reactor’s lid are placed connections for: pressure sensors, pressure gauge, exhaust of the biogas from the reactor until a minimum established pressure level, safety valve for evacu-ation in case of biogas accidental pressure increase. On the cylindrical virol of the reactor the following connections are located: pressure sensors, thermostat sheath for measuring and controlling the reactor temperature. At the bottom of the reac-tor there are pre-discharge (recirculation) connectors for the evacuation of the fermented liquid. From the reactor, the ob-tained biogas will pass through the purification system, where the CO2 is captured and the concentration of H2S is reduced to a value close to zero, and after that it will enter in the storage tank for the purified gas. From this point it can be used for dif-ferent types of consumers according to the needs involved [4].

The presented schematics underline the connections be-tween the command and the existing sensors inside the pilot installation.

The control part for temperature, pressures and pH can also be connected with an acquisition system in real time with a graphic interface made in LabView (figure 5) [5],[6].

As it can be observed in the figure above, the data acquisi-

Electrical schematic for the command panel of the pilot installationFigure 3.

Technological schematics for the automated parts inside the pilot installationFigure 4.

Software LabView graphic interfaceFigure 5.


tion is made in real time for the five monitored parameters: pressure in the upper part of the fermentation tank (P1), pres-sure at the lower liquid level inside the fermentation tank (P2), pressure at the upper part of the storage tank (P3), temperature and liquid pH inside the fermentation tank. With the help of this system it was possible to control the process for different batches containing municipal waste in order to obtain good re-sults in terms of quantity and quality for the produced biogas.

3. Results and discussions

This section will present the time variation for the process parameters and biogas characteristics for a batch consisting in a mixture of municipal waste with a high percentage of biode-gradable compounds.

From the presented images it can be observed that the tem-perature regime is mesophilic, with average values between 32 ºC and 33 ºC, a suitable regime for biogas production, while the pH variation, without any major corrections during the pro-cess increases from an acid value of 5.8 – 5.9 at the beginning, a value characteristic for the acidogenic domain, with large

quantities of CO2 produced, to values of 7.3 – 7.5 in the second part of the process, values indicating the potential of increased values both in terms of quality and quantity for the produced biogas. Time variation in biogas composition related to CO2 and CH4 volumes concentrations are given in figure 8 and 9 for both tanks (reactors).

From the two figures expressed in graphs, one can deduce that CH4 concentration has a maximum value of about 69 % for the first tank and about 74 - 75% for the second tank, which represents a good indicator of biogas partial purification inside the retention system. Even it the values are not high, they are good indicators of the increased potential of purification for the produced biogas with given modifications to the system.

The produced biogas quantity was close to 350 m3 during a period of approximately 60 days, which indicates an increased potential for further applications in order to better understand and possibly improve the system for higher results.

4. ConclusionsThe main advantage of this system is related to the increased

Temperature variationFigure 6.

pH variationFigure 7.

CH4 and CO2 concentrations – first tank (fermen-tation)Figure 8.

Figure 9. CH4 and CO2 concentrations – second tank (stor-age) pH variation



possibility of process control with better results in terms of time variation for main parameters of the process (temperature and pH) with direct influence on the produced biogas.

The automated system in pilot installations is the best way for achieving good results, even if the external influences (the ambient temperature for example) can have an impact on the fer-mentation process (winter season with low temperature values can stop the anaerobe fermentation for temperature under 0 ºC).

Also this system can be used in order to continuously im-prove the general characteristics of the pilot installation with di-rect impact on the quality and quantity for the produced biogas.

References:[1] J. Biswas J. et al, Kinetic studies of biogas generation using municipal waste as feed stock, Enzyme and Microbial Technology, 38, 2006[2] P. Weiland, Biogas production: current state and perspec-tives, Appl. Microbiol Biotechnol, DOI 10.1007/s00253-009-2246-7[3] S. Rasi et al., Trace compounds of biogas from different biogas production plants, Energy, 32, 2007[4] F. Popescu, I. Ionel, N. Lontiş, L. Calin, I.L. Dungan, Air quality monitoring in an urban agglomeration, Romanian Journal of Physics, 56 (3-4), 2011, 495-506.[5] F. Popescu, N. Lontis, I. Ionel, Improving the air qual-ity in urban areas applying cogeneration with biofuels. Case study, Proceedings of the 3rd international conference on en-ergy and development - environment – biomedicine, pp.77-81, Vouliagmeni, GREECE, Dec 29-30, 2009[6] F. Popescu, Advantages in the use of Biodiesel in an ur-ban fleet. Case study: major cross-roads in the Timisoara city, Journal of Environmental Protection and Ecology, Vol 10 (1), 182-191, ISSN 1311-5065, 2009[7] F. Popescu, I. Ionel, C. Talianu, Evaluation of air qual-ity in airport areas by numerical simulation, Environmental Engineering and Management Journal, 10(1), 2011, 115-120

27. MEĐUNARODNI KONGRES O PROCESNOM INŽENJERSTVU

PROCESING ’14

POZIV NA SPONZORSTVO

Procesing 2014. ima jednog generalnog pokrovitelja, a može imati više glavnih sponzora i sponzora. Organiza-tor poziva zainteresovane kolektive da postanu sponzo-ri Procesinga 2014. i da što pre sklope ugovore o spon-zorstvu, da bi se ostvarila mogućnost plaćanja naknade u mesečnim ratama.Prava sponzora obuhvataju:

1. Naziv firme sponzora i njen logotip biće štampani na odgovarajućem, upadljivom, mestu u definitiv-nom programu i pozivu za učešće na skupu.

2. Naziv firme odnosno njen logotip, dimenzija 50 × 50 cm biće u vreme održavanja skupa postavljen na centralnom mestu u sali.

3. Naziv odnosno logotip sponzora, kao i njegov ko-lor oglas na jednoj strani, biće štampan i u zborni-ku rezimea radova i časopisu „Procesna tehnika“.

4. Na izložbi u okviru skupa, sponzoru pripada pravo na besplatno korišćenje uređenog izložbenog pro-stora.

5. Iz kolektiva sponzora pravo besplatnog učešća ima-ju tri stručnjaka.

6. Sponzor ima pravo da u vremenu od 10 minuta upo-zna učesnike sa svojim programom rada ili novim proizvodima. Tema tog izlaganja unosi se u štam-pani program skupa. Prezentacije sponzora biće na CD-u koji je sastavni deo materijala skupa.

7. Sponzoru će biti omogućena podela prospekata, kataloga i drugog stručno-informativnog materija-la, učesnicima kongresa.

OKRUGLI STO

U okviru Procesinga ‘14 održaće se Okrugli sto sa temom „Preventivna i interventna reparatura metalizacijom“. Učesnici će se upoznati sa postupkom za reparaturu oso-vina i rotirajućih sklopova, kao i za nanošenje tankih pre-vlaka materijala izuzetno otpornih na abrazuju, eroziju i druge tribloške probleme u eksploataciji. Biće prikazan i novi sistem za nadzvučnu HVOP metali-zaciju u radionici Castolab Messer Tehnogasa.

VAŽNI DATUMI I ROKOVI

• Predlog teme rada i rezime (izvod) treba poslati orga-nizatoru najkasnije do 28. marta 2014.

• Autori će do 11. aprila2014. biti obavešteni da li im je tema prihvaćena, kao i o formi u kojoj treba da ruko-pis bude pripremljen.

• Radove o prihvaćenim temama treba dostaviti organi-zatoru najkasnije do 9. maja 2014.

VAŽNE NAPOMENE

Prijava rada treba da sadrži:• naziv predložene teme;• spisak autora sa osnovnim kontakt podacima;• izvod (rezime, apstrakt) od najviše 1000 slovnih mesta. Autorima čiji predlog teme bude prihvaćen, biće poslato uputstvo za pripremu rukopisa rada i njegovo izlaganje.Svi učesnici kongresa dobiće sertifikat o svom učešću na kongresu.Učesnici kongresa dobijaju zbornik rezimea radova i CD sa kompletnim materijalom skupa koji će imati svoj ISBN broj.

I NA KRAJU...

• Potpuni program kongresa (drugu informaciju o kon-gresu), sa prijavom učešća, organizator će distribuira-ti 1. maja 2014.

• Obaveštenja o skupu mogu se naći na web stranici SMEITS-a www.smeits.rs.

• Za sva obaveštenja obratiti se na adresu organizatora.

ORGANIZATORSavez mašinskih i elektrotehničkih inženjera

i tehničara Srbije (SMEITS), Društvo za procesnu tehniku

Kneza Miloša 7a/II, 11000 Beograd. Tel. 011/3230‑041, 3031‑696, faks 3231‑372.

[email protected] • www.smeits.rs

MESTO ODRŽAVANJA KONGRESA

Kongres se održava u krugu fabrike Messer Tehnogas u Beogradu,

Banjički put 62.

Prva informacija i poziv na prijavu rada

Beograd, 4. i 5. juna 2014.

АуториAdrian Eugen CioablăDepartment of Mechanical Machines, Technology and Transportation, “Politehnica” University of Timisoara, [email protected]

Nicolae LontisDepartment of Mechanical Machines, Technology and Transportation, “Politehnica” University of Timisoara, [email protected]

Dorin LeleaDepartment of Mechanical Machines, Technology and Transportation, “Politehnica” University of Timisoara, [email protected]



Са тачке гледишта потреба за уклањањем отпадних и непотребних материја из процеса производње, привреда Србије исказује ургентну потребу

за уклањањем/искоришћењем више врста отпадних материјала у које спада и отпад из производње папира и целулозне индустрије. Предмет овог рада је сагоревање папирног муља из технологије прераде рециклажног папира у флуидизованом слоју (ФС) уз искоришћење енергетских ефеката, а у складу са нормама о заштити животне средине. Технологија сагоревања у ФС је препоручена од ЕУ за сагоревање отпадних материја [1, 2], због своје велике термичке инертности и уобичајене температуре сагоревања (≈850°C) - оптималне са аспекта смањене емисије NOx–а у димним гасовима, као и ефикасности одсумпоравања кречњаком у самом ложишту [3], када је то неопходно.

1. УВОД

Лабораторија за термотехнику и енергетику ИНН “Винча” дужи низ година се бави проучавањем феномена сагоревања у флуидизованом слоју и развојем ложишта и котлова са овим начином сагоревања [4-8]. Ради добијања поузданијих пројектних параметара реалних постројења изграђен је индустријски ФС демо-котао на коме ће се, поред сагоревања папирног муља убудуће испитивати параметри сагоревања и других неконвенцијалних отпадних горива.

2. ЕКСПЕРИМЕНТ

2.1. Опис топловодног котла за сагоревање неконвенционалних горива

Котао је вертикалне конструкције (слика 1), снаге ≈500 кW, са радним режимом 90/65°C. Пречник ложишта демо- индустријског постројења је могуће подешавати у зависности од тога да ли се процес сагоревања изводи са или без хлађења ФС, што зависи од топлотне моћи испитиваног горива. При сагоревању материја мале топлотне моћи, као у случају експеримената сагоревања папирног муља, ложиште се изолује, па се процес сагоревања у ФС одвија у адијабатским условима. Димни гасови након догоревања у простору изнад ФС улазе у вертикалне цеви прве и друге „промаје“ уроњене у водени омотач котла (хладњак димних гасова). При преласку из прве (позиција 4 са сл.1.) у другу промају (поз. 5), део честица летећег пепела/инертног материјала слоја се, услед инерције одваја из

струје димних гасова, а на излазу из цеви друге промаје, у сепаратору честица-циклону (поз. 11 са сл. 2).

Легенда1. Сабирник са воденим хлађењем за одвођење

пепела и инертног материјала слоја,2. Сабирна комора дистрибутора ваздуха за

флуидизацију,3. Печурке дистрибутора ваздуха,4. Цеви прве промаје димних гасова,5. Цеви друге промаје димних гасова,6. Коси уводници за пнеуматско дозирање у слој,7. Коси уводник за дозирање на слој,8. Керамичке цеви за смештај термопарова за

аквизицију температуре у и изнад слоја,9. Хоризонтални уводник за дозирање чврстог

горива у слој,10. Преливна цев за одвођење пепела из слоја,11. Сабирни димни канал,12. Излаз воде из котла.

У случају сагоревања материја са вишом топлотном моћи врши се хлађење ФС како би се спречиле високе

Испитивање подобности сагоревања папирног муљау топловодном котлу са флуидизованим слојем

Милица Младеновић, Драгољуб Дакић, Стеван Немода, Александар Ерић, Милијана Паприка, Дејан Ђуровић, Бранислав Репић

Скица котла са флуидизованим слојем са позицијамаСлика 1.



температуре неповољне са становишта редукције NOx-а и за одсумпоравање у самом слоју. Из искустава ранијих експерименталних испитивања најпогодније радне температуре ФС су оне блиске температури од 850°C [9]. Котао омогућава експерименте са дозирањем у (сл. 1., поз. 6 и 9) и на слој (сл. 1, поз. 7), како течног тако и чврстог горива. На слој се материјал дозира механичким дозатором и гравитационим увођењем горива, што је случај код експеримената сагоревања папирног муља. Дозирање у слој се врши пнеуматским транспортом. Шематски приказ инсталације са индустријским ФС демо-котлом, са назначеним мерним местима (2, 14 и 15) и системом за стартовање котла гасом (16 и 17) дат је на слици 2. Папирни муљ је дозиран на слој помоћу специфичног система за дозирање, састављеног од конусног уводника и пужног дозатора (слика 3) са фреквентном регулацијом броја обртаја.

1. Дуваљка за примарни ваздух,2. Мерач протока ваздуха,3. Ваздушна комора са дистрибутором ваздуха,4. Ложиште са ФС са положајем термопарова за

аквизицију температура,5. Ревизиони отвор,6. Излаз топле воде,7. Измењивач топлоте,8. Вентилатор,9. Напојна пумпа са повратном водом,10. Излаз димних гасова из котла,11. Сепаратор честица-циклон,12. Вентилатор димних гасова,13. Димњак,14. Систем термопарова са аквизицијом,15. Сонда и аквизитер састава димних гасова,16. Гас за стартовање котла и подршку пламена,17. Сабирник гаса.Резултати техничке и елементарне анализе папирног

муља представљени су табелама 1 и 2. За стартовање котла коришћен је гас и то у експерименту I (режим I) - мешавина пропан-бутана, а у експерименту II (режими II и III) коришћен је чист пропан.

Шематски приказ демо-постројењаСлика 2.

Систем за дозирање крупнијег чврстог и муљевитог материјала изнад ФССлика 3.

Табела 1. Техничка и елементарна анализа

Папирни муљСа доставном влагом

Узорак I Узорак II

Влага

%

46,09 56,84

Пепео 13,94 11,16

Сумпор укупни 0,14 0,11

Сумпор у пепелу 0,02 0,02

Сумпор сагорљив 0,12 0,10

Кокс 14,56 11,66

Ц-фиx 0,62 0,50

Испарљиво 39,35 31,50

Сагорљиво 39,97 32,00

ГорњакЈ/kg

6442 5158

Доња 4829 3342

Угљеник укупни

%

15,99 12,80

Водоник 2,68 2,15

Сумпор сагорљиви 0,12 0,09

Азот 0,73 0,59

Кисеоник 20,46 16,38

Табела 2. Тачке топивости пепелаПапирни муљ Папирни муљ

Почетак синтеровања

%

950

Тачка омекшавања 1060

Тачка полулопте 1280

Тачка разливања 1420



2.2. Режими сагоревања папирног муљаМатеријал слоја чини кварцни песак средњег пречника

dp=0,96 mm, насипне густине ρb= 1380 kg/m3. Висина слоја је Hо =325 mm. Гас за стартовање котла и подршку сагоревања у режиму И је пропан-бутан, а за испитивање је коришћен узорак И папирног муља (табела 1). Колубарски угаљ, гранулације 3-30 mm, је коришћен заједно са гасом за стабилизовање процеса загревања слоја и остваривање стационарних параметара за увођење папирног муља у слој (константни проток ваздуха за флуидизацију и постизање температуре слоја ≈800°C). Резултати испитивања за режим I приказани су на сликама 4-6.

Где су:- Т1 - температура ваздуха на улазу у дистрибутор ваздухаПоложај термопарова у ложишту је׃- Т2 - 5 cm изнад печурки дистрибутора ваздуха- Т3 - 20.5 cm изнад Т2- Т4 - 40 cm изнад Т3- Т5 - 97 cm изнад Т4, од 98-118 мин постигнут је

стационаран режим дозирања горива.

Материјал слоја, висина слоја и положај термопарова у ложишту за режиме II и III, су исти као у режиму И, при чему је гас за стартовање котла и подршку сагоревања пропан, а испитиван је влажнији узорак II горива (табела 1). Резултати експеримента II са режимима II и III сагоревања влажног горива при различитим протоцима гаса за подршку и горива приказани су на сл. 7-9.

Табела 3. Топлотна моћ гасаПапирни муљ C (%) H (%)

Пропан (C3H8) 46100 81.82 18.18

Бутан (C4H10) 45460 82.76 17.24

Део експеримента са сагоревањем папирног муља уз подршку гаса (режим I)Слика 4.

Концентрације гасова (режим I)Слика 5.

Концентрације гасова (режим I)Слика 6.

Дијаграм тока експеримента IIСлика 7.

Концентрације гасова (режим II и III)Слика 8.



3. ДИСКУСИЈА РЕЗУЛТАТА Процес сагоревања се у свим режимима испитивања

обављао у адијабатским условима јер је ложиште изоловано шамотом од воденог омотача који је обављао улогу хладњака димних гасова, па измерени вишкови ваздуха приближно одговарају вишковима ваздуха при теоријским температурама сагоревања горива (табела 5). У циљу поређења свих избраних режима на Сл. 10 дата је промена измерених температура по висини ложишта, као и збирна табела 4 са параметрима сагоревања и измереним концентрацијама једињења која улазе у састав димних гасова.

На основу измерених концентрација гасова и λ (Сл. 5-9) остварени су повољни параметри сагоревања. Може се приметити скок концентрације CО у димним гасовима при преласку са режима сагоревања угља и гаса на режим И-сагоревања гаса и папирног муља, да би након 95-тог минута и остваривања стационарних параметара сагоревања, концентрација CО пала испод 200 ppm. Такође, при преласку на сагоревање папирног муља примећују се нешто веће концентрације СО2 у димним гасовима као последица догоревања S из угља заосталог из претходног процеса загревања и остваривања стационарних услова у слоју. Концентрације NOx у свим режима сагоревања папирног муља и гаса су ниске што је последица температура сагоревања у ФС које нису прелазиле 865°C, сем у почетним тренуцима дозирања горива.

У табели 5 дати су елементарни састави еквивалентног горива у сва 3 режима, срачунати на основу масених удела гаса и папирног муља и њихових елементарних

састава. Елементарни састави мешавине гасова пропан-бутана и чистог пропана су срачунати на основу удела молова C и H у гасу/мешавини гасова са претпоставком да се у боцама не налазе други угљоводоници или друге нечистоће. На основу састава еквивалентног горива и измерених вредности вишка ваздуха у сва три режима, у табели 5 су дате срачунате вредности теоријске температуре сагоревања које би се постигле у адијабатским условима сагоревања. Поређењем дијаграма са слике 10 и вредности срачунатих температура из табеле 5 може се приметити да нема великих одступања измерених температура и теоријске температуре сагоревања сем у режиму I сагоревања папирног муља и гаса, где је та разлика нешто већа од 100°C, што се објашњава већим топлотним губицима на вишим температурама сагоревања. Папирни муљ дозиран у режиму I, са доставном влагом од 46,09% (таб. 1) сагоревао је са највишом усредњеном температуром Т3=864°C измереном у самом слоју – па се процес интезивног сагоревања одвијао у слоју, што указује на добру организацију сагоревања.

При сагоревању папирног муља и гаса у режимима II и III, зона сагоревања је такође у слоју али је измерена температура у слоју ближе дистрибутору Т2 виша од Т3 у оба режима. Ово се објашњава чињеницом да је папирни муљ који се користио у овим режимимама веће влажности - 56,84% (таб.1) од коришћеног у режиму I (експеримент I). Поред тога смањена је снага ложишта смањеним дозирањем гаса и папирног муља. Повећана влажност папирног муља дозираног на слој, с једне, и смањени проток гаса, с друге стране, довео је до приказаног распореда температура у слоју и непосредно изнад њега (сл. 10).

Концентрације гасова (режим II и III)Слика 9.Промена температуре по висини ложиштаСлика 10.

Табела 4. Збирна табела измерених параметара режима сагоревања горива у ФС

РежимТср у слоју

[°C]m’vaz

[kg/s] N[-] Hexp [mm]

m’gasa[kg/h]

m’hartije[kg/h]

CO2 O2 CO SO2 NO HO2 λ Мax снага лож.

% ppm - kW

Папирни муљ I +гас/I 861.4 0.186 4.6 489 17.17 58.1 7.2 11.7 87 78 42 2.4 2.43 300

Папирни муљ II+гас /II 851.7 0.18 4.4 482 16.13 28.8 5.7 13.5 20 4 31 0 2.82 236

Папирни муљ II+гас/III 842.9 0.18 4.4 480 14.12 36.1 5.5 14.2 7 1 36 0 2.91 217



Подаци о енергетском учешћу гаса у процесу ко-сагоревања папирног муља и гаса, из табеле 5, показују да је у режиму I енергетски учинак гаса 73%, а у задња 2 режима, прелази 80%. С обзиром на овако високо енергетско учешће гаса може се рећи да се ради о инсенерацији – спаљивању папирног муља у котлу са флуидизованим слојем, које је успешно изведено. При томе је у режиму I сагоревањем паирног муља супституисано 27% гаса (пропан бутана), у режиму II - 12% , а у режиму III - 16% пропана (таб. 5). Даљим подешавањем режима рада котла уз могућ повраћај дела димних гасова у ложиште и смањењем концентрације О2 у продуктима сагоревања на 10÷11% (што је задатак будућих експеримената на овом постројењу), енергетски ефекти сагоревања папирног муља били би још већи.

4. ЗАКЉУЧАК

Испитивања показују да је у гасовитим продуктима сагоревања концентрација SО била знатно нижа од законом дозвољених вредности [10] (SО«250mg/m3=220 ppm), што значи да су губици услед недогорелог у гасовитим продуктима сагоревања занемарљиви. Квалитет сагоревања са становишта задовољења еколошких прописа је такође повољан. У свим режимима косагоревања папирног муља и гаса емисија SО2 и NОx не прелази законом дозвољене границе (SО2«700ппм и NО2«532ppm). На основу измерених температура по висини ложишта може се констатовати да је приликом сагоревања папирног муља уз подршку гаса зона интезивног сагоревања била лоцирана у ФС што указује на добру организацију сагоревања.

Експериментима је показано да се при сагоревању

Табела 5. Састав еквивалентног горива и срачуната температура сагоревања



папирног муља може супституисати 12÷27% енергије која би се за исту снагу котла морала добити од неког комерцијалног горива, што су позитивни и ни мало занемарљиви ефекти, који би се још побољшали рециркулацијом димних гасова. На основу добијених података испитивања режим I је успешнији од друга два. У њему је остварен већи степен флуидизације уз мањи вишак ваздуха, па виши степен флуидизације треба користити и у реалним постројењима. Имајући у виду све већу потребу и неопходност решавања проблема искоришћења отпада из индустрије папира у Србији, могуће је градити савремене, ефикасне и еколошки прихватљиве котлове са сагоревањем у ФС за производњу енергије у индустрији и у системима даљинског грејања сагоревајући горива која се у котловима других типова не могу сагоревати, или се не може остварити потребна ефикасност сагоревања и задовољити обавезне еколошке норме.

ЗАХВАЛНОСТ

Рад је реализован у оквиру пројеката Министарства просвете, науке и технолошког развоја Републике Србије “Унапређење индустријског постројења са флуидизованим слојем у оквиру технологије за енергетски ефикасно и еколошки оправдано сагоревање различитих отпадних материја у флуидизованом слоју“ ТР33042 и „Развој и унапређење технологија за енергетски ефикасно коришћење више форми пољопривредне и шумске биомасе на еколошки прихватљив начин, уз могућност когенерације“ III42011.

Литература[1] Integrated Pollution Prevention and Control Reference Document on Best Available Techniques for Large Combus-tion Plants, European Commission, July 2006. [2] BAT Guidance Note on Best Available Techniques for the Energy Sector (Large Combustion Plant Sector), Environmen-tal Protection Agency (EPA), January 2008, ISBN 1-84095-292-X, http://www.epa.ie/pubs/advice/bat/BAT%20Guidance%20Note%20Energy%20Sector%20%28LCP%29.pdf[3] Saxena, S.C., Jotshi, C.K., Fluidized Bed Incineration of Waste Materials, Prog. Energy Combust. Sci, 20 (1994), 281-324. [4] Grubor, B., Oka, S. Ilić, M., Dakić, D., Arsić, B., Bio-mass FBC Combustion – Bed Agglomeration Problems, Pro-ceedings, 13th International Conference on Fluidized Bed Combustion, 1995, ASME, Vol. 1, pp. 515-522.[5] Oka, S., Grubor, B., Arsić, B., Dakić, D., The Method-ology for the Investigation of Fuel Suitability for FBC and Results of Comparative Study of Different Coals, Fluidized Bed Combustion in Practice: Clean, Versatile, Economic, Ed. Insitute of Energy, London, December 1988, pp. I/8/1-19.[6] Mladenović, M., Dakić, D., Nemoda, S., Mladenović, R., Erić, A., Repić, B., Komatina, M., Combustion of Low Grade Fractions of Lubnica Coal in Fluidized Bed, Thermal Science,

16 (2012), No. 1, pp. 297-311. [7] Nemoda, S., Mladenovic, M., Belosevic, S., Mladenovic, R., Dakic, D., Numerical Model of Gaseous Fuel Jet Injection into a Fluidized Furnace, International Journal of Heat and Mass Transfer, 52 (2009) 3427–3438.[8] Младеновић, М., Дакић, Д., Немода, С., Белошевић, С., Младеновић, Р., Ерић, А., Репић, Б., Испитивање сагоревања истрошених уља и масти на полуиндустријској апаратури са флуидизованим слојем, Термотехника, 34 (2008), 2-3, стр. 147-160. [9] Robin, W.H., Dennis, Y.L., Edward, J.A., Arturo, M., Design, process simulation and construction of an atmospher-ic dual fluidized bed combustion system for in situ CO2 capture using high-temperature sorbents, Fuel Processing Technology, 86 (2005), 14–15, 1523–1531.[10] Уредба о граничним вредностима емисије загађујућих материја у ваздух, Службени гласник Републике Србије, бр. 71/2010 и 6/2011.

АуторМилица МладеновићИнститут за нуклеарне науке Винча, Универзитет у Београду, 11001 Београд

Драгољуб ДакићИновациони центар Машинског факултета Универзитета у Београду, Краљице Марије 16,11120 Београд

Стеван НемодаИнститут за нуклеарне науке Винча, Универзитет у Београду, 11001 Београд

Александар ЕрићИнститут за нуклеарне науке Винча, Универзитет у Београду, 11001 Београд

Милијана ПаприкаИнститут за нуклеарне науке Винча, Универзитет у Београду, 11001 Београд

Дејан ЂуровићИнститут за нуклеарне науке Винча, Универзитет у Београду, 11001 Београд

Бранислав РепићИнститут за нуклеарне науке Винча, Универзитет у Београду, 11001 Београд



Хлађење процесних флуида помоћу воде и ваздуха

Инжењерска праксаПТ

У процесним постројењима је неопходно обезбедити хлађење или кондензацију процесних флуида. За одвођење топлоте из процесних постројења

обично се користе расхладна вода, околни ваздух и/или расхладни системи са кружним циклусима. Пошто се расхладна вода и ваздух широко примењују у сличном опсегу температура, вечита дилема је давање предности једном од ова два начина хлађења.

1 КОНСТРУКЦИОНА РЕШЕЊА ВАЗДУШНИХ И ВОДЕНИХ ХЛАДЊАКА

Ваздушни хладњаци су размењивачи топлоте код који се у цевима апарата одвија хлађење или кондензација топлијег (процесног) флуида, а одвођење топлоте се остварује помоћу амбијенталног ваздуха који попречно наструјава цевни сноп. API Standard 661 [1] покрива највећи број конструкционих решења ваздушних хладњака који се у данашње време производе, мада многи произвођачи у свету одступају од овог стандарда да би прилагодили техничка решења конкретним потребама технолошких процеса. На слици 1 приказан је типичан ваздушни хладњак.

Као водени хладњаци се превасходно користе добошасти и плочасти размењивачи топлоте (слике 2 и 3), али и други типови цевастих и листастих размењивача (цев-у-цев, спирални, са завојним цевима, итд.). Добошасти размењивачи су у потпуности дефинисани ТЕМА [2] , API [3] и HEI [4] стандардима, док у области плочастих размењивача не постоји стандардизација.

На сликама су коришћене следеће ознаке: I - улаз топлијег флуида; II - излаз топлијег флуида; III - улаз хладнијег флуида; IV - излаз хладнијег флуида. Осим у случају ваздушног хладњака флуиди могу да замене места и смерове протицања.

2 КАРАКТЕРИСТИКЕ ВАЗДУШНОГ И ВОДЕНОГ ХЛАЂЕЊА

Хлађење водом и ваздухом датира из најранијих периода људског бављења техником. Од почетка индустријске револуције и развоја савремене процесне индустрије вода, и то првенствено из природних извора, је била доминантни расхладни флуид. Коришћење воде је везано за близину природних извора као што су реке, језера, море, бунари, итд., за тзв. циркулациони систем хлађења или је везано за комплетан рециркулациони систем хлађења са кулом за хлађење воде.

Примена ваздуха за хлађење, односно кондензацију, је у индустријским постројењима започела почетком прошлог века у рафинеријама у нафтној индустрији, а 1948. је изграђена прва комплетна рафинерија са ваздушним хлађењем [5] . У данашње време се ваздушни хладњаци

користе у веома великом броју индустријских процеса, јер вода постаје са временом све скупљи и дефицитарнији рахладни флуид.

Поређење ваздушног и воденог хлађења је разматрано у великом броју литературних извора и овде ће бити дат осврт на основне елементе оба начина хлађења [6], [7], [8], [5], [9], [10].

Вода има 25 већу топлотну проводност од ваздуха, па је коефицијент прелаза топлоте са стране воде у истом односу према ваздуху. Због оваквих односа у поређењу са цевним воденим хладњацима, ваздушни хладњаци имају далеко већу површину, па самим тим и масу и цену. Применом оребрених цеви овај недостатак се скоро у потпуности компензује, јер је уобичајено да се оребравањем повећава површина цеви око 20 пута.

Ваздух има 4 пута мањи специфични топлотни капацитет од воде што значи да је потребни масени проток ваздуха 4 пута већи за исту разлику температура. Такође вода има густину око 800 пута већу од ваздуха и уз то је

Србислав Генић, Бранислав Јаћимовић, Војислав Генић, Петар Колендић

Ваздушни хладњакСлика 1.

Добошасти размењивач топлоте са U - цевимаСлика 2.


Инжењерска пракса ПТ

нестишљива. Овакав однос својстава значи да су ваздушни хладњаци далеко већи од водених хладњака истог капацитета, што се мора узети у обзир од најранијих фаза пројектовања ради обезбеђења места за уградњу. Такође, цена вентилатора је далеко већа од цене пумпе за воду.

Пројектна температура ваздуха је виша од пројектне температуре воде, што значи да је расположива температурска разлика за хлађење мања код ваздуха, па то даље утиче на релативно повећање површине за размену топлоте. Амбијентални ваздух има велике осцилације температура у току године, па чак и у току једног дана, што код воде није случај, па то усложњава примену ваздуха као расхладног медијума. У мане ваздушних хладњака се може убројати и бука коју стварају вентилатори.

Основна предност ваздуха се своди на чињеницу да га има свуда и у неограниченим количинама, преко целе године, што значи да је практично бесплатан. Ово посебно имајући у виду да се не захтева се посебна припрема ваздуха јер не делује кородивно, (у значајнијој мери) на уобичајене материјале који се користе за израду цеви и ребара, а то значи да су и отпори провођењу топлоте услед запрљања знатно мањи него у случају коришћења нетретиране воде. Са друге стране, коришћење воде је везано изградњу система у коме се налазе пумпе, цевоводи, кула за хлађење воде, одвајачи нечистоћа, уређаји за физичко-хемијско-биолошки третман, канализациони систем, итд.

Радни притисак са стране ваздуха је близак атмосферском, тако да се механичка напрезања делова апарата јављају само услед притиска процесног флуида, што појефтињује конструкцију апарата.

Ваздух је знатно погоднији за примену и са гледишта заштите животне средине, јер загревање ваздуха значајно мање утиче на климатске и друге поремећаје, него загревање воде, а и евентуална истицања (цурења) процесног флуида у воду су много опаснија него иста цурења у ваздушну масу.

Потребан смештајни простор за сам ваздушни хладњак је већи него за водени хладњак, али ако је водени хладњак повезан са кулом за циркулационо хлађење воде, смештајни простор је сличних димензија. У мане ваздушних хладњака се могу убројати и велике осцилације температура ваздуха у току године, па чак и у току једног дана, као и бука коју стварају вентилатори.

Поређење битних елемената ваздушног и воденог хлађења је приказано и у табели 9.1.

Табела 9.1 Поређење ваздушног и воденог хлађења

Ваздушно хлађење Водено хлађење

У прилог воденом хлађењу

Ваздух не може да хлади процесни флуид на ниске температуре као вода јер се хлађење базира на температури ваздуха по сувом термометру

Вода може да хлади процесни флуид на 5°C нижу температуру него ваздух, јер се хлађење воде у кули за хлађење базира на температури влажног термометра

Ваздушни хладњаци, због мањег спец. топл. капацитета и мањег коефицијента прелаза топлоте, захтевају велике површине за размену са стране ваздуха

Водени хладњаци захтевају много мању површину за размену топлоте захваљујући великом коефицијенту прелаза топлоте са стране воде

Сезонске варијације температуре ваздуха, утицај падавина и сунчевог зрачења, имају значајног утицаја на топлотну снагу

Водено хлађење је много мање осетљиво на атмосферске промене

Ваздушни хладњаци се постављају на отвореном простору, на довољном удаљењу од објеката који могу да изазову рециркулацију ваздуха

За водене хладњаке не постоје ограничења у вези места уградње

Ваздушни хладњаци се израђују од оребрених цеви

Водени хладњаци не захтевају оребравање површине за размену топлоте

У прилог ваздушном хлађењу

Ваздуха има свуда, у неограниченим количинама, не плаћа се и не захтева посебна припрему

Примена воде за хлађење захтева њено довођење до и одвођење од хладњака (пумпа, цевоводи) што је везано са инвестиционим трошковима

Нема ограничења у вези избора локације постројења

Локацирање постројења зависи од близине одговарајућег извора воде

Ваздух обично није корозиван, па је чишћење и одржавање једноставније

Вода захтева третман ради контроле запрљања размењивача, јер је корозивна и подложна биолошком запрљавању

Оперативни трошкови су мањи, јер је пад притиска са стране ваздуха око 150 ÷ 350 Pa

Оперативни трошкови су већи, јер је напор пумпе обично већи од 1 bar

Мања је опасност од контаминације због ниског притиска ваздуха

Загађење воде изазива значајно веће проблеме него загађење ваздуха

Трошкови одржавања ваздушних хладњака су на нивоу од 20 ÷ 30% од водених хладњака

Одржавање система са воденим хлађењем је скупо јер постоји доста опреме

Плочасти размењивачСлика 3.


3 ЗАКЉУЧАКСве напред наведено има за последицу веће

инвестиционе трошкове ваздушних хладњака (3 до 4 пута), а мање експлоатационе трошкове (такође 3 до 4 пута), у односу на хладњаке, било цевасте, било листатсте са водом као хладнијим флуидом. Пажљивим разматрањем свих наведених чињеница, инжењер треба да, при избору типа апарата, изврши одговарајућу процену једног и другог решења, узимајући у обзир специфичност технолошког процеса, локацијских и свих других набројаних фактора.

ЛИТЕРАТУРА[1] API Standard 661:2012 - Air-cooled Heat Exchangers[2] Standards of Tubular Exchanger Manufacturers Associa-tion, Tubular Exchanger Manufacturers Association Inc., New York, 2007.[3] API Standard 660:2002 - Shell-and-tube Heat Exchangers [4] Standards for Shell & Tube Heat Exchangers, Heat Ex-

change Institute, Cleveland, 2004.[5] Towler G., Sinnott R. K., Chemical Engineering Design, Elsevier, 2008.[6] Heat Exchanger Design Handbook, Hemisphere Publish-ing, Washington, 1986.[7] Bhatia M. V., Cheremisinoff P. N., Heat Transfer Equip-ment, Technomic Publishing, Lancaster, 1980.[8] Perry R. H., Green D., Perry’s Chemical Engineers’ Handbook, McGraw-Hill, New York, 2007.[9] Јаћимовић Б., Генић С., Топлотне операције и апарати, Део 1: Рекуперативни размењивачи топлоте, Машински факултет и ВЕДЕС, Београд, 2004.[10] Ganapathy V., Design of air-cooled exchangers: Pro-cess-design criteria, Chemical Engineering, vol. 77, no. 3, pp. 112-119, 1978.


АуториБранислав М. Јаћимовић, Машински факултет Универзитета у Београду, Краљице Марије 16, тел: 011/330 23 60 e-mail: [email protected]

Запослен на Машинском факултету Универзитета у Београду од 1979., на Катедри за процесну технику у звању

редовног професора. Предаје више предмета на свим нивоима студија. Поред наставе ангажован је на пословима пројектовања процесних и термотехничких постројења, димензионисању, конструисању и испитивању апарата и постројења, на изради студија, експертиза, вештачења, итд. Објавио је преко 140 научних и стручних радова и био учесник у више десетина пројеката и студија финансираних од стране надлежних Министарстава.

Србислав Б. Генић, Машински факултет Универзитета у Београду, Краљице Марије 16, тел: 011330 23 60, факс: 011/337 03 64 e-mail: [email protected]

Запослен на Машинском факултету Универзитета у Београду од 1989., на Катедри за процесну технику. Тренутно

у звању ванредног професора предаје на свим нивоима студија. Поред наставе ангажован је на пословима пројектовања процесних и термотехничких постројења, димензионисању, конструисању и испитивању апарата и постројења, на изради студија, експертиза, вештачења, итд. Објавио је преко 120 научних и стручних радова и био учесник у више десетина пројеката и студија финансираних од стране надлежних Министарстава.

Војислав Генић, Siemens IT Solutions and Services, Париске комуне 22, 11070 БеоградТел. +381 65 2015757E-mail: [email protected]

На Машинском факултету Универзитета у Београду дипломирао 1992, на Одсеку

за процесну технику. Након 3 године проведене у Лола Инжењерингу, прелази у TradeCom MN, а затим у Spin-naker New Technologies где је обављао посао генералног директора, да би 2008. постао подпредседник и члан управе ComTrade Group, Председник управе и директор ComTrade IT Solutions and Services. Од 2010. запослен у Siemens IT Solutions and Services. Руководио је компанијама са до 1000 запослених, бавио се стратешким и финансијским планирањем и реализацијом планова, управљањем операцијама и продајом, те организацијом рада у предузећима.

Петар И. Колендић, Машински факултет Београд, Краљице Марије 16, тел: 011-3302410, факс. 011-3370364, Е-mail: [email protected]

Запослен на Машинском факултету у Београду од 1991 године, на Катедри

за моторе у звању Самосталног стручног сарадника. Поред ангажовања на стручној подршци реализације наставе ради и на реализацији пројеката Центра за моторе финансираних од стране МНТ Републике Србије, хомологацијама и атестним испитивањима. У самосталном звању сталног судског вештака за област машинства и саобраћаја учествује у бројним стручним експертизама и вештачењима. Завршио докторске студије на Катедри за процесну технику и у току је израде докторске дисертације из области истраживања параметара транспорта топлоте код оребрених хладњака и загрејача.


Цевоводи се могу сматрати најважнијим елементима процесних постројења у процесној индустрији а и шире. У техничкој пракси се користе за транспорт

различитих врста флуида при чему могу пролазити кроз ваздух, земљу и воду [7, 8]. Исто тако изложени су различитим температурама односно температурским утицајима. Пројектују се у хоризонталним, косим и вертикалним изведбама док се израђују како од металних тако и неметалних материјала. При овом пречници им се крећу у широком дијапазону и могу се класификовати по различитим критеријумима. Најчешћа подела је на просте и сложене цевоводе, [8, 9]. Прост цевовод се састоји само из једне дугачке гране, без споредних гранања. Код ових, такозваних магистралних цевовода, губици енергије услед трења су доминантни. Примери ових цевовода су нафтоводи, гасоводи, водоводи итд, [7 - 9].

Димензионисање цевовода подразумева у првом реду израчунавање оптималних пречника цеви, избор вентила и осталих цевних елемената и уређаја, као и избор пумпи. Као ограничавајућа величина најчешће се јавља пад притиска, односно брзина струјања флуида, [7, 9]. При овоме, цевоводи се поред хидрауличког морају анализирати и прорачунати и са термодинамичког аспекта.

1. Поставка проблемаПосматраћемо карактеристичан пример из техничке

праксе где кроз хоризонтални цевовод протиче уље улазне температуре Tu средњом брзином v = vsr према сл.1, што представља општи модел. Унутрашњи пречник цевовода је D а дужина L. Размотрићемо случај цевовода који пролази кроз мирну ледену воду при специфичним зимским условима. Сматраћемо да температура околне воде износи приближно 0 °C.

За претходне услове, с обзиром да је цевовод потопљен у мирну воду огромне запремине односно масе, реално је претпоставити да ће температура површине цеви по целој дужини бити веома блиска 0 °C.

Исто тако претпоставићемо да је унутрашња површина цевовода глатка док се отпор услед топлотне проводљивости за материјал конструкциони челик од кога је урађена цев може занемарити. Овоме иде у прилог и то што је код посматраног проблема готово увек, дебљина зида цеви знатно мања од пречника цеви.

Такође може се сматрати да су у питању стационарни услови док је хидродинамички режим при улазу цевовода у воду развијен.

За случај да цевовод није постављен у мирну воду, околна водена струја би имала одређену брзину, па би овде требало анализирати другачији модел. У овом случају јавља се и сила отпора трења која делује на цев, што није случај код посматраног проблема, [7, 8, 9].

С обзиром да излазна температура уља Ti није позната,

то се не може одредити средња температура T T

2u i+ за коју

се одређују његови физички и термодинамички параметри [1, 2, 4]. Због тога у првом приближењу, ове параметре узећемо за улазну температуру Тu. Уколико излазна температура Ti буде много одступала од улазне температуре Tu, прорачун ће се поновити итеративним поступком. Због саме природе проблема, због губитака топлоте, може се очекивати смањење температуре од улаза према излазу. Исто тако, треба очекивати ламинарно струјање у цевоводу, с обзиром да се при оваквим проблемима углавном добијају Рејнолдсови бројеви знатно мањи од критичног Рејнолдсовог броја, [3, 4, 5, 6].

2. Режим струјањаРежим струјања у цевоводу утврђујемо преко

Рејнолдсовог броја

Rev Dsr $o

= (1)при чему је његова критична вредност Rekr=2300. С

обзиром на реалне брзине и пречнике цевовода којима се транспортује уље као и ред величина кинематске вискозности за уље, реално је очекивати режим ламинарног струјања, [4, 5, 6].

3. Хидродинамичка и топлотна дужинаЗа посматрани модел, од посебног значаја су провере

хидродинамичке и топлотне дужине, [3, 12, 14].За случај ламинарног струјања хидродинамичка

и топлотна дужина улаза могу се према [4, 6, 12, 16] приближно одредити као:

Решавање неких проблема при транспорту уља у цевоводу који пролази кроз воду у зимским условима

Владан Мићић, Бранко Пејовић, Милорад Томић


Oпшти модел хоризонталног цевоводаСлика 1.


0,05 ReL Dhl $ $= (2)

0,05 Re Pr PrL D Ltl hl$ $ $ $= = (3)

За Re=20, хидродинамичка дужина улаза има вредност око величине пречника али расте линеарно са порастом брзине. У случају да је Rek = 2300, хидродинамичка дужина улаза износи 115•D, [5, 13].

Напоменимо овде да хидродинамичка дужина улаза за турбулентно струјање код оваквих проблема зависи од Рејнолдсовог броја и пречника цевовода и може се одредити на пример према литератури [6, 14, 19].

4. Нуселтов број и коефицијент прелаза топлотеЗа кружну цев дужине L изложену константној

температури површине, просечни Нуселтов број за зону улаза топлоте може се према [3, 15] израчунати за ламинарну зону улаза као:

3,661 0,04 ( )

0,065 ( )

Re Pr

Re PrNu

LDLD

2/3

$ $ $

$ $ $= +

+ 8 B (4)

За L→∞, из релације (4) следи да је Nu = 3,66, што важи за релативно дугачке цевоводе, [4, 16].

По дефиницији, Нуселтов број је [5, 17, 20]:

Nuk

h D$= (5)

Одавде се добија коефицијент прелаза топлоте

hDk

Nu$= (6)

Када је разлика између температуре површине и флуида велика, мора се узети у обзир варирање вискозности уља са температуром. Нуселтов број, за ламинарни ток у развоју у кружној цеви може се тада одредити према [6, 18].

1,86 ( ) ( )Re Pr

NuL

D 1/3 0,14

S

B$

$ $$nn

= (7)

где је μ – динамичка вискозност. Сви параметри се узимају односно процењују на

средњој температури флуида у маси осим μС који се процењује на температури површине зида цеви.

За случај турбулентног струјања у цевима, за Нуселтов број могу се користити релације према [3, 19, 21].

5. Излазна температура уљаС обзиром да у литератури за посматрани случај хлађења

флуида при константној температури површине није изведена одговарајућа релација за излазну температуру, то ће иста бити одређена на основу енергетског биланса.

Билансна једначина за елементарну запремину према сл. 2, с обзиром да је улаз енергије у елементарну запремину једнак излазу енергије из исте, биће (сл. 2):

( ) ( )m c T h T T dA m c T dTp m m s s p m m$ $ $ $ $ $= - + +o o (8)односно

( )m c T h T T dA m c T m c dTp m m s s p m p m$ $ $ $ $ $ $ $= - + +o o o (9)

Одавде следи да је( )m c dT h T T dAp m m s s$ $ $ $=- -o (10)

Негативан знак у једначини (10) је због одведене количине топлоте од уља.

С обзиром да је Ts = const, то за диференцијал разлике температура (Tm – Ts), према сл. 3. важи да је:

( )dT d T Tm m s= - (11)с обзиром да је Tm > Ts.Заменом (11) у (10) биће

( ) ( )m c d T T h T T dAp m s m s s$ $ $ $- =- -o (12)Овде је диференцијална површина: dA D dxs $ $r= док

је укупна површина A D Ls $ $r= Из (12) следи да је:( )

T Td T T

m ch dA

m ch D dx

m s

m s

p

s

p$$

$$ $ $r

-

-=- =-o o (13)

Интегрирањем диференцијалне једначине (13) у границама од улаза до излаза биће према сл.3:

( )

T Td T T

m ch D

dx0

m s

m s

T

T

p

L

u

i

$$ $

$r

-

-=- o# # (14)

Увођењем смене u T T du dTm s m= - = (15)једначина (14) прелази у:

lnudu

m ch D L

u Cp$

$ $ $r=- = +o# (16)

где је C интеграциона константа, која ће се одредити из почетних услова.

Из (16) следи да је:

lnum c

h D LC

p$$ $ $r=- +o (17)

С обзиром на уведену смену из (16) биће:

( )ln T Tm c

h D Lm s T

T

pu

i

$$ $ $r- =- o

6 @ (18)

Заменом граничних температура, (17) прелази у:

( ) ( )ln lnT T T Tm c

h D Li s u s

p$$ $ $r- - - =- o (19)


Слика 2.


Односно

( )

( )ln

T TT T

m ch D L

m ch A

u s

i s

p p

s

$$ $ $

$$r

-

-=- =-o o (20)

Одавде следи да је

( )expT TT T

m ch D L

u s

i s

p$$ $ $r

--

= - o (21)

односно:

( ) ( )expT T T Tm c

h D Li s u s

p$

$$ $ $r- = - - o (22)

Одавде се добија тражена температура уља на излазу:


h D Li s u s

p$

$$ $ $r= + - - o (23)

Очигледно, према (23), температура на било ком растојању x од улаза у цев биће:


h D xix s u s

p$

$$ $ $r= + - - o (24)

Експонент из експоненцијалне једначине (23)

Em ch A

m ch D L

p

s

p$$

$$ $ $r= =o o (25)

је погодан за анализу која следи.За случај када Е→ 0, из (23) произилази да је

( ) 1T T T T Ti s u s u$. + - = , односно Ti → TuАнализа утицајних фактора за посматрани проблем,

такође погодно је извршити преко уведеног експонента Е.

6. Меродавна средња температурна разликаИз изведене релације (20) следи да је:

( )

( )ln

m c

T TT Th A

p

u s

i s

s$

$=-

-

-o (26)

С обзиром на флуид који струји у цеви од улаза до излаза, размењена количина топлоте која настаје услед

промене температуре флуида биће:( )Q m c T Tp u i$ $= -o (27)

Заменом релације (26) у (27) биће

( )

( )

( )

ln

Q

T TT T

h A T T

i s

u s

s u i$ $=

-

-

- (28)

Размењена количина топлоте у (27), према енергетском билансу једнака је топлоти пренетој конвекцијом:

Q h A Ts sr$ $D= (29)где је ΔTsr р меродавна средња температурска разлика

између флуида и површине зида цеви. Упоређујући једначине (28) и (29), очигледно да је средња разлика температура ΔTsr једнака средњој логаритамској разлици температура:

( )

( )

( ) ( )

ln lnT

T TT TT T

TT

T Tln

i s

u s

u i

i

u

u iD

DD

D D=

-

-

-=

- (30)

где су температурска разлика на улазу и излазу ΔTu и ΔTi.

Очигледно је да важи релацијаΔTu – ΔTi = (Tu – Ts) – (Ti – Ts) = Tu – Ti За случај да се температурска разлика ΔТi не разликује

од разлике ΔTu за више од 40% може се за меродавну средњу температурну разлику усвојити аритметичка средња температурска разлика:

2 2( ) ( )

2T T

T T T T T T T TTsr ar

u i u s i s u is.D D

D D=

+=

- + -=

+- (31)

Очигледно, рачунањем према (31), ΔTar се добија по апсолутној вредности.

7. Губици топлоте и коефицијент трењаГубици топлоте у општем случају биће:Q h A Tlns$ $D= (32)У посебном случају као што је речено губици се могу

изразити преко средње аритметичке температурне разлике као:

Q h A Ts ar$ $D= (33)Коефицијент трења с обзиром на ламинарно струјање

биће, [11, 13] :64Re

f = (34)

За ламинарни ток, утицај површинске храпавости цеви на коефицијент трења односно на размену топлоте је занемарљив, [12, 14, 17, 20].

8. Пад притиска и потребна снагаПад притиска у цевоводу за посматрани случај биће, [4,

15, 17]:

2p f

DL v2

sr$ $

$tD = (35)

Потребна снага за савладавање губитака трења у цевоводу је, [5, 16, 18]:

Pm p

p

$

t

D=

o (36)


Слика 3.


9. Рачунски примерПостављени општи модел, илустроваћемо на једном

рачунском примеру из праксе где се транспортује уље ознаке TRANSTERM 2000, по стандарду ISO 3170 које је дериват нафте, према сл. 4. Средња брзина уља је vsr = 1,5 m/s док су унутрашњи пречник и дужина цевовода D = 250 mm, L = 250 m. Улазна температура уља је Tu = 20 °C.

Уље се транспортује у зимским условима кроз мирну ледену воду чија је температура приближно 0 °C.

Особине уља на температури уља на улазу 20°C су:ρ = 871 kg/m3; c = 1851 J/kgK; k = 0,144 W/(mK)ν = 11,25∙10-4 m2/s; Pr = 12595,5

Прорачун спроводимо по следећем редоследу:- Рејнолдсов бројПрема релацији (1) је

11,25 101,5 0,25

Rev D

4

sr $$

$o

= = - = =333,3што је знатно испод критичне вредности Rek =2300- Топлотна дужина улаза у ламинарном току према

релацији (2) биће 0,05 Re PrL Dt $ $ $= =0,05∙333,3∙12595,5∙0,25=52476 m

што је знатно већа вредност од укупне дужине цевовода L = 250 m.

- Нуселтов бројПрема (4) следи да је

3,66, (

,) , ,

, (,

) , ,

27,57

Nuk

h D

1 0 042500 25

333 3 12595 5

0 0652500 25

333 3 12595 5/2 3

$

$ $ $

$ $ $= = +

+

=

; E

што је знатно више од вредности 3,66.- Коефицијент прелаза топлотеПрема (6) следи да је:

0,250,144

27,57 15,88hDk

Num KW2$ $= = =

- Површина за размену топлотеA D Ls $ $r= = 0,25∙3,14∙250 =196,35 m2- Меродавна средња температурна разлика

Средња логаритамска разлика температура може се добити на два начина, с обзиром на (30):

19,48 020 0

(20 19,48)

ln lnT

T TT TT T

ln

i s

u s

u iD =

---

=-

--

- =19,74 °C

( )

19,4820

20 19,48

ln lnT

TT

T Tln

i

u

u iD

DD

D D=

-=-

- =19,74°C

Овде су температурске разлике на излазу и улазу:ΔTi = Ti – Ts = 19,48-0 = 19,48 °CΔTu = Tu – Ts = 20 – 0 = 20 °CС обзиром да је

19,4820

1,027TTi

u

DD

= =

за добијање меродавне средње температурске разлике може се према (31) користити аритметичка разлика температура (по апсолутној вредности):

2 220 19,48

19,74TT T

aru i

DD D

=+

=+

= °Cшто је идентично са средњом логаритамском разликом

температура.- Проток уља кроз цевовод

8714

0,25 1,5m A v02

sr$ $ $ $ $tr= =o =64,1 kg/s

- Температура уља на излазу из цевоводаПрема релацији (23) биће:


h D Li s u s

p$

$$ $ $r= + - - o

0 (20 0) (64,1 1851

15,88 0,25 250)expTi $

$$ $ $r

= + - -

Ti = 19,48°CПад температуре од улаза према излазу је:ΔT = Tu – Ti = 20 – 19,48 = 0,52°C Ово значи да је средња температура уља

2 220 19,48

19,74TT T

sru i=+

=+

= °Cшто много не одступа од улазне температуре Tul = 20°C.

Због овога није потребан итеративни поступак, с обзиром да су особине уља узете на температури уља 20°C.

Узимајући у обзир релацију (24), температура уља на произвољном растојању x од улаза у цев биће:


h D xix s u s

p$

$$ $ $r= + - - o

Одавде, на пример за 2

xL= =125 m, биће:

0 (20 0) (64,1 1851

15,88 0,25 125)expTix $

$$ $ $r

= + - - =19,74°CРаспоред температура дуж цевовода за рачунски

пример дат је на сл.4.Према релацији (25) експонент је

64,1 185115,88 196,35

Em ch A

p

s

$$

$$

= =o =0,0263

С обзиром да Е→0, то следи да и Ti→Tu- Губици топлотеГубици топлоте у околину према (32) биће:


Слика 4.


Q h A Tlns$ $D= =15,88∙196,35∙19,74=61550 W=61,55 kW- Коефицијент трењаПрема (34), за ламинарно струјање је:

64333,364

Ref = = =0,192

- Пад притиска у цевоводуС обзиром на (35) биће:

20,192

0,25250

2871 1,5

p fDL V 2 2

sr$ $

$$ $

$tD = = =188136N/m2

pD = 1,88136∙105 N/m2- Снага пумпеИз релације (36) следи да је:

87164,1 188136

Pm p

p

$ $t

D= =

o =13846 W = 13,846 kW

ЗакључакДате, односно изведене релације у раду представљају

општи модел који се може директно применити за решавање постављеног проблема када се површина цеви одржава на константној температури. При примени модела мора се водити рачуна о условима при којима је исти изведен.

За случај да излазна температура уља знатно одступа од улазне температуре, ради веће тачности добијених резултата, неопходно је применити итеративни поступак. За случај да однос разлика температура на улазу и излазу није сувише велики, може се уместо средње логаритамске разлике температура ΔTln применити средња аритметичка разлика температура ΔTar. При овоме, као што је показано добија се задовољавајућа тачност. Очигледно овде је претпостављена линеарна промена средње температуре флуида дуж цеви што увек не одговара реалном стању. За случај да ΔTu→ΔTi, израз за средњу логаритамску разлику температура постаје неодређен па због овога треба поступити обазриво.

Пре примене предложеног модела, увек је неопходно проверити да ли је ламинарни ток развијен, што се закључује израчунавањем хидродинамичке и топлотне дужине. Код проблема транспорта уља какав је приказани, улазна топлотна дужина Lt углавном се добија знатно већа од укупне дужине цевовода. Ово је карактеристика флуида са високим Прантловим бројем.

За посматрани случај, температура флуида у цеви опада дуж цеви експоненцијално. Интензитет ове промене првенствено зависи од експонента Е који показује ефикасност размене топлоте. Код посматраног проблема, углавном се добијају мале вредности овог експонента. Исто тако овај експонент расте са порастом h, D и L а опада са порастом и cp. При већој вредности експонента Е добија се мања излазна температура флуида из цеви Тi. Ово доводи до веће средње логаритамске разлике температура а тиме и веће размењене количине топлоте.

Литература[1] Welty J., Wicks C., Wilson R., Fundamentals of Momen-tom, Heat and Mass Transfer, John Wiley – Sons, New York,

1994[2] Kern D.Q., Process Heat Transfer, Mc Graw – Hill, New York, 1980[3] Kakac S., Bergles A., Heat Exchangers: Thermal – Hy-draulic Fundamentals and Desing, Hemisphere Publishing Corporation, New York, 1991.[4] Holman J.P., Heat Transfer, McGraw – Hill, New York, 1996.[5] Bejan A., Advanced Engineering Thermodynamics, John Wiley and Sons, New York, 2007.[6] Chapman A., Heat Transfer, Macmillan Publishing Com-pany, New York, 1994.[7] Yuan S. W., Foundation of Fluid Mechanics, Prantice Hall, London, 1980.[8] Barna P. S., Fluid Mechanics for Engineers, Butterworths, London 1991.[10] Korn G., Sprovočnik po matematike, Nauka, Moskva, 1988.[11] Ghajar A. J.,Madon K. F., Pressure Drop Measurements in the Transition Region for a Circular Tube with Three Dif-ferent Inlet Configurations, Experimental Thermal and Fluid Science, Vol. 5 (1992), pp. 129 – 135.[12] Ghajar A. J.,Tam L. M., Heat Transfer Measurements and Correlations in the Transition Region for a Circular Tube with Three Different Inlet Configurations, Experimental Ther-mal and Fluid Science, Vol. 8 (1994), pp. 79 – 90[13] Ghajar A.J.,Tam L. M., Flow Regime Map for a Hori-zontal Pipe with Uniform Wall Heat Flux and Three Inlet Con-figurations. Experimental Thermal and Fluid Science, Vol. 10 (1995), pp. 287-297.[14] Ghajar A.J., Tam L. M.,Tam S.C., Improved Heat Transfer Correlation in the Transition Region for a Circular Tube with Three Inlet Configurations Using Artificial Neural Networks, Heat Transfer Engineering, Vol.25, No.2 (2004), pp. 30 – 40[15] Tam L.M.,Ghajar A.J., Effect of Inlet Geometry and Heating on the Fully Developed Friction Factor in the Transi-tion Region of a Horizontal Tube, Experimental Thermal and Fluid Science, Vol. 15 (1997), pp. 52 -64.[16] Tam L. M.,Ghajar A.J., The Unusual Behavior of Lo-cal Heat Transfer Coefficient in a Circular Tube with a Bell – Mouth Inlet., Experimental Thermal and Fluid Science, Vol. 16 (1998), pp. 187-194.


Аутор

Владан Мићић, Универзитет у Источном Сарајеву, Технолошки факултет Зворник

Бранко Пејовић, Универзитет у Источном Сарајеву, Технолошки факултет Зворник

Милорад ТомићУниверзитет у Источном Сарајеву, Технолошки факултет Зворник



ПРОЦЕСНА ТЕХНИКА јун 2013. 35

Кориштење полимерних материјала је у сталном порасту од половине прошлог вијека, захваљујући повољном односу карактеристике-квалитет-цијена,

те обрадивости и употребљивости [1]. Најчешће су кориштени термопластични полимери због погодности рециклаже за разлику од дуропласта који се рјеђе користе [49]. У укупној маси пластичних производа најчешће се користе полиетилен (PЕ) и полипропилен (PP) око 60-70%, затим полистирен (PS) око 10-15% затим поливинилхлорид (PVC) 15% и PET 5% [2]. У новије вријеме повећана је употреба композитних материјала тј. смјесе два или више материјала различитог састава и облика формираних у циљу постизања жељених карактеристика. Најчешће су у уптреби влакнасти композити, гдје влакна служе за побољшавање механичких карактеристика. Поред кориштених вјештачких влакана све чешће су у употреби природна влакна од конопље, јуте лана и сл., пилећег перја или отпадног папира, картoна , текстила и сл. [3, 4].

Међутим, употреба више различитих материјала компликује рециклажу, јер се влакна и матрице требају раздвојити [5].

Овај проблем могуће је превазићи употребом зрнастих композитних материјала који би се поново употребљавали у цјелини.

2. УЗОРЦИ ЗА ИСПИТИВАЊАЗа експеримент је кориштен материјал полипропилен,

у праху, ради постизања хомогености при мјешању са стакленим прахом. Коришћени стаклени прах је гранулације мање од 0,5mm што је постигнуто ситовном анализом послије мљевења стакленог праха. Мјешање је вршено механички – континуирано ради постизања хомогености смјеше.

Произведене су епрувете од основног материјала полипропилена и епрувете смјеше полипропилена са масеним удјелом 5%, 10%, 15%, 20%, 25% и 30% стакленог праха. Због дебљине епрувете за испитивање од 4mm и димензије максималне димензије грануле стакленог праха од 0,5mm испитивање није вршено за већи проценат удјела стакленог праха од 30%. Код припремака основног материјала и смјеше основног материјала са 10%, 20% и 30% стакленог праха стакленог праха одређен број припремака - епрувета је задржан, а остатак епрувета је уситњаван и припреман за поновну прераду. Исти поступак понављан је шест пута. Наведеним поступком су израђене епрувете од основног материјала и епрувете од мјешавине полипропилена и стакла и то у 6 циклуса прераде [6].

Израда епрувета је извршена у предузећу „Дита“ Бања

Лука, септембра 2009. год.

3. РЕЗУЛТАТИ ИСПИТИВАЊА ЈЕДИНИЧНЕ ПЛАСТИЧНЕ ДЕФОРМАЦИЈЕ

Испитивање јединичне пластичне деформације се врши тако што се епрувета стандардних димензија подвргава затезном оптерећењу, по правилу до прекида. При томе се прате промјене на епрувети, на основу којих се одређују тражена механичка карактеристика. Облик и димензије епрувете зависе од материјала, облика, димензија и намјене коначног производа.

План испитивања затезањем представљен је на слици бр. 1.

Испитивање је вршено краткотрајним растућим оптерећењем по стандарду SRPS G.S2.612 за одређивање затезних својстава пластичних маса.

Испитивање затезањем је вршено у лабораторији за испитивање материјала / производа „Орао“ А. Д. Бијељина, јануара 2010. год.

Подаци о мјерној машини:1. Назив уређаја: Електрична кидалица “CHATILLON”,2. Модел: UTSM3. Произвођач мерила: John Chatillon & Sons, N. Y. USA,4. Серијски број: 1091,5. Назив мјерила: Динамометар “CHATILLON”6. Модел: TCG 250 K7. Серијски број: 232,

Епрувета за испитивање (приказана на слици бр. 3.) стандардног је облика и димензија. Методе израде епрувета утврђују стандарди: SRPS G.S2.603 , SRPS G.S2.604, SRPS G.S2.605, SRPS G.S2.606 и SRPS G.S2.607. Шематски приказ испитивања затезањем дат је на слици бр. 2.

Анализа промјене јединичне пластичне деформације полипропилена пуњеног стакленим прахомЗоран Јањуш, Александар Петровић, Александар Јововић, Радица Прокић-Цветковић


План испитивања затезањем Слика 1.


Димензије епрувете за испитивање: 1. Укупна дужина епрувете l1=158mm 2. Почетна дужина мијерног дијела l0=80mm,3. Ширина стезног дијела B=20mm,4. Почетна ширина мијерног пресјека b0=10mm,5. Почетна дебљина мијерног пресјека s0=4mm.

За један циклус вршено је испитивање три епрувете исте серије прераде. Резултат испитивања је пластично издужење мјеренно помичним мјерилом (приказано у табели бр. 1.).

Јединична деформација ε израчунава се по обрасцу:

lol

fD= . Резултати израчунавања јединичне деформације

приказани су у табели бр. 2.

4.ОБРАДА РЕЗУЛТАТА JEДИНИЧНЕ ПЛАСТИЧНЕ ДЕФОРМАЦИЈЕ

За обраду су кориштене средње вриједности јединичне пластичне деформације, добијене као аритметичка средина експерименталних резултата и приказане су у табели бр. 3.

Да би се омогућила употреба резултата добијених мјерењем и израчунавањем за композитни материјал са другачијим процентом масеног удјела стакла од оног за који су извршена испитивања извршена је даља обрада изналажењем функционалне зависности везе између јединичне пластичне деформације, масеног удјела стакла и циклуса прераде.

Обрада података у наведеном смислу је извршена коришћењем методе најмањих квадрата.

У конкретном случају промјена јединичне пластичне деформације изражена је у зависности од циклуса прераде и удјела стакла у основном материјалу.

Изналажење функционалне зависности је извршено у два корака.


Зоран Јањуш, Александар Петровић, Александар Јововић, Радица Прокић-Цветковић

Eпрувета за испитивањe затезањемСлика 2.

Табела 1. Резултати мјерења максималног пластичног издужења

МАКСИМАЛНО ПЛАСТИЧНО ИЗДУЖЕЊЕ lmax [mm]

Ред. број

Основни материј.

Прва прерада

Друга прерада

Трећа прерада

Четврта прерада

Пета прерада

Шеста прерада

5% стакленог праха

1. 84.9

2. 84.0

3. 83.4


1. 84.0 87.7 84.6 86.5 88.6 86.0 86.6

2. 83.3 85.3 85.1 87.0 85.3 85.1 87.0

3. 84.1 84.7 84.1 83.9 87.1 84.2 89.2


1. 82.5

2. 82.6

3. 82.7


1. 82.1 83.0 81.9 83.9 83.1 85.0 84.0

2. 82.1 83.0 83.9 82.6 83.1 85.0 84.9

3. 83.2 81.9 83.3 83.7 84.0 83.0 84.7


1. 82.9

2. 81.9

3. 82.2


1. 81.9 83.6 82.8 83.2 84.5 83.3 83.3

2. 81.1 82.2 82.3 83.0 83.1 83.2 84.5

3. 82.2 81.9 83.1 84.3 84.0 84.0 85.3

Табела 2. Резултати израчунавања јединичне пластичне деформације

ЈЕДИНИЧНА ПЛАСТИЧНА ДЕФОРМАЦИЈА εpl

Ред. број

Основни материј.

Прва прерада

Друга прерада

Трећа прерада

Четврта прерада

Пета прерада

Шеста прерада


1. 6.125.10-2

2. 5 .10-2

3. 4.25 .10-2


1. 5 .10-2 5.75 .10-2 7.5 .10-2 8.125.10-2 9.625.10-2 10.75.10-2 8.25 .10-2

2. 4.125.10-2 6.375.10-2 6.375.10-2 8.75 .10-2 6.625.10-2 6.625.10-2 8.75 .10-2

3. 5.125.10-2 5.125.10-2 5.25 .10-2 4.875.10-2 5.875.10-2 8.875.10-2 11.5 .10-2


1. 3.125.10-2

2. 3.25 .10-2

3. 3.375.10-2


1. 2.625.10-2 3.75 .10-2 2.375.10-2 4.875.10-2 3.875.10-2 6.25 .10-2 5 х10-2

2. 2.625.10-2 3.75 .10-2 4.875.10-2 3.25 .10-2 3.875.10-2 6.25 .10-2 6.125.10-2

3. 4 .10-2 2.375.10-2 4.125.10-2 4.625.10-2 5 .10-2 3.75 .10-2 5.875.10-2


1. 3.625.10-2

2. 2.375.10-2

3. 2.75.10-2


1. 2.375.10-2 4.5.10-2 3.5 .10-2 4 .10-2 4.125.10-2 5.625.10-2 4.125.10-2

2. 1.375.10-2 2.75.10-2 2.875.10-2 3.75.10-2 4 .10-2 3.875.10-2 5.625.10-2

3. 2.75.10-2 2.375.10-2 3.875.10-2 5.375.10-2 5 .10-2 5 .10-2 6.625.10-2


Први корак подразумијева проналажење функционалне зависности која довољно добро описује везу између јединичне пластичне деформације и удјела масеног удјела стакла за сваки циклус прераде. При томе се водило рачуна да се пронађе једна функционална веза која ће довољно добро описати промјену јединичне пластичне деформације у функцији масеног удјела стакла за сваки од циклуса прераде.

Анализом је утврђено да је та функционална веза облика

,y s x a s bxs= +^ ^h h (1)

гдје су:- y(s,x) - јединична пластична деформација,- x - процентуални масени удио стакла (x = 0,1,...,30),- a и b - коефицијенти и- s - циклус прераде (s = 1,2,...,6).Коефицијенти a и b уз промјенљиву (х) за сваки од

циклуса прераде имају своје вриједности као што је то и приказано у табели бр. 4. Добро слагање претпостављене функције зависности (1) са осредњеним вриједностима јединичне пластичне деформације су потврђени кроз вриједности средњег квадратног одступања (σ2) и коефицијент криволинијске корелације (r2) који су такође дати у табели бр. 4.

Други корак подразумијева изналажење функционалне везе између коефицијената уз промјенљиву (х) у зависности од циклуса прераде односно a(s) и b(s). На начин како је то

описано у првом кораку, утврђено је да овој вези највише одговара функционална веза типа

z s A B s C s D s E s2 3 4$ $ $ $= + + + +^ h (2)гдје је:z(s) - вриједности коефицијената a(s) и b(s)A, B, C, D и E - вриједности коефицијената у једначини

(1) који зависе од тога који коефицијент a(s) и b(s) се одређује. Вриједности коефицијената A, B, C, D и E су приказани у табели бр. 5.

Рачунске вриједности добијене претходним обрасцима приказане су у табели бр. 6. За рециклиране материјале полипропилена са додатком 5%, 15% и 25% стакленог праха постоје само рачунски подаци (експериментална мјерења нису вршена).

Ради потпунијег визуелног посматрања промјене обрађени подаци графички су приказани на сликама бр. 3. и 4., упоредним дијаграмима.

По графичким и табеларним приказима јасно се види да јединична пластична деформација код краткотрајног растућег оптерећења на затезање расте кроз циклусе прераде. Tе да опада са додавањем стакленог праха основном материјалу. Највећи пад се појављује између 5% и 10% додатка стакленог праха, нешто блажи у интервалу 10% до 15% додатка стакленог праха, те скоро линеаран, благ пад даље до 30% удјела стакленог праха. Функција кроз циклусе прераде спорије расте са већим дефинисаним садржајем стакленог праха у основном материјалу.

Промјене функције εpl = f(s,x) релативно једноставни математички обрасци (1) и (2) описују са задовољавајућом тачношћу.


Табела 3. Подаци за обраду

Удеостакл

ЈЕДИНИЧНА ПЛАСТИЧНА ДЕФОРМАЦИЈА εpl – средња вриједност

Основни мат. I прер. II прер. III прер. IV прер. V прер. VI прер.

0% - - - - - - -

5% 5.125.10-2 - - - - - -

10% 4.75 .10-2 5.75.10-2 6.375.10-2 7.25.10-2 7.375.10-2 8.75.10-2 9.5.10-2

15% 3.25 .10-2 - - - - - -

20% 3.083.10-2 3.292.10-2 3.792.10-2 4.25.10-2 4.25.10-2 5.417.10-2 5.667.10-2

25% 2.917.10-2 - - - - - -

30% 2.167.10-2 3.208.10-2 3.417.10-2 4.375.10-2 4.375.10-2 4.833.10-2 5.458.10-2

Табела 6. Обрађени подаци по постотку стакла

Удеостакл

Јединична пластична деформација εpl – обрађени подаци

Основни мат. I прер. II прер. III прер. IV прер. V прер. VI прер.

0% - - - - - - -

5% 5.5 .10-2 9.7 .10-2 10.9 .10-2 11.8 .10-2 12.1 .10-2 14.7 .10-2 15.8.10-2

10% 3.8.10-2 5.7 .10-2 6.3 .10-2 7.1 .10-2 7.2 .10-2 8.7 .10-2 9.4 .10-2

15% 3.3 .10-2 4.3 .10-2 4.8 .10-2 5.6 .10-2 5.6 .10-2 6.7 .10-2 7.2 .10-2

20% 3 .10-2 3.6 .10-2 4 .10-2 4.8.10-2 4.8 .10-2 5.7 .10-2 6.2 .10-2

25% 2.9 .10-2 3.2 .10-2 3.6 .10-2 4.3 .10-2 4.3.10-2 5.1 .10-2 5.5 .10-2

30% 2.8 .10-2 3 .10-2 3.2.10-2 4 .10-2 4 .10-2 4.7 .10-2 5.1.10-2

Табела 4. Образац промјене јединичнe пластичне деформације и коефицијенти

Циклус прераде

Коефицијенти Коеф. крив корел. Ср. кв. одст.

a(s) b(s) r2 σ2

Осн. мат. 0.022141776 0.16340071 0.8013962 8.69167 .10-5

I прер. 0.015977423 0.40673308 0.95503102 0.000537

II прер. 0.017131962 0.46057154 0.98423566 0.000691

III прер. 0.024182692 0.47019231 0.92394631 0.000715

IV прер. 0.023365385 0.49038462 0.9247408 0.000775

V прер. 0.026313962 0.60577154 0.98920648 0.001178

VI прер. 0.029438962 0.64327154 0.9617826 0.001352

Табела 5. Обрасци промјене коефицијенатаOбрасци промјене коефицијената а(s) и b(s)

a s Aa Ba s Ca s Da s Ea s2 3 4$ $ $ $= + + + +^ hb s Ab Bb s Cb s Db s Eb s2 3 4$ $ $ $= + + + +^ h

А B C D K

a(s) 0.022192275 -0.014728379 0.010245164 -0.0022710325 0.00016778795

b(s) 0.16185143 0.42769392 -0.22177929 0.047673011 -0.0033916878

Коефицијент криволинијске корелације - r2

Средње квадратно одступање - σ2

a(s) 0.95098748 1.96149•10-5

b(s) 0.99650165 0.005995


По графичким и табеларним приказима јасно се види да јединична пластична деформација код краткотрајног растућег оптерећења на затезање расте кроз циклусе прераде. Tе да опада са додавањем стакленог праха основном материјалу. Највећи пад се појављује између 5% и 10% додатка стакленог праха, нешто блажи у интервалу 10% до 15% додатка стакленог праха, те скоро линеаран, благ пад даље до 30% удјела стакленог праха. Функција кроз циклусе прераде спорије расте са већим дефинисаним садржајем стакленог праха у основном материјалу.

Промјене функције εpl = f(s,x) релативно једноставни математички обрасци (1) и (2) описују са задовољавајућом тачношћу.

5. ЗАКЉУЧАКНа основу експерименталних истраживања и

спроведених и анализа, закључује се следеће:Композитни материјал, полипропилен са додатком до

30% масеног удјела стакленог праха, показује стабилну промену механичких својстава. Анализом се дошло до релативно једноставних израза, за израчунавање јединичне

пластичне деформације.Композитни материјали обрађени у истрази могу

се више пута прерађивати, без раздвајања компоненти. Резултати истраживања су показали да вишеструка прерада материјала не утиче значајно на промјену посматране механичке особине.

На основу извршених анализа, изведени су аналитички који омогућавају израчунавање јединичне пластичне деформације у фунцији процентуалног удјела стакленог праха, кроз циклусе прераде.

Литература[1] Јањуш, З., Поузданост употребе рециклираног термопласта, Магистарски рад, Машински факултет, Бања Лука, 2006.[2] Cavalieri, F., Padella, F., Development of composite mate-rials by mechanochemical treatment of post-consumer plastic waste, Waste Management 22, (2002), 913–916[3] Bullions, T.A., Hoffman, D., Gillespie, R.A., Price-O Brien, J., Loos, A.C., Contributions of feather fibers and vari-ous cellulose fibers to the mechanical properties of polypro-pylene matrix composites, Composites Science and Technol-ogy 66, (2006), 102–114[4] Huda, S., Yang, Y., Composites from ground chicken quill and polypropylene, Composites Science and Technology 68, (2008), 790–798[5] Alcock, B. , Cabrera, N.O., Barkoula, N.-M., Wang, Z., Peijs, T., The effect of temperature and strain rate on the im-pact performance of recyclable all-polypropylene composites, Composites: Part B 39, (2008), 537–547[6] Јањуш, З., Управљање рециклабилним материјалима из чврстог комуналног отпада, Докторска досертација, Машински факултет, Београд, 2012.


Приказ промјене εpl=f(x)Слика 3.

Приказ промјене εpl=f(s)Слика 4.Аутор

Зоран ЈањушГрадска управа Бања Лука, Одјељење комуналне полиције, Бања Лука[email protected]

Александар ПетровићУниверзитет у Београду, Машински факултет, Катедра за процесну технику[email protected]

Александар ЈововићУниверзитет у Београду, Машински факултет, Катедра за процесну технику[email protected]

Радица Прокић-ЦветковићУниверзитет у Београду, Машински факултет, Катедра за процесну технику[email protected]


(1957-59 = 100) Oct ‘13 pre Sept ‘13. Oct ‘12.CE INDEX CEPCI 567.7 567.3 575.4Equipment Опрема 686.6 686.2 698.2

Heat Exchanges and Tanks Размењивачи топлоте и резервоари 620.0 618.3 638.5Process Machinery Процесне машине 655.8 654.7 658.4Pipe, valves and fittings Цевоводи, вентили и фитинзи 8745 875.3 899.4Process Instruments Процесна инструментација 411.9 411.2 424.4Pumps and Compressions Пумпе и компресори 924.7 924.3 929.0Electrical equipment Електрична опрема 513.8 513.7 512.2Structural supports Носеће конструкције и остало 744.1 747.1 734.2

Construction Labor Радна снага 322.2 321.7 323.7Buildings Зграде 533.9 533.4 525.4Engineering Supervision Инжењеринг и надзор 325.6 324.6 327.9

Подаци су преузети из часописа Chemical Engineering. Најновије индексе можете погледати на http://www.che.com/pci/

Економски индикатори

Економски индикаториПТ


Дипломирали, докториралиПТ

Дипломски рад, М.Сц. рад

Кандидат: Дарко Кљајић

Предмет: Гориви, технички и медицински гасови

Назив теме: Идејно решење главне мерно-регулационе станице максималног капацитета 10000 m3/h природног гаса

Ментор: В. проф. др Дејан Радић

Датум одбране: 23.09.2013. године

Приказ дипломског рада:

У овом дипломском раду су приказане основне карактеристике природног гаса као што су састав, запремина, густина, релативна густина гаса, топлотна моћ... Дате су и основне предности природног гаса као енергента и као горива које повећава економичност многих индустријских и технолошких процеса уз мање загађење околине. А као мана се може издвојити свакако опасност од експлозија.

Приказани су процеси пречишћавања природног гаса од гасног налазишта (бушотине) до система за транспорт. Процес почиње на самом гасном пољу (који неће бити описан у овом раду, јер сувише одступа од теме рада) који се наставља у постројењу за пречишћавање природног гаса, где гас прво пролази кроз пријем гаса где се обавља почетна сепарација гас-течност (вода и чврсте материје се обрађују за одлагање док се течни угљоводоници обрађују у даљим процесима). Обавља се третирање гаса ради редуковања тзв. киселих гасова до дозвољених вредности. Процес се наставља дехидратацијом у коме се из гаса издваја преостала вода, да би се смањила оштећења цевовода и припремио гас за следеће процесе који се обављају на криогеним температурама.

Да би се добио природни гас одговарајуће топлотне моћи, потребно је издвојити фракције виших угљоводоника у процесу секундарног издвајања. Издвајање се врши у уређајима који се зову деметанизатори и стабилизатори, а издвајање се може обављати у процесима апсорпције уљима, адсорпције на молекуларним ситима са зеолитима и мембранском сепарацијом. Приликом пречишћавања природног гаса, издвајају се и гасови који се могу искористити у индустрији (азот, хелијум, кисеоник, жива, радон, арсен...)

У свим фазама, од налазишта, преко постројења за његово пречишћавање, до линија за транспорт и складиштење, природни гас је под притиском. У раду су описане врсте компресорских станица које се генерално користе у индустријској производњи природног гаса. Као и шта би основна компресорска станица требала да садржи.

Описани су поступци утечњавања природног гаса, компримовања и поступци складиштења. Гас се утечњава и компримује јер се тиме знатно олакшава транспорт и складиштење. Утечњени природни гас се складишти у челичним резервоарима, резервоарима од пренапрегнутог бетона и у комбинованим резервоарима (комбинација челика и бетона). Складишта могу бити подземног и надземног типа. Док се компримовани природни гас складишти у исцрпљеним гасним налазиштима, изданима и подземним пећинама. Транспорт утечњеног и компримованог природног гаса се обавља камионима, цевоводима и поморским носачима (метанерима).

Приказан је детаљан опис главне мерно-регулационе станице, у којој се врши филтрирање, догревање, редукција притиска гаса са притиска у разделном гасоводу на захтевани притисак. Као и опис пратеће опреме и арматуре која се састоји од регулационих и сигурносних уређаја, запорних уређаја, филтра за гас, мерне и контролне опреме, загрејача гаса. Током описа извршена је и подела опреме и анализиран је рад сваког елемента понаособ.

Представљен је део процеса израде пројекта дволинијске главне мерно-регулационе станице за природни гас топлотне моћи 33340 kJ/m3, који се односи на прорачун материјалног и топлотног биланса ГМРС капацитета 10.000 m3⁄h, улазног максималног притиска 50 bar и минималног 20 bar, излазног максималног притиска 12 bar и минималног 6 bar, улазне температуре 5 °С као и избор и димензионисање опреме.

Катедра за процесну техникуМодул за процесну технику и заштиту животне средине


Дипломирали, докторирали ПТКатедра за процесну технику

Модул за процесну технику и заштиту животне средине

Материјални биланс се односи на максимални капацитет главне мерно-регулационе станице тј. на захтеве потрошача, прорачун потребне количине воде (4,95 m3/h) и гаса за догревање (12,86 m3/h). Док се топлотни биланс односи на прорачун потребне количине топлоте за догревање гаса (од почетних 5 °С до 8 °С), избор размењивача топлоте на основу прорачунате вредности снаге размењивача од 108 kW и избор котлова за усвојену снагу размењивача топлоте, за догревање гаса, укупне снаге 112 kW (4 котла по 28 kW).

Приликом избора и димензионисања опреме, извршен је прорачун пречника цеви улазног гасовода DN100 према API 5L стандарду, прорачун излазне деонице гасовода DN200 према EN 10220 стандарду, деонице гасовода ка котларници за догревање гаса DN32 према EN10220. Усвојен је регулатор притиска са пилотом и са сигурносно блокадним вентилом који одговара датом опсегу излазног притиска. Прорачунат је одушни вентил сигурности како на регулационој линији (DN15, PN16), тако у подстаници за котларницу (DN15, PN16). Изабрани су одговарајући мерачи протока. Турбински мерач протока за максималну (зимску) потрошњу гаса и ротациони мерач протока за смањену (летњу) потрошњу гаса.

Да би се гас загрејао до одређене температуре, извршен je прорачун и димензионисање цевовода грејних флуида (прорачуном је добијено да је цевовод DN40), потребне количине грејног флуида (4,95 m3/h) и изабран је одговарајући затворени експанзиони суд запремине 8 l. Уколико је потребно, врши се и прорачун вентилације котларнице у зависности од врсте котлова који се користе, мада у овом случају, тај прорачун није потребан јер котлови не зависе од ваздуха у унутрашњости котларнице, већ узимају ваздух споља.

Kључне речи:



Дипломски рад

Кандидат: Сами Ал Атарји

Предмет: Заштита животне средине

Назив теме: Одређивање емисија из малих постројења за сагоревање – пећи на дрва

Ментор: проф. др Александар Јововић, дипл. инж. маш.

Датум одбране: 26.09.2013


Како се свет суочава са све мањим резервама нафте и гаса, то се коришћење биомасе у циљу добијања енергије све више намеће. Намера је да до 2020. године учешће обновљивих извора енергије, међу које се убраја и биомаса, достигне 20 %. У том смислу, у наредним годинама очекује се све већа примена малих постројења за сагоревање чврстих горива. Међутим, ова постројења означена су као главни узрочници загађења ваздуха. Само зими, сагоревање биомасе у Европи узрокује 50 до 70 % укупног загађења ваздуха угљеником. Стога, проблем који се тиче смањења емисија из малих постројења за сагоревање чврстог горива добија на важности.

Овај рад, чија је тема одређивање емисија код малих постројења за сагоревање чврстог горива конципиран је на следећи начин. Тема је обрађена кроз два дела, општи и практични. Општи део чине четири поглавља. Општи део бави се појмом, капацитетом, подручјем примене и класификацијом малих постројења за сагоревање чврстог горива, граничним вредностима емисија код поменутих постројења, као и методама испитивања емисије чврстих честица. Последње поглавље општег дела даје опис и упутство за коришћење пећи на дрва „Арина“, коју производи Индустријски комбинат „Гуча“, а на којој је вршено мерење емисије чврстих честица. Практични део се такође састоји из четири поглавља, испитивања извора емисије, резултата испитивања, топлотног (енергетског) биланса пећи на дрва „Арина“, спроведеног у циљу одређивања степена корисности и топлотне снаге пећи, и дискусије резултата испитивања.

И поред тога што је у овом раду акценат стављен на мерењу емисије чврстих честица, у овом делу је извршено поређење и других перформанси пећи (степена корисности пећи и емисије угљен-моноксида) са граничним вредностима ових перформанси дефинисаним разним стандардима, прописима и потврдама квалитета уређаја са становишта заштите животне средине, а у циљу оцене квалитета пећи.

Прво узорковање чврстих честица спроведено по изокинетичкој методи, за коју се током испитивања показало да због тешког остваривања изокинетичких услова и дисконтинуалног рада пећи, не даје задовољавајуће резултате, прешло се на аустријско-немачку методу по којој су обављена наредна два узорковања. Поред препорука узетих из аустријско-немачке методе, а описане у студији која се бави малим постројењима за сагоревање чврстог горива, коришћене си и препоруке из стандарда SRPS EN 13240:2011. Одређивање састава димних гасова укључује одређивање концентрације угљен-моноксида, угљен-диоксида, азотних оксида, сумпор-диоксида и кисеоника у сувим димним гасовима. Без обзира што српски прописи не дефинишу граничне вредности ових загађујућих материја за мала постројења за сагоревање чврстог горива топлотне снаге мање од 50 kW, концентрација угњен-моноксида у сувим димним гасовима при референтном запреминском уделу кисеоника је битна да се одреди јер су граничне вредности ове величине дефинисане и примењеним стандардом SRPS EN 13240:2011 и бројним европским прописима. Концентрација угљен-моноксида као и концентрација угљен-диоксида у сувим димним гасовима су величине које фигуришу у једначинама топлотног биланса који се спроводи у циљу одређивања степена корисности топлоте грејног уређаја. Поступак испитивања емисије чврстих честица и састава димних гасова детаљно је описан у 6. поглављу дипломског рада.

Уколико се занемаре резултати првог узорковања из претходно наведених разлога, релевантна вредност емисије чврстих честица износи 52,2 mg/m3 и задовољава европске прописе. Релевантна вредност емисије угљен-моноксида износи 0,091 mg/m3 и задовољава већину европских прописа, као и примењени стандард SRPS EN 13240:2011 (задовољава другу класу емисије угљен-моноксида по овом стандарду). Релевантна вредност степена корисности топлоте износи 69% и припада другој класи степена корисности по стандарду SRPS EN 13240:2011, и задовољава одређен број европских прописа.






Кандидат: Немања Вучићевић

Предмет: Сушаре

Назив теме: Идејно решење опреме за сушење дрвених комада, капацитета 3960 комада на дан

Ментор: Проф.др. Александар Јововић



Тема дипломског рада је идејно решење опреме за потребе сушаре која се користи за процес сушења комада од изузетно лаког дрвета. Циљ сушења је да се побољшају услови накнадне обраде, бојења и лепљења дрвета, како би се као коначан производ користио у виду лајсни различитих профила за ламинат и паркет, као и лајсни за столарију и сликарских лајсни.

На почетку рада приказане су опште информације могућностима коришћења биомасе као горива, карактеристикама, примени, подели, предностима и недостацима, а дат је и кратак приказ преглед прописа из области заштите ваздуха.

У другом делу је дата анализа могућег коришћења обновљих извора енергије ОИЕ (биомасе) у Србији, са освртом на могућност искоришћења енергетског потенцијала биомасе као горива.

У трећем делу дипломског рада су анализиране технике за смањење емисије при сагоревању биомасе. Дата је подела могућих техника у виду табела и графика, када су одређене технике применљиве. Представљене су опште карактеристике процеса и опреме за контролу и смањење емисија из сагоревања биомасе као и побољшање ефикасности енергетских технологија у последњим годинама. Такође, укратко су приказани и процеси смањења емисија тешких метала при сагоревању других горива. Приказани су основни сценарији емисије гасова стаклене баште од стране енергетских индустрија.

У четвртом делу дипломског рада урађен је материјални и топлотни биланс процеса сушења.

У петом делу дато је идејно решење самог постројења са техничким описом уређаја и процеса који се у постројењу обавља. У циљу заштите самог постројења и простора у коме ће оно бити смештено (од запаљивости, експлозија, разних хаварија до којих може доћи), као и захтева материјала који се суши, за агенс сушења изабран је ваздух, који је у циљу припреме сушен у слоју адсорбента, а затим загреван пре увођења у комору за сушење. Са друге стране, посебним увођењем ваздуха са пода сушаре, омогућено је сушење материјала природним током топлог ваздуха, чиме је остварена мала брзина агенса сушења а тиме омогућени услови за добијање квалитетне површине производа.




Кандидат: Далибор Мирковић


Назив теме: Идејно решење догоревања димних гасова из вишеетажне пећи за регенерацију гранулисаног активног угља капацитета 220kg/h применом техничког кисеоника

Ментор: В.проф.др Дејан Радић



Активни угаљ је најстарији материјал који се користи као адсорбент. Због својих особина нашао је примену у разним областима. Користи се за пречишћавање гасова, воде, у медицини итд. Једна од најчешћих примена активног угља је у постројењима за пречишћавање воде за пиће. У овим постројењима активни угаљ се користи за издвајање растворених органских материја у води. Важна ваза приликом коришћења активног угља је фаза његове регенерације. Циљ регенерације је да се засићеном активном угљу врате адсорпциона својства у што већој мери.

У овом дипломском раду обрађена је проблематика догоревања димних гасова из вишеетажне пећи за

високотемпературску регенерацију гранулисаног активног угља применом техничког кисеоника. У првом поглављу дате су техничко-технолошке и експлоатационе карактеристике резервоара и испаривачко редукционе станице течног кисеоника. Дати су основни подаци о кисеонику, особине, начин добијања и примена кисеоника. Поред овог дат је преглед поделе цевовода за кисеоник као и материјала за израду цевовода и арматуре. Описан је систем за складиштење кисеоника у гасовитом и течном стању. Акценат је стављен на складиштење кисеоника у течном стању. Дат је пример једног резервоара за складиштење течног кисеоника где је описан процес складиштења и дистрибуције течног кисеоника из датог резервоара. У дистрибутивној мрежи кисеоника, за редукцију притиска који влада у резевоару на жељени притисак користи се редукциона станица. У овом поглављу дат је и кратак опис редуцкионе станице.

У другом поглављу дат је опис система за пречишћавање димних гасова из процеса регенерације гранулисаног активног угља. У кратком уводном делу дати су основни подаци о активном угљу. Описан је процес високотемпературске регенерације гранулисаног активног угља у вишеетажној пећи и дате су физичко-хемијске основе процеса регенерације. У састав димног гаса улазе четри емисије загађујућих материја: емисија органских материја, емисија чврстих честица, емисија метала и емисија киселих гасова. Највећи проблем представљају велике количине продуката непотпуног сагоревања. Количине продуката непотпуног сагоревања су у границама знатно изнад дозвољених. За сваку од емисија је описан поступак пречишћавања и уређаја који се користе. Дат је пример једног постројења за пречишћавање димних гасова и опис типичних кварова на систему.

У трећем поглављу описан је процес догоревања димних гасова. Догоревање гасова се обавља у коморама за догоревање. У овом поглављу дати су основни подаци о коморама за догоревање. За ову сврху користе се две врсте комора за догоревање, каталитичке коморе и коморе са директним контактом пламена и димног гаса. Дат је опис ових комора као и принцип њиховог рада. Ради итезивирања процеса оксидације продуката непотпуног сагоревања врши се обогаћење струје секундарног ваздуха за сагоревање са техничким кисеоником. У овом поглављу је описан поступак обогађења ваздуха за сагоревање. Извршена је подела поступка обогађења ваздуха за сагоревање у односу на ниво обогаћења.

У четвртом поглављу је урађен прорачун непотпуног сагоревања гасовитог горива у присуству водене паре и прорачун равнотежног састава продуката високотемпературске регенерације гранулисаног активног угља. На основу добијених података израчуната је потребна количина кисеоника за сагоревање продуката непотпуног сагоревања на основу чега је добијена вредност потребног нивоа обогаћења ваздуха за сагоревање. Урађен је материјални биланс коморе за догоревање.





У петом поглављу дат је опис постројења за регенерацију гранулисаног активног угља капацитета 220kg/h. Описан је ток гранулисаног активног угља кроз постројење за регенерацију као и ток димних гасова кроз систем за пречишћавање. Прорачуната је потребана количина кисеоника за обогаћење ваздуха за сагоревање за прериод од 10 дана и усвојен резервоар за складиштење кисеоника. Кисеоник се складишти у течном стању у вертикалном резервоару. Резервоар је опремљен свом потребном арматуром и цевоводима за његово пуњење и пражњење као и сигурносном опремом. За превођење кисеоника у гасовито стање користе се атмосферски испаривачи. За потребне количине кисеоника прорачунат је потребан број испаривача. Због ниских температура у зимским месецима неопходно је догревање гасовитог кисеоника. За догревање гасовитог кисеоника, у догрејач гасне фазе, поставља се електрогрејач снаге 600W. Редукција притиска се одвија у редукционој станици која је опремљена потребним сигурносним и мерним уређајима као и осталом потребном арматуром.





Кандидат: Милош Зорић

Предмет: Мерења и управљање у процесној индустрији

Назив теме: Пријемна испитивања котла на течно гориво топлотне снаге 50 MW

Ментор: В. проф. др Дејан Радић

Датум одбране: 18.11.2013.


Завршна фаза изградње котловских постројења обавезно обухвата гаранцијска (пријемна) испитивања. Основни циљ ових испитивања је доказивање гарантованих параметара постројења. Обим гаранција је део уговорних обавеза између инвеститора и извођача радова. Међутим, минимално се гарације морају односити на: максимални капацитет и гарантоване процесне параметре радног флуида на излазу из котлова, степен корисности котлова и стање емисије димних гасова.Тема овог дипломског рада су преглед свих потребних мерења у циљу доказивања гарантованих параметара према важећим стандардима, реализација испитивања котла на течно гориво капацитета 50 MW према дефинисаном плану мерења и обрада резултата мерења у циљу одређивања снаге котла, степена корисности и стања емисије димних гасова. Прво поглавље обухвата техничко-технолошки опис котловског постројења на течно гориво. У њему је описана главна улога котловског постројења, делови од којих се састоји процес, претварање односно предаја енергије горива при сагоревању напојној води, примена топлотне енергије. Описани су сви системи потребни за нормално функционисање котловског постројења и приказани кроз шеме за течно гориво и за котловска постројења која користе угаљ као гориво. Подела котлова је један део овог поглавља. Описани су системи за припрему воде, складиштење и припрему горива. Обухвата, такође, опис начина пуњења котла водом као и његово потпаљивање и одвођење продуката сагоревања. У овом поглављу приказан је детаљнији опис котла као главног дела котловског постројења, његови делови и њихова примена.

У другом поглављу дате су основне прорачунске једначине за израчунавање степена корисности применом директне и индиректне методе. Дат је преглед потребних мерења процесних величина за одређивање степена корисности котлова по директној, а затим и по индиректној методи. Неке од важних величина су:Директна метода мерења степена корисности заснива се на одређивању:

• Корисне топлотне снаге;• Нето укупног уноса топлоте (количина топлоте унета из неког спољашњег извора у ложиште на све друге

начине осим хемијском енергијом из горива, топлота добијена сагоревањем горива).

За индиректну методу одређују се сви губици који се јављају у котловима.

Поглавље три обухвата опис мерних уређаја и технике мерења.Описани су поступци мерења притиска, уређаји као што су манометри (хидраулички, механички, са мембраном и клипни) и њихов начин рада.Описани поступци мерења температуре (термопаровима, термоотпорницима и термометрима) и поступци мерења масе и масеног протока.

Четврто поглавље описује мерење и приказ резултата мерења пријемних испитивања котла на течно гориво снаге 50 MW. Дат је опис мерења и радних режима котла током испитивања. Мерења су рађена по стандарду SRPS EN 12952-15.





Пето поглавље обухвата обраду резултата мерења као и детаљан технички опис котла за који је вршено испитивање са основним радним параметрима. Прорачуном степена корисности директном методом добијено је:

Корисна топлотна снага QN = 53008 kWТермичка снага котла на улазу Q(N)ZF = 58403 kW

Прорачуном степена корисности индиректном методом добијено је:Губитак топлоте услед физичке топлоте димних гасова Q(N)G = 5363,31 kWГубитак топлоте услед непотпуног сагоревања QCO = 34.87 kW Губитак топлоте услед радијације и конвекције QRC = 182,019 kW

Обрађене су и мерне несигурности за обе методе. За радни режим 100 % оптерећења котла, коначне вредности степена корисности котла износе:

• По директној методи испитивања η(N)B = 90,76 ± 1,63 %

• По индиректној методи испитивањаη(N)B = 90,48 ± 0,33 %





Кандидат: Ђорђе Пантелић


Назив теме: Идејно решење градске гасификационе мреже капацитета 10000 m3/h

Ментор: В.проф.др Дејан Радић

Датум одбране: 23.12.2013.


Природни гас је витална компонента светске енергетике. Он спада у најчистија, најсигурнија и најкориснија горива доступна људима. Посматрано у односу на сва остала фосилна горива, употреба природног гаса производи најнижу количину угљен диоксида, што је битан допринос смањењу глобалне емисије CO2. Природни гас је најважнији фосилни енергетски извор. Он данас игра значајну улогу у светској енергетици, али ће та улога бити још важнија у наредних 50 година.Како је значај сталног снабдевања енергијом од виталне важности, то је учинило да и природни гас добије веома висок степен важности у нашем друштву и нашим животима.

Улога природног гаса у енергетском миксу је већ дуже време регионално питање, које је зависило од конвенционалних извора као и од актуелне инфраструктуре. Са развојем технологије, неконвенционални извори не само да постају доступни, већ и јефтинији, чиме је гас нашао своју намену.Употреба гаса све више постаје једна од најбољих опција за многе земље, посебно када се узме у обзир да је уреднија од употребе угља или нафте.

Комплетно искоришћење природног гаса, може се постићи не само његовим коришћењем као извора енергије, већ и производњом електричне енергије из гаса.

У овом дипломском раду су обрађене деонице дистрибутивне гасоводне мреже, њихови падови притисака и притисци у њиховим чворовима за деонице за које је претпостављено да имају највеће падове притисака. Рад је подељен у четири поглавља.

У првом поглављу описане су карактеристике природног гаса : специфична тежина гаса, фактор формирања запремине гаса, густина гаса, изотермна стишљивост гасова, вискозитет гаса и Вобеов број. Све карактеристике природног гаса су на основу одређених закона дефинисане одговарајућим једначинама.

У другом поглављу описане су методе које се користе у одређивању протока природног гаса. Метода која је детаљније описана у дипломском раду је метода мерења протока пригушницама. У кратком уводном делу дате су основне карактеристике и облици мерних пригушница.

Описани су мерачи који се користе као опрема за мерење протока природног гаса пригушницама. Њихов принцип рада је детаљно приказан на одговарајућим сликама. Описана је једначина мерне бленде као и фактори који у њој фигуришу. Такође су описани и запремински мерачи протока, њихове карактеристике и принцип рада.

У трећем поглављу дат је опис прорачунских процедура за димензионисање цевовода кружног попречног пресека за транспорт природног гаса, као и фактори који утичу на њих : Рејнолдсов број, фактор трења, фактори преноса и релативна храпавост, који су објашњени одговарајућим једначинама и графиконима. Детаљно су објашњене једначине : Вејмут, Пенхендл, Клајндинст и Реноар. Наведени су примери израчунавања протока у гасоводима за одговарајуће једначине. Описани су гасоводи променљивог пречника, паралелни гасоводи и сложени гасоводи који су објашњени одговарајућим сликама и примерима.





У четвртом поглављу извршен је прорачун дистрибутивне гасоводне мреже. За прорачун је коришћена једначина Реноар. Прорачун је вршен за четири деонице где је циљ био израчунавање падова притисака на свакој деоници, као и израчунавање притисака у сваком чвору. Коначни резултати гасодинамичког прорачуна дистрибутивне мреже приказани су табеларно и садрже : списак деоница са означеним улазним и излазним чворовима, усвојене пречнике деоница, дужине деоница, протоке кроз сваку деоницу, падове притисака кроз сваку деоницу и притиске у сваком чвору. На основу добијених вредности пада притиска по деоницама дошло се до закључка да је највећи пад притиска на деоници 1( N002 – E044) и да притисак гаса у најудаљенијој тачки E044 износи 2,2 bar, т.ј. већи је од захтеваног минималног притиска 1,5 bar.



1. Монографије из машинства

Милован Живковић и Ташко Манески ТЕРМОМЕХАНИЧКИ НАПОНИ ЦЕВОВОДА И ПОСУДА Цена: 750 дин.

Борис СлипчевићРАЗМЕЊИВАЧИ ТОПЛОТЕ(II издање)

Цена: 950 дин

Милан РикаловићДОБОШАСТИ РАЗМЕЊИВАЧИ ТОПЛОТЕ


Димитрије Вороњец и Ђорђе КозићВЛАЖАН ВАЗДУХ – ТЕРМОДИНАМИЧКЕ ОСОБИНЕ И ПРИМЕНА (IV издање)


Слободан ЋирићКОТЛАРНИЦЕ, ТОПЛОТНЕ МРЕЖЕ И ТОПЛОПРЕДАЈНЕ СТАНИЦЕ


Бранислав Тодоровић и Милица Милинковић-ЂапаРАЗВОД ВАЗДУХА У КЛИМАТИЗАЦИОНИМ СИСТЕМИМА (III издање)


Срђан РаичковићКОМПРЕСИБИЛНИ И МЕХАНИЧКИ ЗАПТИВАЧИ


Родољуб ВучетићЗДРАВЉЕ ЖИВОТНЕ СРЕДИНЕ & ПРОМЕНА КЛИМЕ


Стеван ШамшаловићТОПЛОТНА ПУМПА - Технологија одрживе производње енергије


2. Приручници из машинства

Бранислав Живковић и Зоран СтајићМАЛИ ТЕРМОТЕХНИЧКИ ПРИРУЧНИК


Светислав ЗарићПРИРУЧНИК ИЗ ИНДУСТРИЈСКЕ ПНЕУМАТИКЕ


Група аутораТЕХНОНИКА И ТЕХНОЛОГИЈА У ЗАШТИТИ ЖИВОТНЕ СРЕДИНЕ


Родољуб ВучетићПРИРУЧНИК О УРАВНОТЕЖАВАЊУ ЦЕВНИХ МРЕЖА У ГРЕЈАЊУ, ХЛАЂЕЊУ И КЛИМАТИЗАЦИЈИ


Стеван ШамшаловићТЕХНОЛОГИЈА ХЛАЂЕЊА И СМРЗАВАЊА ХРАНЕ


Небојша ГраховацПРИРУЧНИК ЗА ВЛАЖАН КОМПРИМОВАНИ ВАЗДУХ


Инжењерска библиотекаПТ


Живојин ПеришићВЕНТИЛАЦИЈА ПОРОДИЧНИХ И КОМЕРЦИЈАЛНИХ КУХИЊА


3. Приручници из електротехнике

Драган Вићовић & Зоран ХаџићЕЛЕКТРИЧНЕ ИНСТАЛАЦИЈЕ НИСКОГ НАПОНА


Драган Вићовић & Зоран ХаџићЗАШТИТА ОБЈЕКАТА ОД АТМОСФЕРСКОГ ПРАЖЊЕЊА


Љиљана Рашајски, Гојко Дотлић и Марија МрђановМАЛИ ЕЛЕКТРОЕНЕРГЕТСКИ ПРИРУЧНИК (МЕП) (IV издање, 2009)


4. Техничка регулатива из машинства, електротехнике и додирних дисциплина

ПРАВИЛНИЦИ ИЗ ЕЛЕКТРОЕНЕРГЕТИКЕПостројења, надземни водови, заштита од статичког електрицитета и од пожараПриредила Марија МрђановЦена: 700 дин

КАБЛОВИ, САМОНОСЕЋИ КАБЛОВИ, УЖАД И КРАТКИ СПОЈИзводи из техничких стандарда у електроенергетициПриредила Марија МрђановЦена: 900 дин

Миодраг ИсаиловићТЕХНИЧКИ ПРОПИСИ О ЗАШТИТИ ОДПОЖАРА И ЕКСПЛОЗИЈА (IV издање, 2007)


Драгана & Стеван ШамшаловићВОДИЧ КРОЗ СТАНДАРДЕ И ПРОПИСЕ О ГРЕЈАЊУ, ХЛАЂЕЊУ И КЛИМАТИЗАЦИЈИ


5. Остало

Надежда Митровић-Житко и Стеван ВукотићПРИРУЧНИК ЗА ПРИПРЕМУ ОПШТЕГ ДЕЛА СТРУЧНОГ ИСПИТА ЗА РАДНИКЕ ТЕХНИЧКИХ СТРУКА


НАУЧНО-ТЕХНИЧКИ ПЕТОЈЕЗИЧНИ РЕЧНИК (ГРЕЈАЊЕ, ХЛАЂЕЊЕ, КЛИМАТИЗАЦИЈА)


Инжењерска библиотека ПТ


ПРОЦЕСНА ТЕХНИКА - Smeits · 7 Војислав Генић Siemens IT Solutions and...

Documents

Transcript of ПРОЦЕСНА ТЕХНИКА - Smeits · 7 Војислав Генић Siemens IT Solutions and...