Download - PROCESNA 2013.GODINA 25. TEHNIKA - smeits.rs · PT Uvodnik Uvodnik Dragi čitaoci, D rugi broj časopisa Procesna tehnika sa zadovoljstvom najavljuje organizaciju 27. kongresa o pro

w w w.smeits . rs

Događaji

Procesing 2014

Tema broja

Iskorišćenje otpadnih materijala kao goriva

Hlađenje procesnih fluida pomoću vode i vazduha

ISSN 2217-2319

Aktuelno

TEHNIKABROJ 2 decembar 2013.GODINA 25.

PROCESNA

PROCESNATEHNIKA

broj 2, decembar 2013. godina 25.SADRŽAJ:

KOLUMNE

UVODNIK

PROCESING 2014

INŽENjERSKA KNjIŽARA

EKONOMSKI INDIKATORI

DIPLOMIRALI,

DOKTORIRALI

PROCESNA TEHNIKA decembar 2013. 3

TEMA BROJA

INŽENjERSKA PRAKSA

20 Ispitivanje podobnosti sagorevanja papirnog mulja u toplovodnom kotlu sa fluidizovanim slojem

26 Hlađenje procesnih fluida pomoću vode i vazduha

30 Rešavanje nekih problema pri trans-portu ulja u cevovodu koji prolazi kroz vodu u zimskim uslovima

10

14

Izdavač:Savez mašinskih i elektrotehničkih inženjera Srbije (SMEITS)Kneza Miloša 7a/II, 11000 Beograd

Glavni i odgovorni urednik:Dejan Radić

Saradnici:Aleksandar PetrovićIlija KovačevićDejan Radić

Tehnički urednik:Ivan Radetić

Web tim:Stevan Šamšalović

Za izdavača:Milovan Živković

[email protected]

Publikacija je besplatna.

Sadržaj publikacije je zaštićen.Korišćenje materijala je dozvoljeno isključivo uz saglas-nost autora.

Na osnovu mišljenja Ministarstva za nauku, tehnologije i razvoj Republike Srbije, broj 413-00-1468/2001-01 od 29. ok-tobra 2001, časopis “Procesna tehnika“ je oslobođen plaćanja poreza na promet roba na malo, kao publikacija od posebnog interesa za nauku.

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

BeogradBeogradBeogradBeogradBeogradBeogradBeogradSuboticaBeogradBeogradBeogradBeogradBeogradBeograd

CIP -- Katologizacija u publikaciji Narodna biblioteke Srbije, Beograd62PROCESNA tehnika: naučno-stručni časopis / glavni i odgovor-ni urednik Dejan Radić – God.1 br. 1 (septembar 1985) - . - Beo-grad (Kneza Miloša 7a/II) : Savez mašinskih i elektrotehničkih inženjera i tehničara Srbije, 1985 - (elektronska publikacija) – 27cmšestomesečno (jun i decembar)

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

36 Analiza promjene jedinične plastične deformacije polipropilena punjenog staklenim prahom

40 Ekonomska analiza procesnih postro-jenja – trend u 2013. godini

EKONOMSKI INDIKATORI

Automatic control for anaerobic fermentation processes. Application for pilot installation

Merenje zapreminskih udela sastava deponijskog gasa na deponiji u Novom Sadu

w w w.smeits . rs

Događaji

Procesing 2014

Tema broja

Iskorišćenje otpadnih materijala kao goriva


ISSN 2217-2319

Aktuelno

TEHNIKABROJ 2 decembar 2013.GODINA 25.

PROCESNA

UvodnikPT

Uvodnik

Dragi čitaoci,

Drugi broj časopisa Procesna tehnika sa zadovoljstvom najavljuje organizaciju 27. kongresa o pro-cesnom inženjerstvu PROCESING’14. Društvo za procesnu tehniku u okviru SMEITS-a je formiralo organizacioni odbor i naučno-stručni odbor kongresa PROCESING’14 .

Uz očiglednu želju organizatora da učešće na skupu uzme što veći broj stručnjaka iz oblasti procesne tehnike sa šireg područja regiona, ovaj put u naučno-stručni odbor kongresa PROCESING’14 su uključeni stručnjaci iz gotovo svih bivših republika, uglavnom zaposleni na vodećim mašinskim fakultetima u svojim državama koji imaju nastavne planove i programe iz oblasti procesnog inženjerstva. Predsed-nik (prof. dr Miroslav Stanojević) i zamenik predsednika (prof. dr Aleksandar Jovović) naučno-stručnog odbora, su kao i niz prethodnih godina, članova Katedre za procesnu tehniku Mašinskog fakulteta u Beogradu.

Aktivni učesnik, ali i organizator kongresa PROCESING’14, je i ove godine kompanija MESSER Tehno-gas AD, Beograd. MESSER Tehnogas AD, Beograd je generalni pokrovitelj kongresa ali preko svojih zaposlenih koji su delegirani u organizacionom odboru i aktivni učesnik u organizaciji. Na inicijativu predsednika organizacionog odbora kongresa PROCESING’14 g. Zorana Radibratovića, direktora novih primena i logistike kompanije MESSER Tehnogas AD, Beograd planira se da se ovogodišnji dvodnevni kongres održi u krugu fabrike MESSER Tehnogas AD u Beogradu, sa temama okruglog stola posvećenim primenama tehničkih gasova u industriji.

Grupa radovi selektirana za ovaj broj časopisa Procesna tehnika se bavi primenom otpadnih materi-jala u energetske svrhe. Dva rada za temu imaju proizvodnju deponijskog gasa (biogasa) iz biorazgra-dljivog organskog otpadnog materijala. Treći rad se bavi sagorevanjem papirnog otpadnog materijala u kotlovima. Prema tome, može se reći da je tema broja pretvaranje otpadnih materijala u energetski vredna goriva. Uz navedene radove u drugom broju časopisa Procesna tehnika za 2013. godinu pred-stavljena su još tri rada iz oblasti procesnog inženjerstva.

Časopis Procesna tehnika poziva zainteresovane autore da SMEITS-u dostave radove, bilo za ob-javljivanje u časopisu ili kao prijava za učešće na kongresu PROCESING’14. To će omogućiti da ove ak-tivnosti Društva za procesnu tehniku nastave sa radom.

S poštovanjem,dr Dejan Radić, v. prof.Glavni i odgovorni urednik

Dejan Radić, glavni i odgovorni urednik

Pristupnica u članstvo Saveza mašinskih i elektrotehničkih inženjera i tehničara Srbije (SMEITS)

Pristupnica Društvu za procesnu tehniku

4 decembar 2013. PROCESNA TEHNIKA

Procesna tehnikaPT

Br. Ime i prezime Preduzeće, adresa

1 Dejan Radić Mašinski fakultet Beograd, Kraljice Marije 16, Beograd

2 Miroslav Stanojević Mašinski fakultet Beograd, Kraljice Marije 16, Beograd

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

4 Radenko Rajić VIŠSS TEHNIKUM TAURUNUM, Nade Dimić 4, Zemun - Beograd

5 Ivan Radetić Pro-Ing, Zaplanjska 86, Beograd

Br. Ime i prezime Preduzeće, adresa

1 Aleksandar Dedić Šumarski fakultet Beograd, Kneza Višeslava 1, Beograd

2 Aleksandar Stanković SAGAX, Radoja Domanovića 16, Beograd

3 Blagoje Ćirković BET, Tadeuša Košćuška 55, Beograd

4 Bojan Nikolić JKP Beogradske elektrane, Savski nasip 11, Novi Beograd

5 Branislav Jaćimović Mašinski fakultet Beograd, Kraljice Marije 16, Beograd

6 Branko Živanović Naftna industrija Srbije, RN Pančevo, Spoljnostarčevačka 199, Pančevo

7 Vojislav Genić Siemens IT Solutions and Services

8 Goran Bogićević JKP Beogradske elektrane, Savski nasip 11, Novi Beograd

9 Goran Vujnović Aqua Interma Inženjering, Bulevar oslobođenja 337c, Beograd

10 Dejan Gazikalović FRIGOMEX, Mihaila Šolohova 66c, Beograd

11 Dejan Cvjetković CD System, Jovana Rajića 5b, Beograd

12 Dimitrije Đorđević Termoenergetika, V.J. 1/IV, Lučani

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

14 Dušan Elez ATM Control Beograd, Bulevar Mihajla Pupina 129, Novi Beograd

15 Zoran Bogdanović Pionir Beograd, Fabrika Subotica, Senćanski put 83, Subotica

16 Zoran Nikolić Messer Tehnogas, Banjički Put 62, Beograd

17 Ilija Kovačević Pro-Ing, Zaplanjska 86, Beograd

18 Ljubiša Vladić JKP Beogradske elektrane, Savski nasip 11, Novi Beograd

19 Marko Malović Messer Tehnogas, Banjički Put 62, Beograd

20 Mirko Ukropina SGS Beograd, Bože Janković 39, Beograd

21 Mihajlo Milovanović NESTLÉ ICE CREAM SRBIJA Beograd, Banovački put bb, Stara Pazova

22 Nebojša Pantić Messer Tehnogas, Banjički Put 62, Beograd

23 Nenad Petrović LABELPRO, Carice Milice 11, Beograd

24 Nenad Ćuprić Šumarski fakultet Beograd, Kneza Višeslava 1, Beograd

25 Predrag Milanović Institut za hemiju, tehnologiju i metalurgiju, Njegoševa 12, Beograd

26 Rade Milenković Paul Scherrer Institut, WBBA 203, 5232 Villigen-PSI, Switzerland

27 Radoje Raković Pro-Ing, Zaplanjska 86, Beograd

28 Saša Jakimov TRACO, Ljube Davidovića 55/6, Beograd

29 Srbislav Genić Mašinski fakultet Beograd, Kraljice Marije 16, Beograd

30 Suzana Mladenović Vatrosprem proizvodnja, Kumodraška 240, Beograd

Redakcioni odbor

Izdavački savet


Procesing 2014PT

Poštovane koleginice i kolege,

Ove godine održava se 27. međunarodni kongres o procesnom inženjerstvu – Procesing 2014, u orga-nizaciji SMEITS-a i Društva za procesnu tehniku. Prvi Procesing održan je još 1970. godine i ima tradiciju i kontinuitet okupljanja mašinskih inženjera, ali i inženjera tehnologije, građevinarstva, elektrotehnike,

rudarstva...Oblast procesne tehnike je zastupljena i kao usmerenje na Mašinskom fakultetu u Beogradu i drugim

mašinskim fakultetima u Srbiji, u Nišu, Kragujevcu, Novom Sadu.Mašinski inženjeri smera za procesnu tehniku rade u svim granama industrije, u energetici, rudarstvu,

komunalnom sektoru (vodovodima, toplanama).Osnovni ciljevi kongresa su inoviranje i proširivanje znanja inženjera u procesnoj industriji i podrška

istraživačima u predstavljanju ostvarenih rezultata istraživačkih projekata.Tematika Procesinga obuhvata osnovne procesne operacije – mehaničke, hidromehaničke, toplotne,

difuzione, hemijske i biohemijske, kao i procesna postrojenja i opremu (aparate i mašine).Program Procesinga 2014. obuhvata sledeće oblasti:• projektovanje i razvoj procesa i postrojenja procesne i drugih industrija;• konstruisanje mašina, aparata i uređaja;• pripremu i vođenje izgradnje i montaže industrijskih postrojenja;• industrijska i laboratorijska merenja;• ispitivanje i atestiranje materijala, proizvoda, mašina i aparata;• istraživanje i razvoj nove opreme i industrijskih sistema.

Ovaj dvodnevni kongres se održava u krugu fabrike Messer Tehnogas u Beogradu gde se istovremeno održava prezentacija novog sistema za nadzvučnu HVOP metalizaciju u radionici Castolab Messer Tehno-gasa i završiće se Konferencijom Društva za procesnu tehniku.

ORGANIZACIONI ODBORProcesinga 2014

27. međunarodni kongres o procesnom inženjerstvu Procesing ’14

Beograd

Generalni pokrovitelj


Procesing 2014 PT

Tematske oblasti

1 Tehnička regulativa i sistem kvaliteta

2 Procesne tehnologijeNaftna, hemijska i petrohemijska industrija; tehnički gasovi; prerada uglja; crna i obojena metalurgija i prerada nemetalnih minerala; industrija građevinskih materijala; farmaceutska industrija; prehrambena industrija; proizvodnja alkoholnih i be-zalkoholnih pića; duvanska industrija; proizvodnja stočne hrane; proizvodnja veštačkih đubriva i agrohemikalija; proizvodnja papira i celuloze; tekstilna industrija ; gumarska industrija; proizvodnja masti i ulja.

3 Projektovanje, izgradnja, eksploatacija i održavanje procesnih postrojenjaProjektovanje procesnih postrojenja; izgradnja procesnih postrojenja; puštanje u rad; sistemi automatskog upravljanja; eksp-loatacija i održavanje procesnih postrojenja; primena informacionih tehnologija.

4 Konstruisanje, izrada, ispitivanje i montaža procesne opremeKonstruisanje procesne opreme; zavarivanje; izrada i montaža procesne opreme; ispitivanje metodama bez razaranja; ispiti-vanje funkcionalnosti i bezbednosti.

5 Inženjerstvo životne sredine i održivi razvoj. Zaštita životne sredine, zaštita radne sredine, racionalno korišćenje energije, obnovljivi izvori energije.

6 Osnovne operacije, aparati i mašine u procesnoj industrijiToplotne, difuzione, mehaničke, hidromehaničke i biohemijske i hemijske operacije; aparati i mašine; pomoćne operacije i oprema (transport, skladištenje, pakovanje itd.).

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

Važni datumi i rokovi

Važne napomene

I na kraju...

Predlog teme rada i rezime (izvod) treba poslati organizatoru 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

rukopis bude pripremljen.Radove o prihvaćenim temama treba dostaviti organizatoru najkasnije do 9. maja 2014.

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 njego-vo izlaganje.

Svi učesnici kongresa dobiće sertifikat o svom učešću na kongresu, kao i zbornik rezimea radova i CD sa kompletnim materijalom skupa koji će imati svoj ISBN broj.

Potpuni program kongresa (drugu informaciju o kongresu), sa prijavom učešća, organizator će distri-buirati 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.


Tema brojaPT

U industrijskim razvijenim zemljama nastaje 300-400 kg smeća godišnje po osobi. Ovo smeće se skuplja i odlaže na bezbednim i sanitarnim deponijama, koje

podrazumevaju zaštitu podzemnih voda kao i zaštitu vazduha od prljavog i opasnog deponijskog gasa [1].

1. UVOD

Procesi koji doprinose formiranju deponijskog gasa su bakterijsko razgrađivanje, volatilizacija i hemijske reakcije. Najveći deo deponijskog gasa se formira bakterijskom razgrad-njom, bakterija koje su prirodno prisutne u samom otpadu, kao i od strane bakterija prisutnih u zemljištu koje se koristi za prekrivanje deponija. Komunalni otpad većim delom čini ot-pad organskog porekla u koji se ubraja hrana, baštenski otpad, otpad sa ulica, tekstil, drvni i papirni proizvodi. Deponijski gas može biti proizveden kada određene vrste otpada, odnosno jedinjenja nastala kao produkti razgradnje otpada, posebno or-ganska jedinjenja, promene stanje iz tečnog ili čvrstog u gaso-vito. Ovaj proces je poznat kao volatilizacija.

Deponijski gas, uključujući nemetanska organska jedin-jenja, može biti proizveden reakcijama određenih jedinjenja prisutnih u otpadu. Na primer, ako hlorni izbeljivač i amoni-jak dođu međusobno u kontakt sa deponijom tada se proizvodi amonijum hlorid (NH4Cl), gas koji nepovoljno utiče na odvi-janje procesa u deponiji. Na proces formiranja deponijskog gasa utiču brojni faktori: karakter otpada, kiseonik u deponiji, sadržaj vlage, temperatura i vreme kada je otpad odbačen.

U središtu deponije nastaje nadpritisak, pa deponijski gas prelazi u okolinu. Prosečan sastav deponijskog gasa je 35-60% metana, 37-50% ugljen-dioksida i u manjim količinama se mogu naći ugljen-monoksid, azot, vodonik-sulfid, fluor, hlor, aromatični ugljovodonici i drugi gasovi u tragovima [2].

2. KARASTERISTIKE OTPADA I SASTAV DEPONIJSKOG GASA

Bakterijskim aktivnostima generiše se deponijski gas. Rast količina generisanog gasa je povezan sa procentom organskog otpada u deponiji. Sa povećanjem procenta organskog otpada povećava se i količina generisanog gasa. Određene vrste or-ganskog otpada sadrže velike količine hranljivih sastojaka za bakterije: natrijum, kalijum, kalcijum i magnezijum, što prouz-rokuje veću aktivnost bakterija, a samim tim i veću količinu generisanog gasa. Određene vrste otpada sadrže jedinjenja

koja negativno utiču na aktivnost bakterija, uzrokujući sman-jenje generisanja gasa. U slučaju bakterija koje proizvode metan, štetno dejstvo predstavlja prisustvo soli u visokim kon-centracijama [2].

Kiseonik u deponiji. Produkcija metana počinje kada se sav kiseonik potroši. Što je više kiseonika u deponiji, to aerobne bakterije duže razlažu otpad. Ako je otpad samo delimično prekriven slojem zemlje ili se frekventno meša, biće prisutno više kiseonika, tako da će aerobne bakterije živeti duže i duži period će proizvoditi ugljen-dioksid i vodu. Ako je otpad kom-paktan, proizvodnja metana će početi ranije, odnosno čim an-aerobne bakterije zamene aerobne bakterije. Anaerobne bak-terije počinju proizvodnju tek kada aerobne bakterije potroše kiseonik, tako da bi bilo kakvo prisustvo kiseonika u deponiji dovelo do usporenja produkcije metana. Promene atmosfer-skog pritiska mogu takođe da utiču da se kiseonik iz okoline nađe u deponiji [2].

Vlažnost. Prisustvo određene količine vode u deponiji povećava produkciju gasa, jer vlaga podstiče razvoj bakteri-ja i transport hranljivih sastojaka do svih delova deponije. Sadržaj vlage od 40% i više, dovodi do maksimalne produk-cije gasa. Kompaktnost otpada utiče na smanjenje produkcije gasa jer je povećana gustina deponije i smanjena infiltracija vode u sve slojeve otpada. Proizvodnja gasa je veća u slučaju jakih padavina i ako su prisutni propusni pokrovni slojevi koji omogućavaju dovod dodatnih količina vode u deponiju [2].

Temperatura. Temperatura povećava bakterijsku aktivnost, što direktno ima za posledicu povećanje produkcije gasa. Sa druge strane, niske temperature inhibiraju bakterijsku ak-tivnost, tako da drastično pada ukoliko je temperatura ispod 10 °C. Vremenske promene imaju značajan uticaj na plitke de-ponije, zato što bakterije nisu izolovane u odnosu na temper-aturne promene kao što je to slučaj sa dubokim deponijama gde debeli slojevi zemljišta pokrivaju otpad. U pokrivenoj deponiji se održava stabilna temperatura, što dovodi do povećanja produkcije gasa. Bakterijska aktivnost oslobađa toplotu, stabilišući temperaturu deponije između 25 i 45 °C, međutim u nekim deponijama je registrovana pojava temperature i do 70 °C. Više temperature stvaraju povoljne uslove za volatilizaciju i hemijske reakcije [2].

Starost otpada. Otpad koji je kasnije deponovan će generi-sati više gasa od onog koji je na deponiji duže vreme. Deponi-je obično generišu značajne količine gasa između jedne i tri

Merenje zapreminskih udela sastava deponijskog gasa na deponiji u Novom Sadu

S. Đurić, S. Brankov, T. Kosanić, M. Ćeranić, R. Božičković, M. Milotić


godine. Maksimumi generisanja gasa su u periodu od pet do sedam godina, nakon što je otpad odložen na deponiju. Nakon 20 godina po deponovanju, generisanje deponijskog gasa je minimalno i u tragovima, dok se manje količine gasa mogu ge-nerisati i posle pedeset godina. Različiti delovi deponije mogu biti u različitim fazama dekompozicije otpada, što zavisi od starosti otpada . Postoji nekoliko različitih literaturnih izvora sastava deponijskog gasa, ali se oni razlikuju neznatno i prika-zani su u tabeli 1.

3. MERENjE SASTAVA DEPONIJSKOG GASA

Kontrolom deponijskog gasa utvrđen je sastav deponijskog gasa i njihov uticaj na životnu sredinu. Metoda merenja je in-situ, tj. obavlja se na terenu. Merenje sastava deponijskog gasa je obavljeno na deponiji u Novom Sadu gde su merenja vršena na tri mesta deponije S1, S2 i S3. Merenje sastava gasa se obavlja četiri puta godišnje. Način merenja se sastoji u tome da se sonda ubaci u unutrašnjost biotrna na dubinu od 2m u tra-janju od 3 minuta, gas prolazi kroz senzor i očitava se srednja vrednost zapreminskih udela. Aparat memoriše podatke sve dok ih sami ne obrišemo.

Merenje je izvršeno pomoću uredaja za gasnu analizu „GEM TM 2000 Plus” proizvođača „Geotech Environmen-tal Equipment, Inc, Denver, Colorado, specijalizovanog za proizvodnju aparature za ekstrakciju i analizu deponijskih gasova. „ GEM TM 2000 Plus” je posebno dizajniran, sa ciljem da se upotrebljava u svrhu praćenja stanja deponijskog gasa na biotrnovima i drugim sistemima za ekstrakciju de-ponijskog gasa. Navedeni uređaj je projekovan za merenje zapreminskih koncentracija sledećih gasova (CH4, CO, CO2, H2S, O3), kao i za merenje temperature i atmosferskog pri-tiska.

Aparat za gasnu analizu korišćen pri merenju deponijskog gasa prikazan je na slici1.

Rezultati merenja zapreminskih udela deponijskog gasa na deponiji u Novom Sadu prikazani su u tabeli 2. Iz tabele 2. može se uočiti da su zapreminski udeli metana na mestu merenja na deponiji (mesto S1) (srednja vrednost metana iznosi 7.82%) niži je od vrednosti metana mereni na mestima deponije S2 i S3 (srednja vrednost iznosi 8.66% i 29.13% re-spektivno). Takav trend uočen je i za zapreminski udeo H2S.

4. ZAKLjUČAK

Merenjem koncentracija (zapreminskih udela) sastava de-ponijskog gasa na deponiji u Novom Sadu može se zaključiti:

1. Na mestu deponije S1 srednje vrednosti izmerenih kon-

Tema broja PT

Tabela1. Sastav deponijskog gasa [2]

KomponentaZapreminski

udeo [%] Karakteristike gasa

Metan (CH4) 45 ÷ 60Metan je gas bez boje i mirisa.

Deponije su najveći izvori emisija metana.

Ugljen-dioksid (CO2) 40 ÷ 60

Ugljen - dioksid se nalazi u atmosferi u malim zapreminskim

udelima (0,02%). Bezbojan je, bez mirisa i malo kiseo.

Azot (N2) 2 ÷ 5Zapreminski udeo mu je 79% u atmosferi, bez mirisa, ukusa

i boje.

Kiseonik (O2) 0,1 ÷ 1 Kiseonik reprezentuje 21% at-mosfere, bez mirisa, ukusa i boje.

Amonijak (NH3) 0,1 ÷ 1 Amonijak je bezbojan gas sa oštrim mirisom.

Nemetanska organska jedinjenja 0,01÷ 0,6

Nemetanska organska jedin-jenja nalaze se u prirodi ili se

mogu veštački sintetizovati. Ova jedinjenja najčešća su prisutna

na deponiji i to: akrilo-nitriti, etil-benzen, heksan, metil-etil-

keton, tetra-hlor-etilen, tolueni, tri-hlor-etilen, vinil-hloridi i

ksilen.

Sulfidi 0 ÷ 1

Sulfidi (vodonik sulfid, dimetil sulfid, merkaptani) su gasovi

prisutni u prirodi koji daju de-poniji neprijatan miris pokvar-

enih jaja.

Vodonik (H2) 0 ÷ 0,2 Vodonik je gas bez boje i mirisa.

Uglen-monoksid (CO) 0 ÷ 0,2Ugljen - monoksid je gas

bez mirisa, boje i koji je vrlo toksičan.

GEM TM 2000 Plus - aparat za gasnu analizu [3]Slika 1.


centracija gasa iznose: φCH4=7.82%, φCO2=4.83%, φO2=13.97%, φCO=3.9 ppm, φH2S=0.4 ppm

2. Na mestu deponije S2 srednje izmerene vrednosti kon-centracija gasa iznose:

φCH4=8,66%, φCO2=5.07%, φO2=15.38%, φCO=0.8 ppm, φH2S=0.8 ppm

3. Na mestu deponije S3 srednje izmerene vrednosti kon-centracija gasa iznose:

φCH4=29,13%, φCO2=20.24%, φO2=9.18%, φCO=1.4 ppm, φH2S=28.7 ppm

Može se uočiti da na mestu deponije S1 zapreminski udeli metana su niži od zapreminskih udela metana na mes-tima deponije S2 i S3, a to se moglo i očekivati s obzirom da se na mestu deponije S1 nalazi ranije deponovan otpad. Na poljima deponije S2 i S3 pored značajne koncentracije metana izmerene su i povišene koncentracije H2S koje na pojedinim biotrnovima iznose i do 163 ppm. U narednom periodu neo-phodno je praćenje koncentracije H2S pre svega na polju de-

ponije S3 kako bi se utvrdio dalji trend koncentracije ovog toksičnog jedinjenja i njihov uticaj na životnu sredinu.

LITERATURA[1] Jovičić, N., Marinković, P., Upravljanje otpadom, Mašinski Fakultet, Kragujevac, 2011.[2] Vujić, G., Martinov, M., … , Studija mogućnosti korišćenja komunalnog otpada u energetske svrhe (Waste to Energy) na teritoriji Autonomne Pokrajine Vojvodine i Repub-like Srbije, Pokrajinski sekretarijat za energetiku i mineralne sirovine Autonomne Pokrajine Vojvodine, Fakultet tehničkih nauka,Departman za inženjerstvo zaštite životne sredine, Novi Sad, oktobar, 2008.[3] GEM TM 2000 Plus, Gas Analyzer & Extraction Moni-tor, Operation Manual, Copyright 2003 By Landtec, Denver, Colorado

Tabela 2. Rezultati merenja zapreminskih udela sastava deponijskog gasa na mestima deponije S1, S2 i S3 u Novom Sadu [2]

Oznaka biotrna Datum merenjaZapreminski udeo

Atmosferski priti-sak [Pa]

Zapreminski udeoTemperatura

[°C]CH4 [%] CO2[%] O2 [%] CO [ppm]

H2S[ppm] H2 [ppm]

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Tema brojaPT


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.

Tema brojaPT



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.

Tema broja PT

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

Tema brojaPT


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.

AutoriAdrian 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]

Tema broja PT


Ispitivanje podobnosti sagorevanja papirnog muljau toplovodnom kotlu sa fluidizovanim slojem

Milica Mladenović, Dragoljub Dakić, Stevan Nemoda, Aleksandar Erić, Milijana Paprika, Dejan Đurović, Branislav Repić

Tema brojaPT


Sa tačkе glеdišta potrеba za uklanjanjеm otpadnih i nеpotrеbnih matеrija iz procеsa proizvodnjе, privrеda Srbijе iskazujе urgеntnu potrеbu za uklanjanjеm/

iskorišćеnjеm višе vrsta otpadnih matеrijala u kojе spada i otpad iz proizvodnjе papira i cеluloznе industrijе. Prеdmеt ovog rada jе sagorеvanjе papirnog mulja iz tеhnologijе prеradе rеciklažnog papira u fluidizovanom sloju (FS) uz iskorišćеnjе еnеrgеtskih еfеkata, a u skladu sa normama o zaštiti životnе srеdinе. Tеhnologija sagorеvanja u FS jе prеporučеna od ЕU za sagorеvanjе otpadnih matеrija [1, 2], zbog svojе vеlikе tеrmičkе inеrtnosti i uobičajеnе tеmpеraturе sagorеvanja (≈850°C) - optimalnе sa aspеkta smanjеnе еmisijе NOx–a u dimnim gasovima, kao i еfikasnosti odsumporavanja krеčnjakom u samom ložištu [3], kada jе to nеophodno.

1. UVOD

Laboratorija za tеrmotеhniku i еnеrgеtiku INN “Vinča” duži niz godina sе bavi proučavanjеm fеnomеna sagorеvanja u fluidizovanom sloju i razvojеm ložišta i kotlova sa ovim načinom sagorеvanja [4-8]. Radi dobijanja pouzdanijih projеktnih paramеtara rеalnih postrojеnja izgrađеn jе indus-trijski FS dеmo-kotao na komе ćе sе, porеd sagorеvanja pa-pirnog mulja ubudućе ispitivati paramеtri sagorеvanja i dru-gih nеkonvеncijalnih otpadnih goriva.

2. ЕKSPЕRIMЕNT

2.1. Opis toplovodnog kotla za sagorеvanjе nеkonvеncionalnih goriva

Kotao jе vеrtikalnе konstrukcijе (slika 1), snagе ≈500 kW, sa radnim rеžimom 90/65°C. Prеčnik ložišta dеmo- industri-jskog postrojеnja jе mogućе podеšavati u zavisnosti od toga da li sе procеs sagorеvanja izvodi sa ili bеz hlađеnja FS, što zavisi od toplotnе moći ispitivanog goriva. Pri sagorеvanju matеrija malе toplotnе moći, kao u slučaju еkspеrimеnata sagorеvanja papirnog mulja, ložištе sе izolujе, pa sе procеs sagorеvanja u FS odvija u adijabatskim uslovima. Dim-ni gasovi nakon dogorеvanja u prostoru iznad FS ulazе u vеrtikalnе cеvi prvе i drugе „promajе“ uronjеnе u vodеni omotač kotla (hladnjak dimnih gasova). Pri prеlasku iz prvе (pozicija 4 sa sl.1.) u drugu promaju (poz. 5), dеo čеstica lеtеćеg pеpеla/inеrtnog matеrijala sloja sе, uslеd inеrcijе odvaja iz strujе dimnih gasova, a na izlazu iz cеvi drugе

promajе, u sеparatoru čеstica-ciklonu (poz. 11 sa sl. 2).

Lеgеnda1. Sabirnik sa vodеnim hlađеnjеm za odvođеnjе pеpеla i

inеrtnog matеrijala sloja,2. Sabirna komora distributora vazduha za fluidizaciju,3. Pеčurkе distributora vazduha,4. Cеvi prvе promajе dimnih gasova,5. Cеvi drugе promajе dimnih gasova,6. Kosi uvodnici za pnеumatsko doziranjе u sloj,7. Kosi uvodnik za doziranjе na sloj,8. Kеramičkе cеvi za smеštaj tеrmoparova za akviziciju

tеmpеraturе u i iznad sloja,9. Horizontalni uvodnik za doziranjе čvrstog goriva u

sloj,10. Prеlivna cеv za odvođеnjе pеpеla iz sloja,11. Sabirni dimni kanal,12. Izlaz vodе iz kotla.

U slučaju sagorеvanja matеrija sa višom toplot-nom moći vrši sе hlađеnjе FS kako bi sе sprеčilе visokе tеmpеraturе nеpovoljnе sa stanovišta rеdukcijе NOx-a

Skica kotla sa fluidizovanim slojеm sa pozicijamaSlika 1.

Tema broja PT


i za odsumporavanjе u samom sloju. Iz iskustava ra-nijih еkspеrimеntalnih ispitivanja najpogodnijе radnе tеmpеraturе FS su onе bliskе tеmpеraturi od 850°C [9]. Kotao omogućava еkspеrimеntе sa doziranjеm u (sl. 1., poz. 6 i 9) i na sloj (sl. 1, poz. 7), kako tеčnog tako i čvrstog goriva. Na sloj sе matеrijal dozira mеhaničkim dozatorom i gravitacionim uvođеnjеm goriva, što jе slučaj kod еkspеrimеnata sagorеvanja papirnog mulja. Doziranjе u sloj sе vrši pnеumatskim transportom. Šеmatski prikaz instalacijе sa industrijskim FS dеmo-kotlom, sa naznačеnim mеrnim mеstima (2, 14 i 15) i sistеmom za startovanjе kotla gasom (16 i 17) dat jе na slici 2. Papirni mulj jе doziran na sloj pomoću spеcifičnog sistеma za doziranjе, sastavljеnog od konusnog uvodnika i pužnog dozatora (slika 3) sa frеkvеntnom rеgulacijom broja obrtaja.

1. Duvaljka za primarni vazduh,2. Mеrač protoka vazduha,3. Vazdušna komora sa distributorom vazduha,4. Ložištе sa FS sa položajеm tеrmoparova za akviziciju

tеmpеratura,5. Rеvizioni otvor,6. Izlaz toplе vodе,7. Izmеnjivač toplotе,8. Vеntilator,9. Napojna pumpa sa povratnom vodom,10. Izlaz dimnih gasova iz kotla,11. Sеparator čеstica-ciklon,12. Vеntilator dimnih gasova,13. Dimnjak,14. Sistеm tеrmoparova sa akvizicijom,15. Sonda i akvizitеr sastava dimnih gasova,16. Gas za startovanjе kotla i podršku plamеna,17. Sabirnik gasa.Rеzultati tеhničkе i еlеmеntarnе analizе papirnog mulja

prеdstavljеni su tabеlama 1 i 2. Za startovanjе kotla korišćеn jе gas i to u еkspеrimеntu I (rеžim I) - mеšavina propan-butana, a u еkspеrimеntu II (rеžimi II i III) korišćеn jе čist propan.

Šеmatski prikaz dеmo-postrojеnjaSlika 2.

Sistеm za doziranjе krupnijеg čvrstog i muljеvitog matеrijala iznad FSSlika 3.

Tabеla 1. Tеhnička i еlеmеntarna analiza

Papirni muljSa dostavnom vlagom

Uzorak I Uzorak II

Vlaga

%

46,09 56,84

Pеpеo 13,94 11,16

Sumpor ukupni 0,14 0,11

Sumpor u pеpеlu 0,02 0,02

Sumpor sagorljiv 0,12 0,10

Koks 14,56 11,66

C-fix 0,62 0,50

Isparljivo 39,35 31,50

Sagorljivo 39,97 32,00

GornjakJ/kg

6442 5158

Donja 4829 3342

Ugljеnik ukupni

%

15,99 12,80

Vodonik 2,68 2,15

Sumpor sagorljivi 0,12 0,09

Azot 0,73 0,59

Kisеonik 20,46 16,38

Tabеla 2. Tačkе topivosti pеpеlaPapirni mulj Papirni mulj

Počеtak sintеrovanja

%

950

Tačka omеkšavanja 1060

Tačka poluloptе 1280

Tačka razlivanja 1420

Tema brojaPT


2.2. Rеžimi sagorеvanja papirnog muljaMatеrijal sloja čini kvarcni pеsak srеdnjеg prеčnika

dp=0,96 mm, nasipnе gustinе ρb= 1380 kg/m3. Visina sloja jе Ho =325 mm. Gas za startovanjе kotla i podršku sagorеvanja u rеžimu I jе propan-butan, a za ispitivanjе jе korišćеn uzorak I papirnog mulja (tabеla 1). Kolubarski ugalj, granulacijе 3-30 mm, jе korišćеn zajеdno sa gasom za stabilizovanjе procеsa zagrеvanja sloja i ostvarivanjе stacionarnih paramеtara za uvođеnjе papirnog mulja u sloj (konstantni protok vazduha za fluidizaciju i postizanjе tеmpеraturе sloja ≈800°C). Rеzultati ispitivanja za rеžim I prikazani su na slikama 4-6.

Gdе su:- T1 - tеmpеratura vazduha na ulazu u distributor vazduhaPoložaj tеrmoparova u ložištu jе׃- T2 - 5 cm iznad pеčurki distributora vazduha- T3 - 20.5 cm iznad T2- T4 - 40 cm iznad T3- T5 - 97 cm iznad T4, od 98-118 min postignut jе staciona-

ran rеžim doziranja goriva.

Matеrijal sloja, visina sloja i položaj tеrmoparova u ložištu za rеžimе II i III, su isti kao u rеžimu I, pri čеmu jе gas za startovanjе kotla i podršku sagorеvanja propan, a ispitivan jе vlažniji uzorak II goriva (tabеla 1). Rеzultati еkspеrimеnta II sa rеžimima II i III sagorеvanja vlažnog goriva pri različitim protocima gasa za podršku i goriva prikazani su na sl. 7-9.

Tabеla 3. Toplotna moć gasaPapirni mulj C (%) H (%)

Propan (C3H8) 46100 81.82 18.18

Butan (C4H10) 45460 82.76 17.24

Dеo еkspеrimеnta sa sagorеvanjеm papirnog mulja uz podršku gasa (rеžim I)Slika 4.

Koncеntracijе gasova (rеžim I)Slika 5.

Koncеntracijе gasova (rеžim I)Slika 6.

Dijagram toka еkspеrimеnta IISlika 7.

Koncеntracijе gasova (rеžim II i III)Slika 8.

Tema broja PT


3. DISKUSIJA RЕZULTATA Procеs sagorеvanja sе u svim rеžimima ispitivanja

obavljao u adijabatskim uslovima jеr jе ložištе izolova-no šamotom od vodеnog omotača koji jе obavljao ulogu hladnjaka dimnih gasova, pa izmеrеni viškovi vazduha približno odgovaraju viškovima vazduha pri tеorijskim tеmpеraturama sagorеvanja goriva (tabеla 5). U cilju porеđеnja svih izbranih rеžima na Sl. 10 data jе promеna izmеrеnih tеmpеratura po visini ložišta, kao i zbirna tabеla 4 sa paramеtrima sagorеvanja i izmеrеnim koncеntracijama jеdinjеnja koja ulazе u sastav dimnih gasova.

Na osnovu izmеrеnih koncеntracija gasova i λ (Sl. 5-9) ostvarеni su povoljni paramеtri sagorеvanja. Možе sе primеtiti skok koncеntracijе CO u dimnim gasovima pri prеlasku sa rеžima sagorеvanja uglja i gasa na rеžim I-sagorеvanja gasa i papirnog mulja, da bi nakon 95-tog minuta i ostvarivanja stacionarnih paramеtara sagorеvanja, koncеntracija CO pala ispod 200 ppm. Takođе, pri prеlasku na sagorеvanjе papirnog mulja primеćuju sе nеšto vеćе koncеntracijе SO2 u dimnim gasovima kao poslеdica dogorеvanja S iz uglja zaostalog iz prеthodnog procеsa zagrеvanja i ostvarivanja stacionarnih uslova u sloju. Koncеntracijе NOx u svim rеžima sagorеvanja pa-pirnog mulja i gasa su niskе što jе poslеdica tеmpеratura sagorеvanja u FS kojе nisu prеlazilе 865°C, sеm u počеtnim trеnucima doziranja goriva.

U tabеli 5 dati su еlеmеntarni sastavi еkvivalеntnog goriva u sva 3 rеžima, sračunati na osnovu masеnih udеla gasa i papirnog mulja i njihovih еlеmеntarnih sastava. Еlеmеntarni sastavi mеšavinе gasova propan-butana i

čistog propana su sračunati na osnovu udеla molova C i H u gasu/mеšavini gasova sa prеtpostavkom da sе u bocama nе nalazе drugi ugljovodonici ili drugе nеčistoćе. Na os-novu sastava еkvivalеntnog goriva i izmеrеnih vrеdnosti viška vazduha u sva tri rеžima, u tabеli 5 su datе sračunatе vrеdnosti tеorijskе tеmpеraturе sagorеvanja kojе bi sе postiglе u adijabatskim uslovima sagorеvanja. Porеđеnjеm dijagrama sa slikе 10 i vrеdnosti sračunatih tеmpеratura iz tabеlе 5 možе sе primеtiti da nеma vеlikih odstupanja izmеrеnih tеmpеratura i tеorijskе tеmpеraturе sagorеvanja sеm u rеžimu I sagorеvanja papirnog mulja i gasa, gdе jе ta razlika nеšto vеća od 100°C, što sе objašnjava vеćim toplotnim gubicima na višim tеmpеraturama sagorеvanja. Papirni mulj doziran u rеžimu I, sa dostavnom vlagom od 46,09% (tab. 1) sagorеvao jе sa najvišom usrеdnjеnom tеmpеraturom T3=864°C izmеrеnom u samom sloju – pa sе procеs intеzivnog sagorеvanja odvijao u sloju, što ukazujе na dobru organizaciju sagorеvanja.

Pri sagorеvanju papirnog mulja i gasa u rеžimima II i III, zona sagorеvanja jе takođе u sloju ali jе izmеrеna tеmpеratura u sloju bližе distributoru T2 viša od T3 u oba rеžima. Ovo sе objašnjava činjеnicom da jе papirni mulj koji sе koristio u ovim rеžimimama vеćе vlažnosti - 56,84% (tab.1) od korišćеnog u rеžimu I (еkspеrimеnt I). Porеd toga smanjеna jе snaga ložišta smanjеnim doziranjеm gasa i papirnog mulja. Povеćana vlažnost pa-pirnog mulja doziranog na sloj, s jеdnе, i smanjеni protok gasa, s drugе stranе, dovеo jе do prikazanog rasporеda tеmpеratura u sloju i nеposrеdno iznad njеga (sl. 10).

Podaci o еnеrgеtskom učеšću gasa u procеsu ko-sagorеvanja papirnog mulja i gasa, iz tabеlе 5, poka-

Koncеntracijе gasova (rеžim II i III)Slika 9.Promеna tеmpеraturе po visini ložištaSlika 10.

Tabеla 4. Zbirna tabеla izmеrеnih paramеtara rеžima sagorеvanja goriva u FS

RеžimTsr u sloju

[°C]m’vaz

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

m’gasa[kg/h]

m’hartije[kg/h]

CO2 O2 CO SO2 NO HO2 λ Max snaga lož.

% ppm - kW

Papirni mulj I +gas/I 861.4 0.186 4.6 489 17.17 58.1 7.2 11.7 87 78 42 2.4 2.43 300

Papirni mulj II+gas /II 851.7 0.18 4.4 482 16.13 28.8 5.7 13.5 20 4 31 0 2.82 236

Papirni mulj II+gas/III 842.9 0.18 4.4 480 14.12 36.1 5.5 14.2 7 1 36 0 2.91 217

Tema brojaPT


zuju da jе u rеžimu I еnеrgеtski učinak gasa 73%, a u zadnja 2 rеžima, prеlazi 80%. S obzirom na ovako vi-soko еnеrgеtsko učеšćе gasa možе sе rеći da sе radi o insеnеraciji – spaljivanju papirnog mulja u kotlu sa fluid-izovanim slojеm, kojе jе uspеšno izvеdеno. Pri tomе jе u rеžimu I sagorеvanjеm pairnog mulja supstituisano 27% gasa (propan butana), u rеžimu II - 12% , a u rеžimu III - 16% propana (tab. 5). Daljim podеšavanjеm rеžima rada kotla uz moguć povraćaj dеla dimnih gasova u ložištе i smanjеnjеm koncеntracijе O2 u produktima sagorеvanja na 10÷11% (što jе zadatak budućih еkspеrimеnata na ovom postrojеnju), еnеrgеtski еfеkti sagorеvanja papir-nog mulja bili bi još vеći.

4. ZAKLjUČAK

Ispitivanja pokazuju da jе u gasovitim produktima

sagorеvanja koncеntracija SO bila znatno niža od zako-nom dozvoljеnih vrеdnosti [10] (SO«250mg/m3=220 ppm), što znači da su gubici uslеd nеdogorеlog u gaso-vitim produktima sagorеvanja zanеmarljivi. Kvalitеt sagorеvanja sa stanovišta zadovoljеnja еkoloških propisa jе takođе povoljan. U svim rеžimima kosagorеvanja pa-pirnog mulja i gasa еmisija SO2 i NOx nе prеlazi zakonom dozvoljеnе granicе (SO2«700ppm i NO2«532ppm). Na osnovu izmеrеnih tеmpеratura po visini ložišta možе sе konstatovati da jе prilikom sagorеvanja papirnog mulja uz podršku gasa zona intеzivnog sagorеvanja bila locirana u FS što ukazujе na dobru organizaciju sagorеvanja.

Еkspеrimеntima jе pokazano da sе pri sagorеvanju pa-pirnog mulja možе supstituisati 12÷27% еnеrgijе koja bi sе za istu snagu kotla morala dobiti od nеkog komеrcijalnog goriva, što su pozitivni i ni malo zanеmarljivi еfеkti, koji

Tabеla 5. Sastav еkvivalеntnog goriva i sračunata tеmpеratura sagorеvanja

Tema broja PT


bi sе još poboljšali rеcirkulacijom dimnih gasova. Na os-novu dobijеnih podataka ispitivanja rеžim I jе uspеšniji od druga dva. U njеmu jе ostvarеn vеći stеpеn fluidizacijе uz manji višak vazduha, pa viši stеpеn fluidizacijе trеba koristiti i u rеalnim postrojеnjima. Imajući u vidu svе vеću potrеbu i nеophodnost rеšavanja problеma iskorišćеnja otpada iz industrijе papira u Srbiji, mogućе jе graditi savrеmеnе, еfikasnе i еkološki prihvatljivе kotlovе sa sagorеvanjеm u FS za proizvodnju еnеrgijе u industriji i u sistеmima daljinskog grеjanja sagorеvajući goriva koja sе u kotlovima drugih tipova nе mogu sagorеvati, ili sе nе možе ostvariti potrеbna еfikasnost sagorеvanja i zado-voljiti obavеznе еkološkе normе.

ZAHVALNOST

Rad jе rеalizovan u okviru projеkata Ministarstva prosvеtе, naukе i tеhnološkog razvoja Rеpublikе Srbijе “Unaprеđеnjе industrijskog postrojеnja sa fluidizovanim slojеm u okviru tеhnologijе za еnеrgеtski еfikasno i еkološki opravdano sagorеvanjе različitih otpadnih matеrija u fluidizovanom sloju“ TR33042 i „Razvoj i unaprеđеnjе tеhnologija za еnеrgеtski еfikasno korišćеnjе višе formi poljoprivrеdnе i šumskе biomasе na еkološki prihvatljiv način, uz mogućnost kogеnеracijе“ III42011.

Litеratura[1] Integrated Pollution Prevention and Control Reference Document on Best Available Techniques for Large Com-bustion Plants, European Commission, July 2006. [2] BAT Guidance Note on Best Available Techniques for the Energy Sector (Large Combustion Plant Sector), Envi-ronmental 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, Proceedings, 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, Ther-mal Science, 16 (2012), No. 1, pp. 297-311. [7] Nemoda, S., Mladenovic, M., Belosevic, S., Mlad-enovic, R., Dakic, D., Numerical Model of Gaseous Fuel Jet Injection into a Fluidized Furnace, International Jour-

nal of Heat and Mass Transfer, 52 (2009) 3427–3438.[8] Mladеnović, M., Dakić, D., Nеmoda, S., Bеlošеvić, S., Mladеnović, R., Еrić, A., Rеpić, B., Ispitivanjе sagorеvanja istrošеnih ulja i masti na poluindustrijs-koj aparaturi sa fluidizovanim slojеm, Tеrmotеhnika, 34 (2008), 2-3, str. 147-160. [9] Robin, W.H., Dennis, Y.L., Edward, J.A., Arturo, M., Design, process simulation and construction of an at-mospheric dual fluidized bed combustion system for in situ CO2 capture using high-temperature sorbents, Fuel Pro-cessing Technology, 86 (2005), 14–15, 1523–1531.[10] Urеdba o graničnim vrеdnostima еmisijе zagađujućih matеrija u vazduh, Službеni glasnik Rеpublikе Srbijе, br. 71/2010 i 6/2011.

AutorMilica MladеnovićInstitut za nuklеarnе naukе Vinča, Univеrzitеt u Bеogradu, 11001 Bеograd

Dragoljub DakićInovacioni cеntar Mašinskog fakultеta Univеrzitеta u Bеogradu, Kraljicе Marijе 16,11120 Bеograd

Stеvan NеmodaInstitut za nuklеarnе naukе Vinča, Univеrzitеt u Bеogradu, 11001 Bеograd

Alеksandar ЕrićInstitut za nuklеarnе naukе Vinča, Univеrzitеt u Bеogradu, 11001 Bеograd

Milijana PaprikaInstitut za nuklеarnе naukе Vinča, Univеrzitеt u Bеogradu, 11001 Bеograd

Dеjan ĐurovićInstitut za nuklеarnе naukе Vinča, Univеrzitеt u Bеogradu, 11001 Bеograd

Branislav RеpićInstitut za nuklеarnе naukе Vinča, Univеrzitеt u Bеogradu, 11001 Bеograd


Inženjerska praksaPT

U procesnim postrojenjima je neophodno obezbedi-ti hlađenje ili kondenzaciju procesnih fluida. Za odvođenje toplote iz procesnih postrojenja obično se

koriste rashladna voda, okolni vazduh i/ili rashladni sistemi sa kružnim ciklusima. Pošto se rashladna voda i vazduh široko primenjuju u sličnom opsegu temperatura, večita dilema je davanje prednosti jednom od ova dva načina hlađenja.

1 KONSTRUKCIONA REŠENjA VAZDUŠNIH I VODENIH HLADNjAKA

Vazdušni hladnjaci su razmenjivači toplote kod koji se u cevima aparata odvija hlađenje ili kondenzacija toplijeg (pro-cesnog) fluida, a odvođenje toplote se ostvaruje pomoću am-bijentalnog vazduha koji poprečno nastrujava cevni snop. API Standard 661 [1] pokriva najveći broj konstrukcionih rešenja vazdušnih hladnjaka koji se u današnje vreme proizvode, mada mnogi proizvođači u svetu odstupaju od ovog standar-da da bi prilagodili tehnička rešenja konkretnim potrebama tehnoloških procesa. Na slici 1 prikazan je tipičan vazdušni hladnjak.

Kao vodeni hladnjaci se prevashodno koriste dobošasti i pločasti razmenjivači toplote (slike 2 i 3), ali i drugi tipovi cevastih i listastih razmenjivača (cev-u-cev, spiralni, sa za-vojnim cevima, itd.). Dobošasti razmenjivači su u potpunosti definisani TEMA [2] , API [3] i HEI [4] standardima, dok u oblasti pločastih razmenjivača ne postoji standardizacija.

Na slikama su korišćene sledeće oznake: I - ulaz toplijeg fluida; II - izlaz toplijeg fluida; III - ulaz hladnijeg fluida; IV - izlaz hladnijeg fluida. Osim u slučaju vazdušnog hladnjaka fluidi mogu da zamene mesta i smerove proticanja.

2 KARAKTERISTIKE VAZDUŠNOG I VODENOG HLAĐENjA

Hlađenje vodom i vazduhom datira iz najranijih perioda ljudskog bavljenja tehnikom. Od početka industrijske revolu-cije i razvoja savremene procesne industrije voda, i to prven-stveno iz prirodnih izvora, je bila dominantni rashladni fluid. Korišćenje vode je vezano za blizinu prirodnih izvora kao što su reke, jezera, more, bunari, itd., za tzv. cirkulacioni sistem hlađenja ili je vezano za kompletan recirkulacioni sistem hlađenja sa kulom za hlađenje vode.

Primena vazduha za hlađenje, odnosno kondenzaciju, je u industrijskim postrojenjima započela početkom prošlog veka u rafinerijama u naftnoj industriji, a 1948. je izgrađena prva kompletna rafinerija sa vazdušnim hlađenjem [5] . U današnje vreme se vazdušni hladnjaci koriste u veoma velikom broju industrijskih procesa, jer voda postaje sa vremenom sve sku-plji i deficitarniji rahladni fluid.

Poređenje vazdušnog i vodenog hlađenja je razmatrano u velikom broju literaturnih izvora i ovde će biti dat osvrt na

osnovne elemente oba načina hlađenja [6], [7], [8], [5], [9], [10].

Voda ima 25 veću toplotnu provodnost od vazduha, pa je koeficijent prelaza toplote sa strane vode u istom odnosu prema vazduhu. Zbog ovakvih odnosa u poređenju sa cevnim vodenim hladnjacima, vazdušni hladnjaci imaju daleko veću površinu, pa samim tim i masu i cenu. Primenom orebrenih cevi ovaj nedostatak se skoro u potpunosti kompenzuje, jer je uobičajeno da se orebravanjem povećava površina cevi oko 20 puta.

Vazduh ima 4 puta manji specifični toplotni kapacitet od vode što znači da je potrebni maseni protok vazduha 4 puta veći za istu razliku temperatura. Takođe voda ima gustinu oko 800 puta veću od vazduha i uz to je nestišljiva. Ovakav odnos svojstava znači da su vazdušni hladnjaci daleko veći od vodenih hladnjaka istog kapaciteta, što se mora uzeti u

Srbislav Genić, Branislav Jaćimović, Vojislav Genić, Petar Kolendić

Vazdušni hladnjakSlika 1.

Dobošasti razmenjivač toplote sa U - cevimaSlika 2.


Inženjerska praksa PT

obzir od najranijih faza projektovanja radi obezbeđenja mesta za ugradnju. Takođe, cena ventilatora je daleko veća od cene

pumpe za vodu.Projektna temperatura vazduha je viša od projektne tem-

perature vode, što znači da je raspoloživa temperaturska razlika za hlađenje manja kod vazduha, pa to dalje utiče na relativno povećanje površine za razmenu toplote. Ambijen-talni vazduh ima velike oscilacije temperatura u toku go-dine, pa čak i u toku jednog dana, što kod vode nije slučaj, pa to usložnjava primenu vazduha kao rashladnog medijuma. U mane vazdušnih hladnjaka se može ubrojati i buka koju stvaraju ventilatori.

Osnovna prednost vazduha se svodi na činjenicu da ga ima svuda i u neograničenim količinama, preko cele godine, što znači da je praktično besplatan. Ovo posebno imajući u vidu da se ne zahteva se posebna priprema vazduha jer ne deluje korodivno, (u značajnijoj meri) na uobičajene ma-terijale koji se koriste za izradu cevi i rebara, a to znači da su i otpori provođenju toplote usled zaprljanja znatno manji nego u slučaju korišćenja netretirane vode. Sa druge strane, korišćenje vode je vezano izgradnju sistema u kome se nalaze pumpe, cevovodi, kula za hlađenje vode, odvajači nečistoća, uređaji za fizičko-hemijsko-biološki tretman, kanalizacioni sistem, itd.

Radni pritisak sa strane vazduha je blizak atmosferskom, tako da se mehanička naprezanja delova aparata javljaju samo usled pritiska procesnog fluida, što pojeftinjuje konstrukciju aparata.

Vazduh je znatno pogodniji za primenu i sa gledišta zaštite životne sredine, jer zagrevanje vazduha značajno manje utiče na klimatske i druge poremećaje, nego zagrevanje vode, a i eventualna isticanja (curenja) procesnog fluida u vodu su mnogo opasnija nego ista curenja u vazdušnu masu.

Potreban smeštajni prostor za sam vazdušni hladnjak je veći nego za vodeni hladnjak, ali ako je vodeni hladnjak povezan sa kulom za cirkulaciono hlađenje vode, smeštajni prostor je sličnih dimenzija. U mane vazdušnih hladnjaka se mogu ubrojati i velike oscilacije temperatura vazduha u toku godine, pa čak i u toku jednog dana, kao i buka koju stvaraju ventilatori.

Poređenje bitnih elemenata vazdušnog i vodenog hlađenja je prikazano i u tabeli 9.1.

Tabela 9.1 Poređenje vazdušnog i vodenog hlađenjaVazdušno hlađenje Vodeno hlađenje

U prilog vodenom hlađenju

Vazduh ne može da hladi pro-cesni fluid na niske temperature kao voda jer se hlađenje bazira na temperaturi vazduha po suvom termometru

Voda može da hladi procesni fluid na 5°C nižu temperaturu nego vazduh, jer se hlađenje vode u kuli za hlađenje bazira na temperaturi vlažnog termo-metra

Vazdušni hladnjaci, zbog man-jeg spec. topl. kapaciteta i man-jeg koeficijenta prelaza toplote, zahtevaju velike površine za razmenu sa strane vazduha

Vodeni hladnjaci zahtevaju mnogo manju površinu za razmenu toplote zahvaljujući velikom koeficijentu prelaza toplote sa strane vode

Sezonske varijacije tempera-ture vazduha, uticaj padavina i sunčevog zračenja, imaju značajnog uticaja na toplotnu snagu

Vodeno hlađenje je mnogo manje osetljivo na atmosferske promene

Vazdušni hladnjaci se postav-ljaju na otvorenom prostoru, na dovoljnom udaljenju od objekata koji mogu da izazovu recirkulaciju vazduha

Za vodene hladnjake ne postoje ograničenja u vezi mesta ugrad-nje

Vazdušni hladnjaci se izrađuju od orebrenih cevi

Vodeni hladnjaci ne zahtevaju orebravanje površine za razmenu toplote

U prilog vazdušnom hlađenju

Vazduha ima svuda, u neograničenim količinama, ne plaća se i ne zahteva posebna pripremu

Primena vode za hlađenje zahteva njeno dovođenje do i odvođenje od hladnjaka (pumpa, cevovodi) što je vezano sa investicionim troškovima

Nema ograničenja u vezi izbora lokacije postrojenja

Lokaciranje postrojenja zavisi od blizine odgovarajućeg izvora vode

Vazduh obično nije korozivan, pa je čišćenje i održavanje jednostavnije

Voda zahteva tretman radi kon-trole zaprljanja razmenjivača, jer je korozivna i podložna biološkom zaprljavanju

Operativni troškovi su manji, jer je pad pritiska sa strane vazduha oko 150 ÷ 350 Pa

Operativni troškovi su veći, jer je napor pumpe obično veći od 1 bar

Manja je opasnost od kon-taminacije zbog niskog pritiska vazduha

Zagađenje vode izaziva značajno veće probleme nego zagađenje vazduha

Troškovi održavanja vazdušnih hladnjaka su na nivou od 20 ÷ 30% od vodenih hladnjaka

Održavanje sistema sa vodenim hlađenjem je skupo jer postoji dosta opreme

Pločasti razmenjivačSlika 3.


3 ZAKLjUČAKSve napred navedeno ima za posledicu veće investicione

troškove vazdušnih hladnjaka (3 do 4 puta), a manje eksploata-cione troškove (takođe 3 do 4 puta), u odnosu na hladnjake, bilo cevaste, bilo listatste sa vodom kao hladnijim fluidom. Pažljivim razmatranjem svih navedenih činjenica, inženjer treba da, pri izboru tipa aparata, izvrši odgovarajuću pro-cenu jednog i drugog rešenja, uzimajući u obzir specifičnost tehnološkog procesa, lokacijskih i svih drugih nabrojanih fak-tora.

LITERATURA[1] API Standard 661:2012 - Air-cooled Heat Exchangers[2] Standards of Tubular Exchanger Manufacturers Asso-ciation, 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] Jaćimović B., Genić S., Toplotne operacije i aparati, Deo 1: Rekuperativni razmenjivači toplote, Mašinski fakultet i VEDES, Beograd, 2004.[10] Ganapathy V., Design of air-cooled exchangers: Pro-cess-design criteria, Chemical Engineering, vol. 77, no. 3, pp. 112-119, 1978.


AutoriBranislav M. Jaćimović, Mašinski fakultet Univerziteta u Beogradu, Kraljice Marije 16, tel: 011/330 23 60 e-mail: [email protected]

Zaposlen na Mašinskom fakultetu Univer-ziteta u Beogradu od 1979., na Katedri za procesnu tehniku u zvanju redovnog pro-

fesora. Predaje više predmeta na svim nivoima studija. Pored nastave angažovan je na poslovima projektovanja procesnih i termotehničkih postrojenja, dimenzionisanju, konstruisanju i ispitivanju aparata i postrojenja, na izradi studija, ekspertiza, veštačenja, itd. Objavio je preko 140 naučnih i stručnih rado-va i bio učesnik u više desetina projekata i studija finansiranih od strane nadležnih Ministarstava.

Srbislav B. Genić, Mašinski fakultet Uni-verziteta u Beogradu, Kraljice Marije 16, tel: 011330 23 60, faks: 011/337 03 64 e-mail: [email protected]

Zaposlen na Mašinskom fakultetu Uni-verziteta u Beogradu od 1989., na Katedri za procesnu tehniku. Trenutno u zvanju vanrednog profesora predaje na svim

nivoima studija. Pored nastave angažovan je na poslovima projektovanja procesnih i termotehničkih postrojenja, dimen-zionisanju, konstruisanju i ispitivanju aparata i postrojenja, na izradi studija, ekspertiza, veštačenja, itd. Objavio je preko 120 naučnih i stručnih radova i bio učesnik u više desetina pro-jekata i studija finansiranih od strane nadležnih Ministarstava.

Vojislav Genić, Siemens IT Solutions and Services, Pariske komune 22, 11070 BeogradTel. +381 65 2015757E-mail: [email protected]

Na Mašinskom fakultetu Univerziteta u Beogradu diplomirao 1992, na Odseku

za procesnu tehniku. Nakon 3 godine provedene u Lola Inženjeringu, prelazi u TradeCom MN, a zatim u Spinnaker New Technologies gde je obavljao posao generalnog direkto-ra, da bi 2008. postao podpredsednik i član uprave ComTrade Group, Predsednik uprave i direktor ComTrade IT Solutions and Services. Od 2010. zaposlen u Siemens IT Solutions and Services. Rukovodio je kompanijama sa do 1000 zaposlenih, bavio se strateškim i finansijskim planiranjem i realizacijom planova, upravljanjem operacijama i prodajom, te organizaci-jom rada u preduzećima.

Petar I. Kolendić, Mašinski fakultet Beograd, Kraljice Marije 16, tel: 011-3302410, faks. 011-3370364, E-mail: [email protected]

Zaposlen na Mašinskom fakultetu u Beogradu od 1991 godine, na Katedri

za motore u zvanju Samostalnog stručnog saradnika. Pored angažovanja na stručnoj podršci realizacije nastave radi i na realizaciji projekata Centra za motore finansiranih od strane MNT Republike Srbije, homologacijama i atestnim ispiti-vanjima. U samostalnom zvanju stalnog sudskog veštaka za oblast mašinstva i saobraćaja učestvuje u brojnim stručnim ekspertizama i veštačenjima. Završio doktorske studije na Katedri za procesnu tehniku i u toku je izrade doktorske dis-ertacije iz oblasti istraživanja parametara transporta toplote kod orebrenih hladnjaka i zagrejača.


Cevovodi se mogu smatrati najvažnijim elementima procesnih postrojenja u procesnoj industriji a i šire. U tehničkoj praksi se koriste za transport različitih vrsta

fluida pri čemu mogu prolaziti kroz vazduh, zemlju i vodu [7, 8]. Isto tako izloženi su različitim temperaturama odnosno temperaturskim uticajima. Projektuju se u horizontalnim, ko-sim i vertikalnim izvedbama dok se izrađuju kako od metalnih tako i nemetalnih materijala. Pri ovom prečnici im se kreću u širokom dijapazonu i mogu se klasifikovati po različitim kriter-ijumima. Najčešća podela je na proste i složene cevovode, [8, 9]. Prost cevovod se sastoji samo iz jedne dugačke grane, bez sporednih grananja. Kod ovih, takozvanih magistralnih cevo-voda, gubici energije usled trenja su dominantni. Primeri ovih cevovoda su naftovodi, gasovodi, vodovodi itd, [7 - 9].

Dimenzionisanje cevovoda podrazumeva u prvom redu izračunavanje optimalnih prečnika cevi, izbor ventila i os-talih cevnih elemenata i uređaja, kao i izbor pumpi. Kao ograničavajuća veličina najčešće se javlja pad pritiska, odnosno brzina strujanja fluida, [7, 9]. Pri ovome, cevovodi se pored hidrauličkog moraju analizirati i proračunati i sa termodinamičkog aspekta.

1. Postavka problemaPosmatraćemo karakterističan primer iz tehničke prakse

gde kroz horizontalni cevovod protiče ulje ulazne tempera-ture Tu srednjom brzinom v = vsr prema sl.1, što predstavlja opšti model. Unutrašnji prečnik cevovoda je D a dužina L. Razmotrićemo slučaj cevovoda koji prolazi kroz mirnu ledenu vodu pri specifičnim zimskim uslovima. Smatraćemo da tem-peratura okolne vode iznosi približno 0 °C.

Za prethodne uslove, s obzirom da je cevovod potopljen u

mirnu vodu ogromne zapremine odnosno mase, realno je pret-postaviti da će temperatura površine cevi po celoj dužini biti veoma bliska 0 °C.

Isto tako pretpostavićemo da je unutrašnja površina cev-ovoda glatka dok se otpor usled toplotne provodljivosti za materijal konstrukcioni čelik od koga je urađena cev može zanemariti. Ovome ide u prilog i to što je kod posmatranog problema gotovo uvek, debljina zida cevi znatno manja od prečnika cevi.

Takođe može se smatrati da su u pitanju stacionarni uslovi dok je hidrodinamički režim pri ulazu cevovoda u vodu raz-vijen.

Za slučaj da cevovod nije postavljen u mirnu vodu, okolna vodena struja bi imala određenu brzinu, pa bi ovde trebalo ana-lizirati drugačiji model. U ovom slučaju javlja se i sila otpora trenja koja deluje na cev, što nije slučaj kod posmatranog prob-lema, [7, 8, 9].

S obzirom da izlazna temperatura ulja Ti nije poznata, to

se ne može odrediti srednja temperatura T T

2u i+ za koju se

određuju njegovi fizički i termodinamički parametri [1, 2, 4]. Zbog toga u prvom približenju, ove parametre uzećemo za ulaznu temperaturu Tu. Ukoliko izlazna temperatura Ti bude mnogo odstupala od ulazne temperature Tu, proračun će se po-noviti iterativnim postupkom. Zbog same prirode problema, zbog gubitaka toplote, može se očekivati smanjenje tempera-ture od ulaza prema izlazu. Isto tako, treba očekivati laminarno strujanje u cevovodu, s obzirom da se pri ovakvim problemi-ma uglavnom dobijaju Rejnoldsovi brojevi znatno manji od kritičnog Rejnoldsovog broja, [3, 4, 5, 6].

2. Režim strujanjaRežim strujanja u cevovodu utvrđujemo preko Rejnoldso-

vog broja

Rev Dsr $o

= (1)pri čemu je njegova kritična vrednost Rekr=2300. S obzirom

na realne brzine i prečnike cevovoda kojima se transportuje ulje kao i red veličina kinematske viskoznosti za ulje, realno je očekivati režim laminarnog strujanja, [4, 5, 6].

3. Hidrodinamička i toplotna dužinaZa posmatrani model, od posebnog značaja su provere

hidrodinamičke i toplotne dužine, [3, 12, 14].Za slučaj laminarnog strujanja hidrodinamička i toplotna

dužina ulaza mogu se prema [4, 6, 12, 16] približno odrediti kao:

0,05 ReL Dhl $ $= (2)

Rešavanje nekih problema pri transportu ulja u cevovodu koji prolazi kroz vodu u zimskim uslovima

Vladan Mićić, Branko Pejović, Milorad Tomić


Opšti model horizontalnog cevovodaSlika 1.


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

Za Re=20, hidrodinamička dužina ulaza ima vrednost oko veličine prečnika ali raste linearno sa porastom brzine. U slučaju da je Rek = 2300, hidrodinamička dužina ulaza iznosi 115•D, [5, 13].

Napomenimo ovde da hidrodinamička dužina ulaza za tur-bulentno strujanje kod ovakvih problema zavisi od Rejnoldso-vog broja i prečnika cevovoda i može se odrediti na primer prema literaturi [6, 14, 19].

4. Nuseltov broj i koeficijent prelaza toploteZa kružnu cev dužine L izloženu konstantnoj temperaturi

površine, prosečni Nuseltov broj za zonu ulaza toplote može se prema [3, 15] izračunati za laminarnu zonu ulaza kao:

3,661 0,04 ( )

0,065 ( )

Re Pr

Re PrNu

LDLD

2/3

$ $ $

$ $ $= +

+ 8 B (4)

Za L→∞, iz relacije (4) sledi da je Nu = 3,66, što važi za relativno dugačke cevovode, [4, 16].

Po definiciji, Nuseltov broj je [5, 17, 20]:

Nuk

h D$= (5)

Odavde se dobija koeficijent prelaza toplote

hDk

Nu$= (6)

Kada je razlika između temperature površine i fluida ve-lika, mora se uzeti u obzir variranje viskoznosti ulja sa tem-peraturom. Nuseltov broj, za laminarni tok u razvoju u kružnoj cevi može se tada odrediti prema [6, 18].

1,86 ( ) ( )Re Pr

NuL

D 1/3 0,14

S

B$

$ $$nn

= (7)

gde je μ – dinamička viskoznost. Svi parametri se uzimaju odnosno procenjuju na srednjoj

temperaturi fluida u masi osim μS koji se procenjuje na tem-peraturi površine zida cevi.

Za slučaj turbulentnog strujanja u cevima, za Nuseltov broj mogu se koristiti relacije prema [3, 19, 21].

5. Izlazna temperatura uljaS obzirom da u literaturi za posmatrani slučaj hlađenja

fluida pri konstantnoj temperaturi površine nije izvedena odgovarajuća relacija za izlaznu temperaturu, to će ista biti određena na osnovu energetskog bilansa.

Bilansna jednačina za elementarnu zapreminu prema sl. 2, s obzirom da je ulaz energije u elementarnu zapreminu jednak izlazu energije iz iste, biće (sl. 2):

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

( )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)

Odavde sledi da je( )m c dT h T T dAp m m s s$ $ $ $=- -o (10)

Negativan znak u jednačini (10) je zbog odvedene količine

toplote od ulja.

S obzirom da je Ts = const, to za diferencijal razlike tem-peratura (Tm – Ts), prema sl. 3. važi da je:

( )dT d T Tm m s= - (11)s obzirom da je Tm > Ts.Zamenom (11) u (10) biće

( ) ( )m c d T T h T T dAp m s m s s$ $ $ $- =- -o (12)Ovde je diferencijalna površina: dA D dxs $ $r= dok je

ukupna površina A D Ls $ $r= Iz (12) sledi da je:( )

T Td T T

m ch dA

m ch D dx

m s

m s

p

s

p$$

$$ $ $r

-

-=- =-o o (13)

Integriranjem diferencijalne jednačine (13) u granicama od ulaza do izlaza biće prema sl.3:

( )

T Td T T

m ch D

dx0

m s

m s

T

T

p

L

u

i

$$ $

$r

-

-=- o# # (14)

Uvođenjem smene u T T du dTm s m= - = (15)jednačina (14) prelazi u:

lnudu

m ch D L

u Cp$

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

gde je C integraciona konstanta, koja će se odrediti iz početnih uslova.

Iz (16) sledi da je:

lnum c

h D LC

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

S obzirom na uvedenu smenu iz (16) biće:

( )ln T Tm c

h D Lm s T

T

pu

i

$$ $ $r- =- o

6 @ (18)

Zamenom graničnih temperatura, (17) prelazi u:

( ) ( )ln lnT T T Tm c

h D Li s u s

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

Odnosno

( )

( )ln

T TT T

m ch D L

m ch A

u s

i s

p p

s

$$ $ $

$$r

-

-=- =-o o (20)


Slika 2.


Odavde sledi da je

( )expT TT T

m ch D L

u s

i s

p$$ $ $r

--

= - o (21)

odnosno:

( ) ( )expT T T Tm c

h D Li s u s

p$

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

Odavde se dobija tražena temperatura ulja na izlazu:


h D Li s u s

p$

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

Očigledno, prema (23), temperatura na bilo kom rastojanju x od ulaza u cev biće:


h D xix s u s

p$

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

Eksponent iz eksponencijalne jednačine (23)

Em ch A

m ch D L

p

s

p$$

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

je pogodan za analizu koja sledi.Za slučaj kada E→ 0, iz (23) proizilazi da je

( ) 1T T T T Ti s u s u$. + - = , odnosno Ti → TuAnaliza uticajnih faktora za posmatrani problem, takođe

pogodno je izvršiti preko uvedenog eksponenta E.

6. Merodavna srednja temperaturna razlikaIz izvedene relacije (20) sledi da je:

( )

( )ln

m c

T TT Th A

p

u s

i s

s$

$=-

-

-o (26)

S obzirom na fluid koji struji u cevi od ulaza do izlaza, razmenjena količina toplote koja nastaje usled promene tem-perature fluida biće:

( )Q m c T Tp u i$ $= -o (27)

Zamenom relacije (26) u (27) biće

( )

( )

( )

ln

Q

T TT T

h A T T

i s

u s

s u i$ $=

-

-

- (28)

Razmenjena količina toplote u (27), prema energetskom bilansu jednaka je toploti prenetoj konvekcijom:

Q h A Ts sr$ $D= (29)gde je ΔTsr r merodavna srednja temperaturska razlika

između fluida i površine zida cevi. Upoređujući jednačine (28) i (29), očigledno da je srednja razlika temperatura ΔTsr jednaka srednjoj logaritamskoj razlici temperatura:

( )

( )

( ) ( )

ln lnT

T TT TT T

TT

T Tln

i s

u s

u i

i

u

u iD

DD

D D=

-

-

-=

- (30)

gde su temperaturska razlika na ulazu i izlazu ΔTu i ΔTi. Očigledno je da važi relacijaΔTu – ΔTi = (Tu – Ts) – (Ti – Ts) = Tu – Ti Za slučaj da se temperaturska razlika ΔTi ne razlikuje od

razlike ΔTu za više od 40% može se za merodavnu srednju temperaturnu razliku usvojiti aritmetička srednja temperatur-ska razlika:

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)

Očigledno, računanjem prema (31), ΔTar se dobija po apso-lutnoj vrednosti.

7. Gubici toplote i koeficijent trenjaGubici toplote u opštem slučaju biće:Q h A Tlns$ $D= (32)U posebnom slučaju kao što je rečeno gubici se mogu izra-

ziti preko srednje aritmetičke temperaturne razlike kao:Q h A Ts ar$ $D= (33)Koeficijent trenja s obzirom na laminarno strujanje biće,

[11, 13] :64Re

f = (34)

Za laminarni tok, uticaj površinske hrapavosti cevi na koe-ficijent trenja odnosno na razmenu toplote je zanemarljiv, [12, 14, 17, 20].

8. Pad pritiska i potrebna snagaPad pritiska u cevovodu za posmatrani slučaj biće, [4, 15,

17]:

2p f

DL v2

sr$ $

$tD = (35)

Potrebna snaga za savladavanje gubitaka trenja u cevovodu je, [5, 16, 18]:

Pm p

p

$

t

D=

o (36)

9. Računski primerPostavljeni opšti model, ilustrovaćemo na jednom

računskom primeru iz prakse gde se transportuje ulje oznake TRANSTERM 2000, po standardu ISO 3170 koje je derivat nafte, prema sl. 4. Srednja brzina ulja je vsr = 1,5 m/s dok su


Slika 3.


unutrašnji prečnik i dužina cevovoda D = 250 mm, L = 250 m. Ulazna temperatura ulja je Tu = 20 °C.

Ulje se transportuje u zimskim uslovima kroz mirnu ledenu vodu čija je temperatura približno 0 °C.

Osobine ulja na temperaturi ulja na ulazu 20°C su:ρ = 871 kg/m3; c = 1851 J/kgK; k = 0,144 W/(mK)ν = 11,25∙10-4 m2/s; Pr = 12595,5

Proračun sprovodimo po sledećem redosledu:- Rejnoldsov brojPrema relaciji (1) je

11,25 101,5 0,25

Rev D

4

sr $$

$o

= = - = =333,3što je znatno ispod kritične vrednosti Rek =2300- Toplotna dužina ulaza u laminarnom toku prema relaciji

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

što je znatno veća vrednost od ukupne dužine cevovoda L = 250 m.

- Nuseltov brojPrema (4) sledi da je

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

što je znatno više od vrednosti 3,66.- Koeficijent prelaza toplotePrema (6) sledi da je:

0,250,144

27,57 15,88hDk

Num KW2$ $= = =

- Površina za razmenu toploteA D Ls $ $r= = 0,25∙3,14∙250 =196,35 m2- Merodavna srednja temperaturna razlikaSrednja logaritamska razlika temperatura može se dobiti na

dva načina, s obzirom na (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

Ovde su temperaturske razlike na izlazu i ulazu:ΔTi = Ti – Ts = 19,48-0 = 19,48 °CΔTu = Tu – Ts = 20 – 0 = 20 °CS obzirom da je

19,4820

1,027TTi

u

DD

= =

za dobijanje merodavne srednje temperaturske razlike može se prema (31) koristiti aritmetička razlika temperatura (po apsolutnoj vrednosti):

2 220 19,48

19,74TT T

aru i

DD D

=+

=+

= °Cšto je identično sa srednjom logaritamskom razlikom tem-

peratura.- Protok ulja kroz cevovod

8714

0,25 1,5m A v02

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

- Temperatura ulja na izlazu iz cevovodaPrema relaciji (23) biće:


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°CPad temperature od ulaza prema izlazu je:ΔT = Tu – Ti = 20 – 19,48 = 0,52°C Ovo znači da je srednja temperatura ulja

2 220 19,48

19,74TT T

sru i=+

=+

= °Cšto mnogo ne odstupa od ulazne temperature Tul = 20°C.

Zbog ovoga nije potreban iterativni postupak, s obzirom da su osobine ulja uzete na temperaturi ulja 20°C.

Uzimajući u obzir relaciju (24), temperatura ulja na proiz-voljnom rastojanju x od ulaza u cev biće:


h D xix s u s

p$

$$ $ $r= + - - o

Odavde, na primer za 2

xL= =125 m, biće:

0 (20 0) (64,1 1851

15,88 0,25 125)expTix $

$$ $ $r

= + - - =19,74°CRaspored temperatura duž cevovoda za računski primer dat

je na sl.4.Prema relaciji (25) eksponent je

64,1 185115,88 196,35

Em ch A

p

s

$$

$$

= =o =0,0263

S obzirom da E→0, to sledi da i Ti→Tu- Gubici toploteGubici toplote u okolinu prema (32) biće:Q h A Tlns$ $D= =15,88∙196,35∙19,74=61550 W=61,55 kW- Koeficijent trenjaPrema (34), za laminarno strujanje je:

64333,364

Ref = = =0,192


Slika 4.


- Pad pritiska u cevovoduS obzirom na (35) biće:

20,192

0,25250

2871 1,5

p fDL V 2 2

sr$ $

$$ $

$tD = = =188136N/m2

pD = 1,88136∙105 N/m2- Snaga pumpeIz relacije (36) sledi da je:

87164,1 188136

Pm p

p

$ $t

D= =

o =13846 W = 13,846 kW

ZaključakDate, odnosno izvedene relacije u radu predstavljaju

opšti model koji se može direktno primeniti za rešavanje postavljenog problema kada se površina cevi održava na konstantnoj temperaturi. Pri primeni modela mora se voditi računa o uslovima pri kojima je isti izveden.

Za slučaj da izlazna temperatura ulja znatno odstupa od ulazne temperature, radi veće tačnosti dobijenih rezultata, neophodno je primeniti iterativni postupak. Za slučaj da od-nos razlika temperatura na ulazu i izlazu nije suviše veliki, može se umesto srednje logaritamske razlike temperatura ΔTln primeniti srednja aritmetička razlika temperatura ΔTar. Pri ovome, kao što je pokazano dobija se zadovoljavajuća tačnost. Očigledno ovde je pretpostavljena linearna prom-ena srednje temperature fluida duž cevi što uvek ne odgov-ara realnom stanju. Za slučaj da ΔTu→ΔTi, izraz za srednju logaritamsku razliku temperatura postaje neodređen pa zbog ovoga treba postupiti obazrivo.

Pre primene predloženog modela, uvek je neophodno proveriti da li je laminarni tok razvijen, što se zaključuje izračunavanjem hidrodinamičke i toplotne dužine. Kod problema transporta ulja kakav je prikazani, ulazna toplotna dužina Lt uglavnom se dobija znatno veća od ukupne dužine cevovoda. Ovo je karakteristika fluida sa visokim Prant-lovim brojem.

Za posmatrani slučaj, temperatura fluida u cevi opada duž cevi eksponencijalno. Intenzitet ove promene prven-stveno zavisi od eksponenta E koji pokazuje efikasnost razmene toplote. Kod posmatranog problema, uglavnom se dobijaju male vrednosti ovog eksponenta. Isto tako ovaj eksponent raste sa porastom h, D i L a opada sa porastom i cp. Pri većoj vrednosti eksponenta E dobija se manja izlazna temperatura fluida iz cevi Ti. Ovo dovodi do veće srednje logaritamske razlike temperatura a time i veće razmenjene količine toplote.

Literatura[1] Welty J., Wicks C., Wilson R., Fundamentals of Mo-mentom, 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 Company, New York, 1994.[7] Yuan S. W., Foundation of Fluid Mechanics, Prantice Hall, London, 1980.[8] Barna P. S., Fluid Mechanics for Engineers, Butter-worths, London 1991.[10] Korn G., Sprovočnik po matematike, Nauka, Moskva, 1988.[11] Ghajar A. J.,Madon K. F., Pressure Drop Measure-ments in the Transition Region for a Circular Tube with Three Different Inlet Configurations, Experimental Ther-mal and Fluid Science, Vol. 5 (1992), pp. 129 – 135.[12] Ghajar A. J.,Tam L. M., Heat Transfer Measure-ments and Correlations in the Transition Region for a Cir-cular Tube with Three Different Inlet Configurations, Ex-perimental Thermal and Fluid Science, Vol. 8 (1994), pp. 79 – 90[13] Ghajar A.J.,Tam L. M., Flow Regime Map for a Hor-izontal Pipe with Uniform Wall Heat Flux and Three Inlet Configurations. 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 Circu-lar 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 Transition 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.


Autor

Vladan Mićić, Univerzitet u Istočnom Sarajevu, Tehnološki fakultet Zvornik

Branko Pejović, Univerzitet u Istočnom Sarajevu, Tehnološki fakultet Zvornik

Milorad TomićUniverzitet u Istočnom Sarajevu, Tehnološki fakultet Zvornik



PROCESNA TEHNIKA jun 2013. 35

Korištenje polimernih materijala je u stalnom porastu od polovine prošlog vijeka, zahvaljujući povoljnom odnosu karakteristike-kvalitet-cijena, te obradivosti i

upotrebljivosti [1]. Najčešće su korišteni termoplastični po-limeri zbog pogodnosti reciklaže za razliku od duroplasta koji se rjeđe koriste [49]. U ukupnoj masi plastičnih proizvo-da najčešće se koriste polietilen (PE) i polipropilen (PP) oko 60-70%, zatim polistiren (PS) oko 10-15% zatim polivinil-hlorid (PVC) 15% i PET 5% [2]. U novije vrijeme povećana je upotreba kompozitnih materijala tj. smjese dva ili više materijala različitog sastava i oblika formiranih u cilju posti-zanja željenih karakteristika. Najčešće su u uptrebi vlaknasti kompoziti, gdje vlakna služe za poboljšavanje mehaničkih karakteristika. Pored korištenih vještačkih vlakana sve češće su u upotrebi prirodna vlakna od konoplje, jute lana i sl., pilećeg perja ili otpadnog papira, kartona , tekstila i sl. [3, 4].

Međutim, upotreba više različitih materijala komplikuje reciklažu, jer se vlakna i matrice trebaju razdvojiti [5].

Ovaj problem moguće je prevazići upotrebom zrnastih kompozitnih materijala koji bi se ponovo upotrebljavali u cjelini.

2. UZORCI ZA ISPITIVANjA

Za eksperiment je korišten materijal polipropilen, u pra-hu, radi postizanja homogenosti pri mješanju sa staklenim prahom. Korišćeni stakleni prah je granulacije manje od 0,5mm što je postignuto sitovnom analizom poslije mljeven-ja staklenog praha. Mješanje je vršeno mehanički – kontinu-irano radi postizanja homogenosti smješe.

Proizvedene su epruvete od osnovnog materijala polip-ropilena i epruvete smješe polipropilena sa masenim udje-lom 5%, 10%, 15%, 20%, 25% i 30% staklenog praha. Zbog debljine epruvete za ispitivanje od 4mm i dimenzije maksi-malne dimenzije granule staklenog praha od 0,5mm ispiti-vanje nije vršeno za veći procenat udjela staklenog praha od 30%. Kod pripremaka osnovnog materijala i smješe os-novnog materijala sa 10%, 20% i 30% staklenog praha stak-lenog praha određen broj pripremaka - epruveta je zadržan, a ostatak epruveta je usitnjavan i pripreman za ponovnu preradu. Isti postupak ponavljan je šest puta. Navedenim postupkom su izrađene epruvete od osnovnog materijala i epruvete od mješavine polipropilena i stakla i to u 6 ciklusa prerade [6].

Izrada epruveta je izvršena u preduzeću „Dita“ Banja Luka, septembra 2009. god.

3. REZULTATI ISPITIVANjA JEDINIČNE PLASTIČNE DE-FORMACIJE

Ispitivanje jedinične plastične deformacije se vrši tako što se epruveta standardnih dimenzija podvrgava zateznom opterećenju, po pravilu do prekida. Pri tome se prate promjene na epruveti, na osnovu kojih se određuju tražena mehanička karakteristika. Oblik i dimenzije epruvete zavise od materijala, oblika, dimenzija i namjene konačnog proizvoda.

Plan ispitivanja zatezanjem predstavljen je na slici br. 1.Ispitivanje je vršeno kratkotrajnim rastućim opterećenjem

po standardu SRPS G.S2.612 za određivanje zateznih svo-jstava plastičnih masa.

Ispitivanje zatezanjem je vršeno u laboratoriji za ispitivanje materijala / proizvoda „Orao“ A. D. Bijeljina, januara 2010.

god.Podaci o mjernoj mašini:1. Naziv uređaja: Električna kidalica “CHATILLON”,2. Model: UTSM3. Proizvođač merila: John Chatillon & Sons, N. Y. USA,4. Serijski broj: 1091,5. Naziv mjerila: Dinamometar “CHATILLON”6. Model: TCG 250 K7. Serijski broj: 232,

Epruveta za ispitivanje (prikazana na slici br. 3.) standard-nog je oblika i dimenzija. Metode izrade epruveta utvrđuju standardi: SRPS G.S2.603 , SRPS G.S2.604, SRPS G.S2.605, SRPS G.S2.606 i SRPS G.S2.607. Šematski prikaz ispitivanja zatezanjem dat je na slici br. 2.

Dimenzije epruvete za ispitivanje: 1. Ukupna dužina epruvete l1=158mm 2. Početna dužina mijernog dijela l0=80mm,3. Širina steznog dijela B=20mm,

Analiza promjene jedinične plastične deformacije polip-ropilena punjenog staklenim prahomZoran Janjuš, Aleksandar Petrović, Aleksandar Jovović, Radica Prokić-Cvetković


Plan ispitivanja zatezanjem Slika 1.


4. Početna širina mijernog presjeka b0=10mm,5. Početna debljina mijernog presjeka s0=4mm.

Za jedan ciklus vršeno je ispitivanje tri epruvete iste serije prerade. Rezultat ispitivanja je plastično izduženje mjerenno pomičnim mjerilom (prikazano u tabeli br. 1.).

Jedinična deformacija ε izračunava se po obrascu: lol

fD=

. Rezultati izračunavanja jedinične deformacije prikazani su u tabeli br. 2.

4.OBRADA REZULTATA JEDINIČNE PLASTIČNE DE-FORMACIJE

Za obradu su korištene srednje vrijednosti jedinične plastične deformacije, dobijene kao aritmetička sredina eksper-imentalnih rezultata i prikazane su u tabeli br. 3.

Da bi se omogućila upotreba rezultata dobijenih mjeren-jem i izračunavanjem za kompozitni materijal sa drugačijim procentom masenog udjela stakla od onog za koji su izvršena ispitivanja izvršena je dalja obrada iznalaženjem funkciona-lne zavisnosti veze između jedinične plastične deformacije, masenog udjela stakla i ciklusa prerade.

Obrada podataka u navedenom smislu je izvršena korišćenjem metode najmanjih kvadrata.

U konkretnom slučaju promjena jedinične plastične de-formacije izražena je u zavisnosti od ciklusa prerade i udjela stakla u osnovnom materijalu.

Iznalaženje funkcionalne zavisnosti je izvršeno u dva ko-raka.

Prvi korak podrazumijeva pronalaženje funkcionalne za-visnosti koja dovoljno dobro opisuje vezu između jedinične plastične deformacije i udjela masenog udjela stakla za svaki


Zoran Janjuš, Aleksandar Petrović, Aleksandar Jovović, Radica Prokić-Cvetković

Epruveta za ispitivanje zatezanjemSlika 2.

Tabela 1. Rezultati mjerenja maksimalnog plastičnog izduženja

MAKSIMALNO PLASTIČNO IZDUŽENjE lmax [mm]

Red. broj

Osnovni materij.

Prva prerada

Druga prerada

Treća prerada

Četvrta prerada

Peta prerada

Šesta prerada

5% staklenog praha

1. 84.9

2. 84.0

3. 83.4

10% staklenog praha

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

15% staklenog praha

1. 82.5

2. 82.6

3. 82.7

20% staklenog praha

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

25% staklenog praha

1. 82.9

2. 81.9

3. 82.2

30% staklenog praha

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

Tabela 2. Rezultati izračunavanja jedinične plastične deformacije

JEDINIČNA PLASTIČNA DEFORMACIJA εpl

Red. broj

Osnovni materij.

Prva prerada

Druga prerada

Treća prerada

Četvrta prerada

Peta prerada

Šesta prerada

5% staklenog praha

1. 6.125.10-2

2. 5 .10-2

3. 4.25 .10-2

10% staklenog praha

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

15% staklenog praha

1. 3.125.10-2

2. 3.25 .10-2

3. 3.375.10-2

20% staklenog praha

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 h10-2

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

25% staklenog praha

1. 3.625.10-2

2. 2.375.10-2

3. 2.75.10-2

30% staklenog praha

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


ciklus prerade. Pri tome se vodilo računa da se pronađe jedna funkcionalna veza koja će dovoljno dobro opisati promjenu jedinične plastične deformacije u funkciji masenog udjela stakla za svaki od ciklusa prerade.

Analizom je utvrđeno da je ta funkcionalna veza ob-lika

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

gdje su:- y(s,x) - jedinična plastična deformacija,- x - procentualni maseni udio stakla (x = 0,1,...,30),- a i b - koeficijenti i- s - ciklus prerade (s = 1,2,...,6).Koeficijenti a i b uz promjenljivu (h) za svaki od ciklusa

prerade imaju svoje vrijednosti kao što je to i prikazano u tabeli br. 4. Dobro slaganje pretpostavljene funkcije zavisnosti (1) sa osrednjenim vrijednostima jedinične plastične deformacije su potvrđeni kroz vrijednosti srednjeg kvadratnog odstupanja (σ2) i koeficijent krivolinijske korelacije (r2) koji su takođe dati u tabeli br. 4.

Drugi korak podrazumijeva iznalaženje funkcionalne veze između koeficijenata uz promjenljivu (h) u zavisnosti od ciklu-sa prerade odnosno a(s) i b(s). Na način kako je to opisano u prvom koraku, utvrđeno je da ovoj vezi najviše odgovara funkcionalna veza tipa

z s A B s C s D s E s2 3 4$ $ $ $= + + + +^ h (2)

gdje je:z(s) - vrijednosti koeficijenata a(s) i b(s)A, B, C, D i E - vrijednosti koeficijenata u jednačini (1) koji

zavise od toga koji koeficijent a(s) i b(s) se određuje. Vrijed-nosti koeficijenata A, B, C, D i E su prikazani u tabeli br. 5.

Računske vrijednosti dobijene prethodnim obrascima pri-kazane su u tabeli br. 6. Za reciklirane materijale polipropilena sa dodatkom 5%, 15% i 25% staklenog praha postoje samo računski podaci (eksperimentalna mjerenja nisu vršena).

Radi potpunijeg vizuelnog posmatranja promjene obrađeni podaci grafički su prikazani na slikama br. 3. i 4., uporednim dijagramima.

Po grafičkim i tabelarnim prikazima jasno se vidi da jedinična plastična deformacija kod kratkotrajnog rastućeg opterećenja na zatezanje raste kroz cikluse prerade. Te da opada sa dodavanjem staklenog praha osnovnom materijalu. Najveći pad se pojavljuje između 5% i 10% dodatka stakle-nog praha, nešto blaži u intervalu 10% do 15% dodatka stak-lenog praha, te skoro linearan, blag pad dalje do 30% udjela staklenog praha. Funkcija kroz cikluse prerade sporije raste sa većim definisanim sadržajem staklenog praha u osnovnom materijalu.

Promjene funkcije εpl = f(s,x) relativno jednostavni matematički obrasci (1) i (2) opisuju sa zadovoljavajućom tačnošću.

Po grafičkim i tabelarnim prikazima jasno se vidi da jedinična plastična deformacija kod kratkotrajnog rastućeg


Tabela 3. Podaci za obradu

Udeostakl

JEDINIČNA PLASTIČNA DEFORMACIJA εpl – srednja vrijednost

Osnovni mat. I prer. II prer. III prer. IV prer. V prer. VI prer.

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

Tabela 6. Obrađeni podaci po postotku stakla

Udeostakl

Jedinična plastična deformacija εpl – obrađeni podaci

Osnovni mat. I prer. II prer. III prer. IV prer. V prer. VI prer.

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

Tabela 4. Obrazac promjene jedinične plastične defor-macije i koeficijenti

Ciklus preradeKoeficijenti Koef. kriv korel. Sr. kv. odst.

a(s) b(s) r2 σ2

Osn. mat. 0.022141776 0.16340071 0.8013962 8.69167 .10-5

I prer. 0.015977423 0.40673308 0.95503102 0.000537

II prer. 0.017131962 0.46057154 0.98423566 0.000691

III prer. 0.024182692 0.47019231 0.92394631 0.000715

IV prer. 0.023365385 0.49038462 0.9247408 0.000775

V prer. 0.026313962 0.60577154 0.98920648 0.001178

VI prer. 0.029438962 0.64327154 0.9617826 0.001352

Tabela 5. Obrasci promjene koeficijenataObrasci promjene koeficijenata a(s) i 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

A 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

Koeficijent krivolinijske korelacije - r2

Srednje kvadratno odstu-panje - σ2

a(s) 0.95098748 1.96149•10-5

b(s) 0.99650165 0.005995


opterećenja na zatezanje raste kroz cikluse prerade. Te da opa-da sa dodavanjem staklenog praha osnovnom materijalu.

Najveći pad se pojavljuje između 5% i 10% dodatka stak-lenog praha, nešto blaži u intervalu 10% do 15% dodatka stak-lenog praha, te skoro linearan, blag pad dalje do 30% udjela staklenog praha. Funkcija kroz cikluse prerade sporije raste sa većim definisanim sadržajem staklenog praha u osnovnom materijalu.

Promjene funkcije εpl = f(s,x) relativno jednostavni matematički obrasci (1) i (2) opisuju sa zadovoljavajućom tačnošću.

5. ZAKLjUČAKNa osnovu eksperimentalnih istraživanja i sprovedenih i

analiza, zaključuje se sledeće:Kompozitni materijal, polipropilen sa dodatkom do 30%

masenog udjela staklenog praha, pokazuje stabilnu promenu mehaničkih svojstava. Analizom se došlo do relativno jed-nostavnih izraza, za izračunavanje jedinične plastične defor-

macije.Kompozitni materijali obrađeni u istrazi mogu se više puta

prerađivati, bez razdvajanja komponenti. Rezultati istraživanja su pokazali da višestruka prerada materijala ne utiče značajno na promjenu posmatrane mehaničke osobine.

Na osnovu izvršenih analiza, izvedeni su analitički koji omogućavaju izračunavanje jedinične plastične deformacije u funciji procentualnog udjela staklenog praha, kroz cikluse prerade.

Literatura[1] Janjuš, Z., Pouzdanost upotrebe recikliranog termoplasta, Magistarski rad, Mašinski fakultet, Banja Luka, 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] Janjuš, Z., Upravljanje reciklabilnim materijalima iz čvrstog komunalnog otpada, Doktorska dosertacija, Mašinski fakultet, Beograd, 2012.


Prikaz promjene εpl=f(x)Slika 3.

Prikaz promjene εpl=f(s)Slika 4.

Autor

Zoran JanjušGradska uprava Banja Luka, Odjeljenje komu-nalne policije, Banja [email protected]

Aleksandar PetrovićUniverzitet u Beogradu, Mašinski fakultet, Kat-edra za procesnu [email protected]

Aleksandar JovovićUniverzitet u Beogradu, Mašinski fakultet, Kat-edra za procesnu [email protected]

Radica Prokić-CvetkovićUniverzitet u Beogradu, Mašinski fakultet, Kat-edra za procesnu [email protected]


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

Heat Exchanges and Tanks Razmenjivači toplote i rezervoari 620.0 618.3 638.5Process Machinery Procesne mašine 655.8 654.7 658.4Pipe, valves and fittings Cevovodi, ventili i fitinzi 8745 875.3 899.4Process Instruments Procesna instrumentacija 411.9 411.2 424.4Pumps and Compressions Pumpe i kompresori 924.7 924.3 929.0Electrical equipment Električna oprema 513.8 513.7 512.2Structural supports Noseće konstrukcije i ostalo 744.1 747.1 734.2

Construction Labor Radna snaga 322.2 321.7 323.7Buildings Zgrade 533.9 533.4 525.4Engineering Supervision Inženjering i nadzor 325.6 324.6 327.9

Podaci su preuzeti iz časopisa Chemical Engineering. Najnovije indekse možete pogledati na http://www.che.com/pci/

Ekonomski indikatori

Ekonomski indikatoriPT


Diplomirali, doktoriraliPT

Diplomski rad, M.Sc. rad

Kandidat: Darko Kljajić

Predmet: Gorivi, tehnički i medicinski gasovi

Naziv teme: Idejno rešenje glavne merno-regulacione stanice maksimalnog kapaciteta 10000 m3/h prirodnog gasa

Mentor: V. prof. dr Dejan Radić

Datum odbrane: 23.09.2013. godine

Prikaz diplomskog rada:

U ovom diplomskom radu su prikazane osnovne karakteristike prirodnog gasa kao što su sastav, zapremina, gustina, rela-tivna gustina gasa, toplotna moć... Date su i osnovne prednosti prirodnog gasa kao energenta i kao goriva koje povećava ekonomičnost mnogih industrijskih i tehnoloških procesa uz manje zagađenje okoline. A kao mana se može izdvojiti svaka-ko opasnost od eksplozija.

Prikazani su procesi prečišćavanja prirodnog gasa od gasnog nalazišta (bušotine) do sistema za transport. Proces počinje na samom gasnom polju (koji neće biti opisan u ovom radu, jer suviše odstupa od teme rada) koji se nastavlja u postrojenju za prečišćavanje prirodnog gasa, gde gas prvo prolazi kroz prijem gasa gde se obavlja početna separacija gas-tečnost (voda i čvrste materije se obrađuju za odlaganje dok se tečni ugljovodonici obrađuju u daljim procesima). Obavlja se tretiranje gasa radi redukovanja tzv. kiselih gasova do dozvoljenih vrednosti. Proces se nastavlja dehidratacijom u kome se iz gasa izdvaja preostala voda, da bi se smanjila oštećenja cevovoda i pripremio gas za sledeće procese koji se obavljaju na kriogenim temperaturama.

Da bi se dobio prirodni gas odgovarajuće toplotne moći, potrebno je izdvojiti frakcije viših ugljovodonika u procesu sekundarnog izdvajanja. Izdvajanje se vrši u uređajima koji se zovu demetanizatori i stabilizatori, a izdvajanje se može obav-ljati u procesima apsorpcije uljima, adsorpcije na molekularnim sitima sa zeolitima i membranskom separacijom. Prilikom prečišćavanja prirodnog gasa, izdvajaju se i gasovi koji se mogu iskoristiti u industriji (azot, helijum, kiseonik, živa, radon, arsen...)

U svim fazama, od nalazišta, preko postrojenja za njegovo prečišćavanje, do linija za transport i skladištenje, prirodni gas je pod pritiskom. U radu su opisane vrste kompresorskih stanica koje se generalno koriste u industrijskoj proizvodnji prirod-nog gasa. Kao i šta bi osnovna kompresorska stanica trebala da sadrži.

Opisani su postupci utečnjavanja prirodnog gasa, komprimovanja i postupci skladištenja. Gas se utečnjava i komprimuje jer se time znatno olakšava transport i skladištenje. Utečnjeni prirodni gas se skladišti u čeličnim rezervoarima, rezervoarima od prenapregnutog betona i u kombinovanim rezervoarima (kombinacija čelika i betona). Skladišta mogu biti podzem-nog i nadzemnog tipa. Dok se komprimovani prirodni gas skladišti u iscrpljenim gasnim nalazištima, izdanima i podzem-nim pećinama. Transport utečnjenog i komprimovanog prirodnog gasa se obavlja kamionima, cevovodima i pomorskim nosačima (metanerima).

Prikazan je detaljan opis glavne merno-regulacione stanice, u kojoj se vrši filtriranje, dogrevanje, redukcija pritiska gasa sa pritiska u razdelnom gasovodu na zahtevani pritisak. Kao i opis prateće opreme i armature koja se sastoji od regulacionih i sigurnosnih uređaja, zapornih uređaja, filtra za gas, merne i kontrolne opreme, zagrejača gasa. Tokom opisa izvršena je i podela opreme i ana-liziran je rad svakog elementa ponaosob.

Predstavljen je deo procesa izrade projekta dvolinijske glavne merno-regulacione stanice za prirodni gas toplotne moći 33340 kJ/m3, koji se odnosi na proračun materijalnog i toplotnog bilansa GMRS kapaciteta 10.000 m3⁄h, ulaznog maksimalnog pritiska 50 bar i minimalnog 20 bar, izlaznog maksimalnog pritiska 12 bar i minimalnog 6 bar, ulazne temperature 5 °S kao i izbor i dimenzi-onisanje opreme.

Katedra za procesnu tehnikuModul za procesnu tehniku i zaštitu životne sredine


Diplomirali, doktorirali PTKatedra za procesnu tehniku

Modul za procesnu tehniku i zaštitu životne sredine

Materijalni bilans se odnosi na maksimalni kapacitet glavne merno-regulacione stanice tj. na zahteve potrošača, proračun potrebne količine vode (4,95 m3/h) i gasa za dogrevanje (12,86 m3/h). Dok se toplotni bilans odnosi na proračun potrebne količine toplote za dogrevanje gasa (od početnih 5 °S do 8 °S), izbor razmenjivača toplote na osnovu proračunate vrednosti snage razmenjivača od 108 kW i izbor kotlova za usvojenu snagu razmenjivača toplote, za dogrevanje gasa, ukupne snage 112 kW (4 kotla po 28 kW).

Prilikom izbora i dimenzionisanja opreme, izvršen je proračun prečnika cevi ulaznog gasovoda DN100 prema API 5L stan-dardu, proračun izlazne deonice gasovoda DN200 prema EN 10220 standardu, deonice gasovoda ka kotlarnici za dogre-vanje gasa DN32 prema EN10220. Usvojen je regulator pritiska sa pilotom i sa sigurnosno blokadnim ventilom koji odgo-vara datom opsegu izlaznog pritiska. Proračunat je odušni ventil sigurnosti kako na regulacionoj liniji (DN15, PN16), tako u podstanici za kotlarnicu (DN15, PN16). Izabrani su odgovarajući merači protoka. Turbinski merač protoka za maksimalnu (zimsku) potrošnju gasa i rotacioni merač protoka za smanjenu (letnju) potrošnju gasa.

Da bi se gas zagrejao do određene temperature, izvršen je proračun i dimenzionisanje cevovoda grejnih fluida (proračunom je dobijeno da je cevovod DN40), potrebne količine grejnog fluida (4,95 m3/h) i izabran je odgovarajući zatvoreni ekspan-zioni sud zapremine 8 l. Ukoliko je potrebno, vrši se i proračun ventilacije kotlarnice u zavisnosti od vrste kotlova koji se koriste, mada u ovom slučaju, taj proračun nije potreban jer kotlovi ne zavise od vazduha u unutrašnjosti kotlarnice, već uzimaju vazduh spolja.

Ključne reči:



Diplomski rad

Kandidat: Sami Al Atarji

Predmet: Zaštita životne sredine

Naziv teme: Određivanje emisija iz malih postrojenja za sagorevanje – peći na drva

Mentor: prof. dr Aleksandar Jovović, dipl. inž. maš.

Datum odbrane: 26.09.2013


Kako se svet suočava sa sve manjim rezervama nafte i gasa, to se korišćenje biomase u cilju dobijanja energije sve više nameće. Namera je da do 2020. godine učešće obnovljivih izvora energije, među koje se ubraja i biomasa, dostigne 20 %. U tom smislu, u narednim godinama očekuje se sve veća primena malih postrojenja za sagorevanje čvrstih goriva. Međutim, ova postrojenja označena su kao glavni uzročnici zagađenja vazduha. Samo zimi, sagorevanje biomase u Evropi uzrokuje 50 do 70 % ukupnog zagađenja vazduha ugljenikom. Stoga, problem koji se tiče smanjenja emisija iz malih postrojenja za sagorevanje čvrstog goriva dobija na važnosti.

Ovaj rad, čija je tema određivanje emisija kod malih postrojenja za sagorevanje čvrstog goriva koncipiran je na sledeći način. Tema je obrađena kroz dva dela, opšti i praktični. Opšti deo čine četiri poglavlja. Opšti deo bavi se pojmom, kapacitetom, područjem primene i klasifikacijom malih postrojenja za sagorevanje čvrstog goriva, graničnim vrednostima emisija kod po-menutih postrojenja, kao i metodama ispitivanja emisije čvrstih čestica. Poslednje poglavlje opšteg dela daje opis i uputstvo za korišćenje peći na drva „Arina“, koju proizvodi Industrijski kombinat „Guča“, a na kojoj je vršeno merenje emisije čvrstih čestica. Praktični deo se takođe sastoji iz četiri poglavlja, ispitivanja izvora emisije, rezultata ispitivanja, toplotnog (energetsk-og) bilansa peći na drva „Arina“, sprovedenog u cilju određivanja stepena korisnosti i toplotne snage peći, i diskusije rezultata ispitivanja.

I pored toga što je u ovom radu akcenat stavljen na merenju emisije čvrstih čestica, u ovom delu je izvršeno poređenje i drugih performansi peći (stepena korisnosti peći i emisije ugljen-monoksida) sa graničnim vrednostima ovih performansi definisanim raznim standardima, propisima i potvrdama kvaliteta uređaja sa stanovišta zaštite životne sredine, a u cilju ocene kvaliteta peći.

Prvo uzorkovanje čvrstih čestica sprovedeno po izokinetičkoj metodi, za koju se tokom ispitivanja pokazalo da zbog teškog ostvarivanja izokinetičkih uslova i diskontinualnog rada peći, ne daje zadovoljavajuće rezultate, prešlo se na austrijsko-nemačku metodu po kojoj su obavljena naredna dva uzorkovanja. Pored preporuka uzetih iz austrijsko-nemačke metode, a opisane u studiji koja se bavi malim postrojenjima za sagorevanje čvrstog goriva, korišćene si i preporuke iz standarda SRPS EN 13240:2011. Određivanje sastava dimnih gasova uključuje određivanje koncentracije ugljen-monoksida, ugljen-dioksida, azotnih oksida, sumpor-dioksida i kiseonika u suvim dimnim gasovima. Bez obzira što srpski propisi ne definišu granične vrednosti ovih zagađujućih materija za mala postrojenja za sagorevanje čvrstog goriva toplotne snage manje od 50 kW, kon-centracija ugnjen-monoksida u suvim dimnim gasovima pri referentnom zapreminskom udelu kiseonika je bitna da se odredi jer su granične vrednosti ove veličine definisane i primenjenim standardom SRPS EN 13240:2011 i brojnim evropskim propi-sima. Koncentracija ugljen-monoksida kao i koncentracija ugljen-dioksida u suvim dimnim gasovima su veličine koje figurišu u jednačinama toplotnog bilansa koji se sprovodi u cilju određivanja stepena korisnosti toplote grejnog uređaja. Postupak ispitivanja emisije čvrstih čestica i sastava dimnih gasova detaljno je opisan u 6. poglavlju diplomskog rada.

Ukoliko se zanemare rezultati prvog uzorkovanja iz prethodno navedenih razloga, relevantna vrednost emisije čvrstih čestica iznosi 52,2 mg/m3 i zadovoljava evropske propise. Relevantna vrednost emisije ugljen-monoksida iznosi 0,091 mg/m3 i zado-voljava većinu evropskih propisa, kao i primenjeni standard SRPS EN 13240:2011 (zadovoljava drugu klasu emisije ugljen-monoksida po ovom standardu). Relevantna vrednost stepena korisnosti toplote iznosi 69% i pripada drugoj klasi stepena korisnosti po standardu SRPS EN 13240:2011, i zadovoljava određen broj evropskih propisa.






Kandidat: Nemanja Vučićević

Predmet: Sušare

Naziv teme: Idejno rešenje opreme za sušenje drvenih komada, kapaciteta 3960 komada na dan

Mentor: Prof.dr. Aleksandar Jovović



Tema diplomskog rada je idejno rešenje opreme za potrebe sušare koja se koristi za proces sušenja komada od izuzetno lakog drveta. Cilj sušenja je da se poboljšaju uslovi naknadne obrade, bojenja i lepljenja drveta, kako bi se kao konačan proizvod koristio u vidu lajsni različitih profila za laminat i parket, kao i lajsni za stolariju i slikarskih lajsni.

Na početku rada prikazane su opšte informacije mogućnostima korišćenja biomase kao goriva, karakteristikama, primeni, podeli, prednostima i nedostacima, a dat je i kratak prikaz pregled propisa iz oblasti zaštite vazduha.

U drugom delu je data analiza mogućeg korišćenja obnovljih izvora energije OIE (biomase) u Srbiji, sa osvrtom na mogućnost iskorišćenja energetskog potencijala biomase kao goriva.

U trećem delu diplomskog rada su analizirane tehnike za smanjenje emisije pri sagorevanju biomase. Data je podela mogućih tehnika u vidu tabela i grafika, kada su određene tehnike primenljive. Predstavljene su opšte karakteristike proc-esa i opreme za kontrolu i smanjenje emisija iz sagorevanja biomase kao i poboljšanje efikasnosti energetskih tehnologija u poslednjim godinama. Takođe, ukratko su prikazani i procesi smanjenja emisija teških metala pri sagorevanju drugih goriva. Prikazani su osnovni scenariji emisije gasova staklene bašte od strane energetskih industrija.

U četvrtom delu diplomskog rada urađen je materijalni i toplotni bilans procesa sušenja.

U petom delu dato je idejno rešenje samog postrojenja sa tehničkim opisom uređaja i procesa koji se u postrojenju obavlja. U cilju zaštite samog postrojenja i prostora u kome će ono biti smešteno (od zapaljivosti, eksplozija, raznih havarija do kojih može doći), kao i zahteva materijala koji se suši, za agens sušenja izabran je vazduh, koji je u cilju pripreme sušen u sloju adsorbenta, a zatim zagrevan pre uvođenja u komoru za sušenje. Sa druge strane, posebnim uvođenjem vazduha sa poda sušare, omogućeno je sušenje materijala prirodnim tokom toplog vazduha, čime je ostvarena mala brzina agensa sušenja a time omogućeni uslovi za dobijanje kvalitetne površine proizvoda.




Kandidat: Dalibor Mirković


Naziv teme: Idejno rešenje dogorevanja dimnih gasova iz višeetažne peći za regeneraciju granulisanog ak-tivnog uglja kapaciteta 220kg/h primenom tehničkog kiseonika

Mentor: V.prof.dr Dejan Radić



Aktivni ugalj je najstariji materijal koji se koristi kao adsorbent. Zbog svojih osobina našao je primenu u raznim oblasti-ma. Koristi se za prečišćavanje gasova, vode, u medicini itd. Jedna od najčešćih primena aktivnog uglja je u postrojenjima za prečišćavanje vode za piće. U ovim postrojenjima aktivni ugalj se koristi za izdvajanje rastvorenih organskih materija u vodi. Važna vaza prilikom korišćenja aktivnog uglja je faza njegove regeneracije. Cilj regeneracije je da se zasićenom aktivnom uglju vrate adsorpciona svojstva u što većoj meri.

U ovom diplomskom radu obrađena je problematika dogorevanja dimnih gasova iz višeetažne peći za visokotemper-

atursku regeneraciju granulisanog aktivnog uglja primenom tehničkog kiseonika. U prvom poglavlju date su tehničko-tehnološke i eksploatacione karakteristike rezervoara i isparivačko redukcione stanice tečnog kiseonika. Dati su osnovni po-daci o kiseoniku, osobine, način dobijanja i primena kiseonika. Pored ovog dat je pregled podele cevovoda za kiseonik kao i materijala za izradu cevovoda i armature. Opisan je sistem za skladištenje kiseonika u gasovitom i tečnom stanju. Akcenat je stavljen na skladištenje kiseonika u tečnom stanju. Dat je primer jednog rezervoara za skladištenje tečnog kiseonika gde je opisan proces skladištenja i distribucije tečnog kiseonika iz datog rezervoara. U distributivnoj mreži kiseonika, za redukciju pritiska koji vlada u rezevoaru na željeni pritisak koristi se redukciona stanica. U ovom poglavlju dat je i kratak opis reducki-one stanice.

U drugom poglavlju dat je opis sistema za prečišćavanje dimnih gasova iz procesa regeneracije granulisanog aktivnog uglja. U kratkom uvodnom delu dati su osnovni podaci o aktivnom uglju. Opisan je proces visokotemperaturske regen-eracije granulisanog aktivnog uglja u višeetažnoj peći i date su fizičko-hemijske osnove procesa regeneracije. U sastav dimnog gasa ulaze četri emisije zagađujućih materija: emisija organskih materija, emisija čvrstih čestica, emisija metala i emisija kiselih gasova. Najveći problem predstavljaju velike količine produkata nepotpunog sagorevanja. Količine produka-ta nepotpunog sagorevanja su u granicama znatno iznad dozvoljenih. Za svaku od emisija je opisan postupak prečišćavanja i uređaja koji se koriste. Dat je primer jednog postrojenja za prečišćavanje dimnih gasova i opis tipičnih kvarova na sistemu.

U trećem poglavlju opisan je proces dogorevanja dimnih gasova. Dogorevanje gasova se obavlja u komorama za dogo-revanje. U ovom poglavlju dati su osnovni podaci o komorama za dogorevanje. Za ovu svrhu koriste se dve vrste komora za dogorevanje, katalitičke komore i komore sa direktnim kontaktom plamena i dimnog gasa. Dat je opis ovih komora kao i princip njihovog rada. Radi iteziviranja procesa oksidacije produkata nepotpunog sagorevanja vrši se obogaćenje struje sekundarnog vazduha za sagorevanje sa tehničkim kiseonikom. U ovom poglavlju je opisan postupak obogađenja vazduha za sagorevanje. Izvršena je podela postupka obogađenja vazduha za sagorevanje u odnosu na nivo obogaćenja.

U četvrtom poglavlju je urađen proračun nepotpunog sagorevanja gasovitog goriva u prisustvu vodene pare i proračun ravnotežnog sastava produkata visokotemperaturske regeneracije granulisanog aktivnog uglja. Na osnovu dobijenih po-dataka izračunata je potrebna količina kiseonika za sagorevanje produkata nepotpunog sagorevanja na osnovu čega je dobijena vrednost potrebnog nivoa obogaćenja vazduha za sagorevanje. Urađen je materijalni bilans komore za dogorev-anje.





U petom poglavlju dat je opis postrojenja za regeneraciju granulisanog aktivnog uglja kapaciteta 220kg/h. Opisan je tok granulisanog aktivnog uglja kroz postrojenje za regeneraciju kao i tok dimnih gasova kroz sistem za prečišćavanje. Proračunata je potrebana količina kiseonika za obogaćenje vazduha za sagorevanje za preriod od 10 dana i usvojen rezer-voar za skladištenje kiseonika. Kiseonik se skladišti u tečnom stanju u vertikalnom rezervoaru. Rezervoar je opremljen svom potrebnom armaturom i cevovodima za njegovo punjenje i pražnjenje kao i sigurnosnom opremom. Za prevođenje kiseon-ika u gasovito stanje koriste se atmosferski isparivači. Za potrebne količine kiseonika proračunat je potreban broj isparivača. Zbog niskih temperatura u zimskim mesecima neophodno je dogrevanje gasovitog kiseonika. Za dogrevanje gasovitog kiseonika, u dogrejač gasne faze, postavlja se elektrogrejač snage 600W. Redukcija pritiska se odvija u redukcionoj stanici koja je opremljena potrebnim sigurnosnim i mernim uređajima kao i ostalom potrebnom armaturom.

Ključne reči:




Kandidat: Miloš Zorić

Predmet: Merenja i upravljanje u procesnoj industriji

Naziv teme: Prijemna ispitivanja kotla na tečno gorivo toplotne snage 50 MW

Mentor: V. prof. dr Dejan Radić

Datum odbrane: 18.11.2013.


Završna faza izgradnje kotlovskih postrojenja obavezno obuhvata garancijska (prijemna) ispitivanja. Osnovni cilj ovih ispi-tivanja je dokazivanje garantovanih parametara postrojenja. Obim garancija je deo ugovornih obaveza između investi-tora i izvođača radova. Međutim, minimalno se garacije moraju odnositi na: maksimalni kapacitet i garantovane procesne parametre radnog fluida na izlazu iz kotlova, stepen korisnosti kotlova i stanje emisije dimnih gasova.Tema ovog diplomskog rada su pregled svih potrebnih merenja u cilju dokazivanja garantovanih parametara prema važećim standardima, realizacija ispitivanja kotla na tečno gorivo kapaciteta 50 MW prema definisanom planu merenja i obrada rezultata merenja u cilju određivanja snage kotla, stepena korisnosti i stanja emisije dimnih gasova. Prvo poglavlje obuhvata tehničko-tehnološki opis kotlovskog postrojenja na tečno gorivo. U njemu je opisana glavna uloga kotlovskog postrojenja, delovi od kojih se sastoji proces, pretvaranje odnosno predaja energije goriva pri sagorevanju na-pojnoj vodi, primena toplotne energije. Opisani su svi sistemi potrebni za normalno funkcionisanje kotlovskog postrojenja i prikazani kroz šeme za tečno gorivo i za kotlovska postrojenja koja koriste ugalj kao gorivo. Podela kotlova je jedan deo ovog poglavlja. Opisani su sistemi za pripremu vode, skladištenje i pripremu goriva. Obuhvata, takođe, opis načina punjenja kotla vodom kao i njegovo potpaljivanje i odvođenje produkata sagorevanja. U ovom poglavlju prikazan je detaljniji opis kotla kao glavnog dela kotlovskog postrojenja, njegovi delovi i njihova primena.

U drugom poglavlju date su osnovne proračunske jednačine za izračunavanje stepena korisnosti primenom direktne i indi-rektne metode. Dat je pregled potrebnih merenja procesnih veličina za određivanje stepena korisnosti kotlova po direktnoj, a zatim i po indirektnoj metodi. Neke od važnih veličina su:Direktna metoda merenja stepena korisnosti zasniva se na određivanju:

• Korisne toplotne snage;• Neto ukupnog unosa toplote (količina toplote uneta iz nekog spoljašnjeg izvora u ložište na sve druge načine osim

hemijskom energijom iz goriva, toplota dobijena sagorevanjem goriva).

Za indirektnu metodu određuju se svi gubici koji se javljaju u kotlovima.

Poglavlje tri obuhvata opis mernih uređaja i tehnike merenja.Opisani su postupci merenja pritiska, uređaji kao što su manometri (hidraulički, mehanički, sa membranom i klipni) i njihov način rada.Opisani postupci merenja temperature (termoparovima, termootpornicima i termometrima) i postupci merenja mase i masenog protoka.

Četvrto poglavlje opisuje merenje i prikaz rezultata merenja prijemnih ispitivanja kotla na tečno gorivo snage 50 MW. Dat je opis merenja i radnih režima kotla tokom ispitivanja. Merenja su rađena po standardu SRPS EN 12952-15.





Peto poglavlje obuhvata obradu rezultata merenja kao i detaljan tehnički opis kotla za koji je vršeno ispitivanje sa osnovnim radnim parametrima. Proračunom stepena korisnosti direktnom metodom dobijeno je:

Korisna toplotna snaga QN = 53008 kWTermička snaga kotla na ulazu Q(N)ZF = 58403 kW

Proračunom stepena korisnosti indirektnom metodom dobijeno je:Gubitak toplote usled fizičke toplote dimnih gasova Q(N)G = 5363,31 kWGubitak toplote usled nepotpunog sagorevanja QCO = 34.87 kW Gubitak toplote usled radijacije i konvekcije QRC = 182,019 kW

Obrađene su i merne nesigurnosti za obe metode. Za radni režim 100 % opterećenja kotla, konačne vrednosti stepena ko-risnosti kotla iznose:

• Po direktnoj metodi ispitivanja η(N)B = 90,76 ± 1,63 %

• Po indirektnoj metodi ispitivanjaη(N)B = 90,48 ± 0,33 %

Ključne reči:




Kandidat: Đorđe Pantelić


Naziv teme: Idejno rešenje gradske gasifikacione mreže kapaciteta 10000 m3/h

Mentor: V.prof.dr Dejan Radić

Datum odbrane: 23.12.2013.


Prirodni gas je vitalna komponenta svetske energetike. On spada u najčistija, najsigurnija i najkorisnija goriva dostupna ljudima. Posmatrano u odnosu na sva ostala fosilna goriva, upotreba prirodnog gasa proizvodi najnižu količinu ugljen dio-ksida, što je bitan doprinos smanjenju globalne emisije CO2. Prirodni gas je najvažniji fosilni energetski izvor. On danas igra značajnu ulogu u svetskoj energetici, ali će ta uloga biti još važnija u narednih 50 godina.Kako je značaj stalnog snabdevanja energijom od vitalne važnosti, to je učinilo da i prirodni gas dobije veoma visok stepen važnosti u našem društvu i našim životima.

Uloga prirodnog gasa u energetskom miksu je već duže vreme regionalno pitanje, koje je zavisilo od konvencionalnih izvora kao i od aktuelne infrastrukture. Sa razvojem tehnologije, nekonvencionalni izvori ne samo da postaju dostupni, već i jeftiniji, čime je gas našao svoju namenu.Upotreba gasa sve više postaje jedna od najboljih opcija za mnoge zemlje, posebno kada se uzme u obzir da je urednija od upotrebe uglja ili nafte.

Kompletno iskorišćenje prirodnog gasa, može se postići ne samo njegovim korišćenjem kao izvora energije, već i proiz-vodnjom električne energije iz gasa.

U ovom diplomskom radu su obrađene deonice distributivne gasovodne mreže, njihovi padovi pritisaka i pritisci u nji-hovim čvorovima za deonice za koje je pretpostavljeno da imaju najveće padove pritisaka. Rad je podeljen u četiri poglavlja.

U prvom poglavlju opisane su karakteristike prirodnog gasa : specifična težina gasa, faktor formiranja zapremine gasa, gustina gasa, izotermna stišljivost gasova, viskozitet gasa i Vobeov broj. Sve karakteristike prirodnog gasa su na osnovu određenih zakona definisane odgovarajućim jednačinama.

U drugom poglavlju opisane su metode koje se koriste u određivanju protoka prirodnog gasa. Metoda koja je detaljnije opisana u diplomskom radu je metoda merenja protoka prigušnicama. U kratkom uvodnom delu date su osnovne karak-teristike i oblici mernih prigušnica.

Opisani su merači koji se koriste kao oprema za merenje protoka prirodnog gasa prigušnicama. Njihov princip rada je detaljno prikazan na odgovarajućim slikama. Opisana je jednačina merne blende kao i faktori koji u njoj figurišu. Takođe su opisani i zapreminski merači protoka, njihove karakteristike i princip rada.

U trećem poglavlju dat je opis proračunskih procedura za dimenzionisanje cevovoda kružnog poprečnog preseka za transport prirodnog gasa, kao i faktori koji utiču na njih : Rejnoldsov broj, faktor trenja, faktori prenosa i relativna hrapavost, koji su objašnjeni odgovarajućim jednačinama i grafikonima. Detaljno su objašnjene jednačine : Vejmut, Penhendl, Klajn-dinst i Renoar. Navedeni su primeri izračunavanja protoka u gasovodima za odgovarajuće jednačine. Opisani su gasovodi promenljivog prečnika, paralelni gasovodi i složeni gasovodi koji su objašnjeni odgovarajućim slikama i primerima.





U četvrtom poglavlju izvršen je proračun distributivne gasovodne mreže. Za proračun je korišćena jednačina Renoar. Proračun je vršen za četiri deonice gde je cilj bio izračunavanje padova pritisaka na svakoj deonici, kao i izračunavanje pri-tisaka u svakom čvoru. Konačni rezultati gasodinamičkog proračuna distributivne mreže prikazani su tabelarno i sadrže : spisak deonica sa označenim ulaznim i izlaznim čvorovima, usvojene prečnike deonica, dužine deonica, protoke kroz svaku deonicu, padove pritisaka kroz svaku deonicu i pritiske u svakom čvoru. Na osnovu dobijenih vrednosti pada pritiska po deonicama došlo se do zaključka da je najveći pad pritiska na deonici 1( N002 – E044) i da pritisak gasa u najudaljenijoj tački E044 iznosi 2,2 bar, t.j. veći je od zahtevanog minimalnog pritiska 1,5 bar.

Ključne reči:


1. Monografije iz mašinstva

Milovan Živković i Taško Maneski TERMOMEHANIČKI NAPONI CEVOVODA I POSUDA Cena: 750 din.

Boris SlipčevićRAZMENjIVAČI TOPLOTE(II izdanje)

Cena: 950 din

Milan RikalovićDOBOŠASTI RAZMENjIVAČI TOPLOTE

Cena: 700 din

Dimitrije Voronjec i Đorđe KozićVLAŽAN VAZDUH – TERMODINAMIČKE OSOBINE I PRIMENA (IV izdanje)

Cena: 550 din

Slobodan ĆirićKOTLARNICE, TOPLOTNE MREŽE I TOPLOPREDAJNE STANICE

Cena: 2950 din

Branislav Todorović i Milica Milinković-ĐapaRAZVOD VAZDUHA U KLIMATIZACIONIM SISTEMIMA (III izdanje)

Cena: 1500 din

Srđan RaičkovićKOMPRESIBILNI I MEHANIČKI ZAPTIVAČI

Cena: 600 din

Rodoljub VučetićZDRAVLjE ŽIVOTNE SREDINE & PROMENA KLIME

Cena: 400 din

Stevan ŠamšalovićTOPLOTNA PUMPA - Tehnologija održive proizvodnje energije

Cena: 1750 din

2. Priručnici iz mašinstva

Branislav Živković i Zoran StajićMALI TERMOTEHNIČKI PRIRUČNIK

Cena: 1800 din

Svetislav ZarićPRIRUČNIK IZ INDUS-TRIJSKE PNEUMATIKE

Cena: 450 din

Grupa autoraTEHNONIKA I TEHNOLOGIJA U ZAŠTITI ŽIVOTNE SREDINE

Cena: 1200 din

Rodoljub VučetićPRIRUČNIK O URAVNOTEŽAVANjU CEVNIH MREŽA U GREJANjU, HLAĐENjU I KLIMATIZACIJI

Cena: 800 din

Stevan ŠamšalovićTEHNOLOGIJA HLAĐENjA I SMRZA-VANjA HRANE

Cena: 450 din

Nebojša GrahovacPRIRUČNIK ZA VLAŽAN KOMPRIMOVANI VAZ-DUH

Cena: 450 din

Inženjerska bibliotekaPT


Živojin PerišićVENTILACIJA PORODIČNIH I KOMER-CIJALNIH KUHINjA

Cena: 450 din

3. Priručnici iz elektrotehnike

Dragan Vićović & Zoran HadžićELEKTRIČNE IN-STALACIJE NISKOG NAPONA

Cena: 1600 din

Dragan Vićović & Zoran HadžićZAŠTITA OBJEKATA OD ATMOSFERSKOG PRAŽNjENjA

Cena: 1550 din

Ljiljana Rašajski, Gojko Dotlić i Marija MrđanovMALI ELEKTROENER-GETSKI PRIRUČNIK (MEP) (IV izdanje, 2009)

Cena: 1250 din

4. Tehnička regulativa iz mašinstva, elektrotehnike i dodirnih disciplina

PRAVILNICI IZ ELEK-TROENERGETIKEPostrojenja, nadzemni vodovi, zaštita od statičkog elektriciteta i od požaraPriredila Marija MrđanovCena: 700 din

KABLOVI, SAMONOSEĆI KABLO-VI, UŽAD I KRATKI SPOJIzvodi iz tehničkih standarda u elektroen-ergeticiPriredila Marija MrđanovCena: 900 din

Miodrag IsailovićTEHNIČKI PROPISI O ZAŠTITI ODPOŽARA I EKSPLOZIJA (IV izdanje, 2007)

Cena: 900 din

Dragana & Stevan ŠamšalovićVODIČ KROZ STAN-DARDE I PROPISE O GREJANjU, HLAĐENjU I KLIMATIZACIJI

Cena: 600 din

5. Ostalo

Nadežda Mitrović-Žitko i Stevan VukotićPRIRUČNIK ZA PRI-PREMU OPŠTEG DELA STRUČNOG ISPITA ZA RADNIKE TEHNIČKIH STRUKA

Cena: 450 din

NAUČNO-TEHNIČKI PETOJEZIČNI REČNIK (GREJANjE, HLAĐENjE, KLIMATIZACIJA)

Cena: 950 din

Inženjerska biblioteka PT


Download - PROCESNA 2013.GODINA 25. TEHNIKA - smeits.rs · PT Uvodnik Uvodnik Dragi čitaoci, D rugi broj časopisa Procesna tehnika sa zadovoljstvom najavljuje organizaciju 27. kongresa o pro

Top Related