procesna tehnika 2

62
www.smeits.rs Događaji Procesing 2014 Tema broja Iskorišćenje otpadnih materijala kao goriva Hlađenje procesnih fluida pomoću vode i vazduha ISSN 2217-2319 Aktuelno TEHNIKA BROJ 2 decembar 2013. GODINA 25. PROCESNA

Upload: ognjen-drljan

Post on 24-Nov-2015

194 views

Category:

Documents


9 download

DESCRIPTION

Procesna tehnika

TRANSCRIPT

  • w w w.smeits . rs

    Dogaaji

    Procesing 2014

    Tema broja

    Iskorienje otpadnih materijala kao goriva

    Hlaenje procesnih fluida pomou vode i vazduha

    ISSN 2217-2319

    Aktuelno

    TEHNIKABROJ 2 decembar 2013.GODINA 25.PROCESNA

  • PROCESNATEHNIKA

    broj 2, decembar 2013. godina 25.SADRAJ:

    KOLUMNE

    UVODNIK

    PROCESING 2014

    INENjERSKA KNjIARA

    EKONOMSKI INDIKATORI

    DIPLOMIRALI,

    DOKTORIRALI

    PROCESNA TEHNIKA decembar 2013. 3

    TEMA BROJA

    INENjERSKA PRAKSA

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

    26 Hlaenje procesnih fluida pomou vode i vazduha

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

    10

    14

    Izdava:Savez mainskih i elektrotehnikih inenjera Srbije (SMEITS)Kneza Miloa 7a/II, 11000 Beograd

    Glavni i odgovorni urednik:Dejan Radi

    Saradnici:Aleksandar PetroviIlija KovaeviDejan Radi

    Tehniki urednik:Ivan Radeti

    Web tim:Stevan amalovi

    Za izdavaa:Milovan ivkovi

    [email protected]

    Publikacija je besplatna.

    Sadraj publikacije je zatien.Korienje materijala je dozvoljeno iskljuivo uz saglas-nost autora.

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

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

    BeogradBeogradBeogradBeogradBeogradBeogradBeogradSuboticaBeogradBeogradBeogradBeogradBeogradBeograd

    CIP -- Katologizacija u publikaciji Narodna biblioteke Srbije, Beograd62PROCESNA tehnika: nauno-struni asopis / glavni i odgovor-ni urednik Dejan Radi God.1 br. 1 (septembar 1985) - . - Beo-grad (Kneza Miloa 7a/II) : Savez mainskih i elektrotehnikih inenjera i tehniara Srbije, 1985 - (elektronska publikacija) 27cmestomeseno (jun i decembar)

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

    36 Analiza promjene jedinine plastine 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

    Dogaaji

    Procesing 2014

    Tema broja

    Iskorienje otpadnih materijala kao goriva

    Hlaenje procesnih fluida pomou vode i vazduha

    ISSN 2217-2319

    Aktuelno

    TEHNIKABROJ 2 decembar 2013.GODINA 25.PROCESNA

  • UvodnikPT

    Uvodnik

    Dragi itaoci,

    Drugi broj asopisa Procesna tehnika sa zadovoljstvom najavljuje organizaciju 27. kongresa o pro-cesnom inenjerstvu PROCESING14. Drutvo za procesnu tehniku u okviru SMEITS-a je formiralo organizacioni odbor i nauno-struni odbor kongresa PROCESING14 . Uz oiglednu elju organizatora da uee na skupu uzme to vei broj strunjaka iz oblasti procesne

    tehnike sa ireg podruja regiona, ovaj put u nauno-struni odbor kongresa PROCESING14 su ukljueni strunjaci iz gotovo svih bivih republika, uglavnom zaposleni na vodeim mainskim fakultetima u svojim dravama koji imaju nastavne planove i programe iz oblasti procesnog inenjerstva. Predsed-nik (prof. dr Miroslav Stanojevi) i zamenik predsednika (prof. dr Aleksandar Jovovi) nauno-strunog odbora, su kao i niz prethodnih godina, lanova Katedre za procesnu tehniku Mainskog fakulteta u Beogradu.

    Aktivni uesnik, ali i organizator kongresa PROCESING14, 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 uesnik u organizaciji. Na inicijativu predsednika organizacionog odbora kongresa PROCESING14 g. Zorana Radibratovia, direktora novih primena i logistike kompanije MESSER Tehnogas AD, Beograd planira se da se ovogodinji dvodnevni kongres odri u krugu fabrike MESSER Tehnogas AD u Beogradu, sa temama okruglog stola posveenim primenama tehnikih gasova u industriji.

    Grupa radovi selektirana za ovaj broj asopisa 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. Trei rad se bavi sagorevanjem papirnog otpadnog materijala u kotlovima. Prema tome, moe se rei da je tema broja pretvaranje otpadnih materijala u energetski vredna goriva. Uz navedene radove u drugom broju asopisa Procesna tehnika za 2013. godinu pred-stavljena su jo tri rada iz oblasti procesnog inenjerstva.

    asopis Procesna tehnika poziva zainteresovane autore da SMEITS-u dostave radove, bilo za ob-javljivanje u asopisu ili kao prijava za uee na kongresu PROCESING14. To e omoguiti da ove ak-tivnosti Drutva za procesnu tehniku nastave sa radom.

    S potovanjem,dr Dejan Radi, v. prof.Glavni i odgovorni urednik

    Dejan Radi, glavni i odgovorni urednik

    Pristupnica u lanstvo Saveza mainskih i elektrotehnikih inenjera i tehniara Srbije (SMEITS)

    Pristupnica Drutvu za procesnu tehniku

    4 decembar 2013. PROCESNA TEHNIKA

  • Procesna tehnikaPT

    Br. Ime i prezime Preduzee, adresa

    1 Dejan Radi Mainski fakultet Beograd, Kraljice Marije 16, Beograd

    2 Miroslav Stanojevi Mainski fakultet Beograd, Kraljice Marije 16, Beograd

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

    4 Radenko Raji VISS TEHNIKUM TAURUNUM, Nade Dimi 4, Zemun - Beograd

    5 Ivan Radeti Pro-Ing, Zaplanjska 86, Beograd

    Br. Ime i prezime Preduzee, adresa

    1 Aleksandar Dedi umarski fakultet Beograd, Kneza Vieslava 1, Beograd

    2 Aleksandar Stankovi SAGAX, Radoja Domanovia 16, Beograd

    3 Blagoje irkovi BET, Tadeua Kouka 55, Beograd

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

    5 Branislav Jaimovi Mainski fakultet Beograd, Kraljice Marije 16, Beograd

    6 Branko ivanovi Naftna industrija Srbije, RN Panevo, Spoljnostarevaka 199, Panevo

    7 Vojislav Geni Siemens IT Solutions and Services

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

    9 Goran Vujnovi Aqua Interma Inenjering, Bulevar osloboenja 337c, Beograd

    10 Dejan Gazikalovi FRIGOMEX, Mihaila olohova 66c, Beograd

    11 Dejan Cvjetkovi CD System, Jovana Rajia 5b, Beograd

    12 Dimitrije orevi Termoenergetika, V.J. 1/IV, Luani

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

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

    15 Zoran Bogdanovi Pionir Beograd, Fabrika Subotica, Senanski put 83, Subotica

    16 Zoran Nikoli Messer Tehnogas, Banjiki Put 62, Beograd

    17 Ilija Kovaevi Pro-Ing, Zaplanjska 86, Beograd

    18 Ljubia Vladi JKP Beogradske elektrane, Savski nasip 11, Novi Beograd

    19 Marko Malovi Messer Tehnogas, Banjiki Put 62, Beograd

    20 Mirko Ukropina SGS Beograd, Boe Jankovi 39, Beograd

    21 Mihajlo Milovanovi NESTL ICE CREAM SRBIJA Beograd, Banovaki put bb, Stara Pazova

    22 Neboja Panti Messer Tehnogas, Banjiki Put 62, Beograd

    23 Nenad Petrovi LABELPRO, Carice Milice 11, Beograd

    24 Nenad upri umarski fakultet Beograd, Kneza Vieslava 1, Beograd

    25 Predrag Milanovi Institut za hemiju, tehnologiju i metalurgiju, Njegoeva 12, Beograd

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

    27 Radoje Rakovi Pro-Ing, Zaplanjska 86, Beograd

    28 Saa Jakimov TRACO, Ljube Davidovia 55/6, Beograd

    29 Srbislav Geni Mainski fakultet Beograd, Kraljice Marije 16, Beograd

    30 Suzana Mladenovi Vatrosprem proizvodnja, Kumodraka 240, Beograd

    Redakcioni odbor

    Izdavaki savet

    6 decembar 2013. PROCESNA TEHNIKA

  • Procesing 2014PT

    Potovane koleginice i kolege,

    Ove godine odrava se 27. meunarodni kongres o procesnom inenjerstvu Procesing 2014, u orga-nizaciji SMEITS-a i Drutva za procesnu tehniku. Prvi Procesing odran je jo 1970. godine i ima tradiciju i kontinuitet okupljanja mainskih inenjera, ali i inenjera tehnologije, graevinarstva, elektrotehnike, rudarstva...

    Oblast procesne tehnike je zastupljena i kao usmerenje na Mainskom fakultetu u Beogradu i drugim mainskim fakultetima u Srbiji, u Niu, Kragujevcu, Novom Sadu.

    Mainski inenjeri smera za procesnu tehniku rade u svim granama industrije, u energetici, rudarstvu, komunalnom sektoru (vodovodima, toplanama).

    Osnovni ciljevi kongresa su inoviranje i proirivanje znanja inenjera u procesnoj industriji i podrka istraivaima u predstavljanju ostvarenih rezultata istraivakih projekata.

    Tematika Procesinga obuhvata osnovne procesne operacije mehanike, hidromehanike, toplotne, difuzione, hemijske i biohemijske, kao i procesna postrojenja i opremu (aparate i maine).

    Program Procesinga 2014. obuhvata sledee oblasti: projektovanje i razvoj procesa i postrojenja procesne i drugih industrija; konstruisanje maina, aparata i ureaja; pripremu i voenje izgradnje i montae industrijskih postrojenja; industrijska i laboratorijska merenja; ispitivanje i atestiranje materijala, proizvoda, maina i aparata; istraivanje i razvoj nove opreme i industrijskih sistema.

    Ovaj dvodnevni kongres se odrava u krugu fabrike Messer Tehnogas u Beogradu gde se istovremeno odrava prezentacija novog sistema za nadzvunu HVOP metalizaciju u radionici Castolab Messer Tehno-gasa i zavrie se Konferencijom Drutva za procesnu tehniku.

    ORGANIZACIONI ODBORProcesinga 2014

    27. meunarodni kongres o procesnom inenjerstvu Procesing 14

    Beograd

    Generalni pokrovitelj

    8 decembar 2013. PROCESNA TEHNIKA

  • Procesing 2014 PT

    Tematske oblasti

    1 Tehnika regulativa i sistem kvaliteta

    2 Procesne tehnologijeNaftna, hemijska i petrohemijska industrija; tehniki gasovi; prerada uglja; crna i obojena metalurgija i prerada nemetalnih minerala; industrija graevinskih materijala; farmaceutska industrija; prehrambena industrija; proizvodnja alkoholnih i be-zalkoholnih pia; duvanska industrija; proizvodnja stone hrane; proizvodnja vetakih ubriva i agrohemikalija; proizvodnja papira i celuloze; tekstilna industrija ; gumarska industrija; proizvodnja masti i ulja.

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

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

    5 Inenjerstvo ivotne sredine i odrivi razvoj. Zatita ivotne sredine, zatita radne sredine, racionalno korienje energije, obnovljivi izvori energije.

    6 Osnovne operacije, aparati i maine u procesnoj industrijiToplotne, difuzione, mehanike, hidromehanike i biohemijske i hemijske operacije; aparati i maine; pomone operacije i oprema (transport, skladitenje, pakovanje itd.).

    U okviru Procesinga 14 odrae se Okrugli sto sa temom Preventivna i interventna reparatura metalizacijom. Uesnici e se upoznati sa postupkom za reparaturu osovina i rotirajuih sklopova, kao i za nanoenje tankih prevlaka materijala izuzetno otpornih na abrazuju, eroziju i druge tribloke probleme u eksploataciji.Bie prikazan i novi sistem za nadzvunu HVOP metalizaciju u radionici Castolab Messer Tehnogasa.

    Vani datumi i rokovi

    Vane napomene

    I na kraju...

    Predlog teme rada i rezime (izvod) treba poslati organizatoru najkasnije do 28. marta 2014.Autori e do 11. aprila2014. biti obaveteni da li im je tema prihvaena, kao i o formi u kojoj treba da

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

    Prijava rada treba da sadri: naziv predloene teme; spisak autora sa osnovnim kontakt podacima; izvod (rezime, apstrakt) od najvie 1000 slovnih mesta.

    Autorima iji predlog teme bude prihvaen, bie poslato uputstvo za pripremu rukopisa rada i njego-vo izlaganje.

    Svi uesnici kongresa dobie sertifikat o svom ueu na kongresu, kao i zbornik rezimea radova i CD sa kompletnim materijalom skupa koji e imati svoj ISBN broj.

    Potpuni program kongresa (drugu informaciju o kongresu), sa prijavom uea, organizator e distri-buirati 1. maja 2014.

    Obavetenja o skupu mogu se nai na web stranici SMEITS-a www.smeits.rs Za sva obavetenja obratiti se na adresu organizatora.

    PROCESNA TEHNIKA decembar 2013. 9

  • Tema brojaPT

    U industrijskim razvijenim zemljama nastaje 300-400 kg smea godinje po osobi. Ovo smee se skuplja i odlae na bezbednim i sanitarnim deponijama, koje podrazumevaju zatitu podzemnih voda kao i zatitu vazduha od prljavog i opasnog deponijskog gasa [1].

    1. UVOD

    Procesi koji doprinose formiranju deponijskog gasa su bakterijsko razgraivanje, volatilizacija i hemijske reakcije. Najvei deo deponijskog gasa se formira bakterijskom razgrad-njom, bakterija koje su prirodno prisutne u samom otpadu, kao i od strane bakterija prisutnih u zemljitu koje se koristi za prekrivanje deponija. Komunalni otpad veim delom ini ot-pad organskog porekla u koji se ubraja hrana, batenski otpad, otpad sa ulica, tekstil, drvni i papirni proizvodi. Deponijski gas moe biti proizveden kada odreene vrste otpada, odnosno jedinjenja nastala kao produkti razgradnje otpada, posebno or-ganska jedinjenja, promene stanje iz tenog ili vrstog u gaso-vito. Ovaj proces je poznat kao volatilizacija.

    Deponijski gas, ukljuujui nemetanska organska jedin-jenja, moe biti proizveden reakcijama odreenih jedinjenja prisutnih u otpadu. Na primer, ako hlorni izbeljiva i amoni-jak dou meusobno u kontakt sa deponijom tada se proizvodi amonijum hlorid (NH4Cl), gas koji nepovoljno utie na odvi-janje procesa u deponiji. Na proces formiranja deponijskog gasa utiu brojni faktori: karakter otpada, kiseonik u deponiji, sadraj vlage, temperatura i vreme kada je otpad odbaen.

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

    2. KARASTERISTIKE OTPADA I SASTAV DEPONIJSKOG GASA

    Bakterijskim aktivnostima generie se deponijski gas. Rast koliina generisanog gasa je povezan sa procentom organskog otpada u deponiji. Sa poveanjem procenta organskog otpada poveava se i koliina generisanog gasa. Odreene vrste or-ganskog otpada sadre velike koliine hranljivih sastojaka za bakterije: natrijum, kalijum, kalcijum i magnezijum, to prouz-rokuje veu aktivnost bakterija, a samim tim i veu koliinu generisanog gasa. Odreene vrste otpada sadre jedinjenja

    koja negativno utiu na aktivnost bakterija, uzrokujui sman-jenje generisanja gasa. U sluaju bakterija koje proizvode metan, tetno dejstvo predstavlja prisustvo soli u visokim kon-centracijama [2].

    Kiseonik u deponiji. Produkcija metana poinje kada se sav kiseonik potroi. to je vie kiseonika u deponiji, to aerobne bakterije due razlau otpad. Ako je otpad samo delimino prekriven slojem zemlje ili se frekventno mea, bie prisutno vie kiseonika, tako da e aerobne bakterije iveti due i dui period e proizvoditi ugljen-dioksid i vodu. Ako je otpad kom-paktan, proizvodnja metana e poeti ranije, odnosno im an-aerobne bakterije zamene aerobne bakterije. Anaerobne bak-terije poinju proizvodnju tek kada aerobne bakterije potroe kiseonik, tako da bi bilo kakvo prisustvo kiseonika u deponiji dovelo do usporenja produkcije metana. Promene atmosfer-skog pritiska mogu takoe da utiu da se kiseonik iz okoline nae u deponiji [2].

    Vlanost. Prisustvo odreene koliine vode u deponiji poveava produkciju gasa, jer vlaga podstie razvoj bakteri-ja i transport hranljivih sastojaka do svih delova deponije. Sadraj vlage od 40% i vie, dovodi do maksimalne produk-cije gasa. Kompaktnost otpada utie na smanjenje produkcije gasa jer je poveana gustina deponije i smanjena infiltracija vode u sve slojeve otpada. Proizvodnja gasa je vea u sluaju jakih padavina i ako su prisutni propusni pokrovni slojevi koji omoguavaju dovod dodatnih koliina vode u deponiju [2].

    Temperatura. Temperatura poveava bakterijsku aktivnost, to direktno ima za posledicu poveanje produkcije gasa. Sa druge strane, niske temperature inhibiraju bakterijsku ak-tivnost, tako da drastino pada ukoliko je temperatura ispod 10 C. Vremenske promene imaju znaajan uticaj na plitke de-ponije, zato to bakterije nisu izolovane u odnosu na temper-aturne promene kao to je to sluaj sa dubokim deponijama gde debeli slojevi zemljita pokrivaju otpad. U pokrivenoj deponiji se odrava stabilna temperatura, to dovodi do poveanja produkcije gasa. Bakterijska aktivnost oslobaa toplotu, stabiliui temperaturu deponije izmeu 25 i 45 C, meutim u nekim deponijama je registrovana pojava temperature i do 70 C. Vie temperature stvaraju povoljne uslove za volatilizaciju i hemijske reakcije [2].

    Starost otpada. Otpad koji je kasnije deponovan e generi-sati vie gasa od onog koji je na deponiji due vreme. Deponi-je obino generiu znaajne koliine gasa izmeu jedne i tri

    Merenje zapreminskih udela sastava deponijskog gasa na deponiji u Novom Sadu

    S. uri, S. Brankov, T. Kosani, M. erani, R. Boikovi, M. Miloti

    10 decembar 2013. PROCESNA TEHNIKA

  • godine. Maksimumi generisanja gasa su u periodu od pet do sedam godina, nakon to je otpad odloen na deponiju. Nakon 20 godina po deponovanju, generisanje deponijskog gasa je minimalno i u tragovima, dok se manje koliine gasa mogu ge-nerisati i posle pedeset godina. Razliiti delovi deponije mogu biti u razliitim fazama dekompozicije otpada, to zavisi od starosti otpada . Postoji nekoliko razliitih 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 utvren je sastav deponijskog gasa i njihov uticaj na ivotnu 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 vrena na tri mesta deponije S1, S2 i S3. Merenje sastava gasa se obavlja etiri puta godinje. Nain merenja se sastoji u tome da se sonda ubaci u unutranjost biotrna na dubinu od 2m u tra-janju od 3 minuta, gas prolazi kroz senzor i oitava se srednja vrednost zapreminskih udela. Aparat memorie podatke sve dok ih sami ne obriemo.

    Merenje je izvreno pomou uredaja za gasnu analizu GEM TM 2000 Plus proizvoaa 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 praenja stanja deponijskog gasa na biotrnovima i drugim sistemima za ekstrakciju de-ponijskog gasa. Navedeni ureaj je projekovan za merenje zapreminskih koncentracija sledeih gasova (CH4, CO, CO2, H

    2S, O3), kao i za merenje temperature i atmosferskog pri-

    tiska.

    Aparat za gasnu analizu korien 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. moe se uoiti da su zapreminski udeli metana na mestu merenja na deponiji (mesto S1) (srednja vrednost metana iznosi 7.82%) nii je od vrednosti metana mereni na mestima deponije S2 i S3 (srednja vrednost iznosi 8.66% i 29.13% re-spektivno). Takav trend uoen je i za zapreminski udeo H

    2S.

    4. ZAKLjUAK

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

    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 najvei 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 1Kiseonik reprezentuje 21% at-

    mosfere, bez mirisa, ukusa i boje.

    Amonijak (NH3) 0,1 1Amonijak je bezbojan gas sa

    otrim mirisom.

    Nemetanska organska jedinjenja 0,01 0,6

    Nemetanska organska jedin-jenja nalaze se u prirodi ili se

    mogu vetaki sintetizovati. Ova jedinjenja najea 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 toksian.

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

    PROCESNA TEHNIKA decembar 2013. 11

  • centracija gasa iznose:

    CH4=7.82%,

    CO2=4.83%,

    O2

    =13.97%, CO

    =3.9 ppm, H2S

    =0.4 ppm

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

    CH4

    =8,66%, CO2

    =5.07%,

    O2=15.38%,

    CO=0.8 ppm,

    H2S=0.8 ppm

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

    CH4

    =29,13%, CO2

    =20.24%,

    O2=9.18%,

    CO=1.4 ppm,

    H2S=28.7 ppm

    Moe se uoiti da na mestu deponije S1 zapreminski udeli metana su nii od zapreminskih udela metana na mes-tima deponije S2 i S3, a to se moglo i oekivati s obzirom da se na mestu deponije S1 nalazi ranije deponovan otpad. Na poljima deponije S2 i S3 pored znaajne koncentracije metana izmerene su i poviene koncentracije H

    2S koje na pojedinim

    biotrnovima iznose i do 163 ppm. U narednom periodu neo-phodno je praenje koncentracije H

    2S pre svega na polju de-

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

    LITERATURA[1] Jovii, N., Marinkovi, P., Upravljanje otpadom, Mainski Fakultet, Kragujevac, 2011.[2] Vuji, G., Martinov, M., , Studija mogunosti korienja 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 tehnikih nauka,Departman za inenjerstvo zatite ivotne 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

    12 decembar 2013. PROCESNA TEHNIKA

  • ,

    16, 11000

    : .

    : 011-3370-366

    , . - . , 10 , , . :

    ( , ),

    ,

    - .

    , (EN, ISO...) . , (. 71/2010) SRPS EN 13445, SRPS EN 12952, SRPS EN 12953 . , (www.ats.rs), 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 CO

    2 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 H

    2S 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 Cioabl, N. Lontis, D. Lelea

    Pilot installation - general overviewFigure 1.

    The principle schematics of the pilot installationFigure 2.

    Tema brojaPT

    14 decembar 2013. PROCESNA TEHNIKA

  • PROCESNA TEHNIKA decembar 2013. 15

    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 H

    2S from biogas; 7 - System for retaining CO

    2 from

    biogas; 8 - Storage tank; 9 - CO2 desorption tank; 10 - CO

    2

    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 H

    2S and CO

    2, 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 CO

    2 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 CO

    2 and H

    2S 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 reactors 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 CO

    2 is captured and the concentration of H

    2S 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 C and 33 C, 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 CO

    2

    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

    16 decembar 2013. PROCESNA TEHNIKA

  • 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 C).

    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. Lonti, 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. MEUNARODNI KONGRES O PROCESNOM INENJERSTVU

    PROCESING 14

    POZIV NA SPONZORSTVO

    Procesing 2014. ima jednog generalnog pokrovitelja, a moe imati vie glavnih sponzora i sponzora. Organiza-tor poziva zainteresovane kolektive da postanu sponzo-ri Procesinga 2014. i da to pre sklope ugovore o spon-zorstvu, da bi se ostvarila mogunost plaanja naknade u mesenim ratama.Prava sponzora obuhvataju:

    1. Naziv firme sponzora i njen logotip bie tampani na odgovarajuem, upadljivom, mestu u definitiv-nom programu i pozivu za uee na skupu.

    2. Naziv firme odnosno njen logotip, dimenzija 50 50 cm bie u vreme odravanja skupa postavljen na centralnom mestu u sali.

    3. Naziv odnosno logotip sponzora, kao i njegov ko-lor oglas na jednoj strani, bie tampan i u zborni-ku rezimea radova i asopisu Procesna tehnika.

    4. Na izlobi u okviru skupa, sponzoru pripada pravo na besplatno korienje ureenog izlobenog pro-stora.

    5. Iz kolektiva sponzora pravo besplatnog uea ima-ju tri strunjaka.

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

    7. Sponzoru e biti omoguena podela prospekata, kataloga i drugog struno-informativnog materija-la, uesnicima kongresa.

    OKRUGLI STO

    U okviru Procesinga 14 odrae se Okrugli sto sa temom Preventivna i interventna reparatura metalizacijom. Uesnici e se upoznati sa postupkom za reparaturu oso-vina i rotirajuih sklopova, kao i za nanoenje tankih pre-vlaka materijala izuzetno otpornih na abrazuju, eroziju i druge tribloke probleme u eksploataciji. Bie prikazan i novi sistem za nadzvunu HVOP metali-zaciju u radionici Castolab Messer Tehnogasa.

    VANI DATUMI I ROKOVI

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

    Autori e do 11. aprila2014. biti obaveteni da li im je tema prihvaena, kao i o formi u kojoj treba da ruko-pis bude pripremljen.

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

    VANE NAPOMENE

    Prijava rada treba da sadri: nazivpredloeneteme; spisakautorasaosnovnimkontaktpodacima; izvod(rezime,apstrakt)odnajvie1000slovnihmesta.

    Autorima iji predlog teme bude prihvaen, bie poslato uputstvo za pripremu rukopisa rada i njegovo izlaganje.Svi uesnici kongresa dobie sertifikat o svom ueu na kongresu.Uesnici kongresa dobijaju zbornik rezimea radova i CD sa kompletnim materijalom skupa koji e imati svoj ISBN broj.

    I NA KRAJU...

    Potpuniprogramkongresa(druguinformacijuokon-gresu), sa prijavom uea, organizator e distribuira-ti 1. maja 2014.

    Obavetenja o skupu mogu se nai na web stranici SMEITS-awww.smeits.rs.

    Za sva obavetenja obratiti se na adresu organizatora.

    ORGANIZATOR

    Savez mainskih i elektrotehnikih inenjera i tehniara Srbije (SMEITS),

    Drutvo za procesnu tehnikuKneza Miloa 7a/II, 11000 Beograd.

    Tel. 011/3230041, 3031696, faks 3231372. [email protected] www.smeits.rs

    MESTO ODRAVANJA KONGRESA

    Kongres se odrava u krugu fabrike Messer Tehnogas u Beogradu,

    Banjiki put 62.

    Prva informacija i poziv na prijavu rada

    Beograd, 4. i 5. juna 2014.

    AutoriAdrian Eugen CioablDepartment 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

    PROCESNA TEHNIKA decembar 2013. 17

  • Ispitivanje podobnosti sagorevanja papirnog muljau toplovodnom kotlu sa fluidizovanim slojem

    Milica Mladenovi, Dragoljub Daki, Stevan Nemoda, Aleksandar Eri, Milijana Paprika, Dejan urovi, Branislav Repi

    Tema brojaPT

    20 decembar 2013. PROCESNA TEHNIKA

    Sa tak gldita potrba za uklanjanjm otpadnih i npotrbnih matrija iz procsa proizvodnj, privrda Srbij iskazuj urgntnu potrbu za uklanjanjm/iskorinjm vi vrsta otpadnih matrijala u koj spada i otpad iz proizvodnj papira i clulozn industrij. Prdmt ovog rada j sagorvanj papirnog mulja iz thnologij prrad rciklanog papira u fluidizovanom sloju (FS) uz iskorinj nrgtskih fkata, a u skladu sa normama o zatiti ivotn srdin. Thnologija sagorvanja u FS j prporuna od U za sagorvanj otpadnih matrija [1, 2], zbog svoj vlik trmik inrtnosti i uobiajn tmpratur sagorvanja (850C) - optimaln sa aspkta smanjn misij NOxa u dimnim gasovima, kao i fikasnosti odsumporavanja krnjakom u samom loitu [3], kada j to nophodno.

    1. UVOD

    Laboratorija za trmothniku i nrgtiku INN Vina dui niz godina s bavi prouavanjm fnomna sagorvanja u fluidizovanom sloju i razvojm loita i kotlova sa ovim nainom sagorvanja [4-8]. Radi dobijanja pouzdanijih projktnih paramtara ralnih postrojnja izgran j indus-trijski FS dmo-kotao na kom s, pord sagorvanja pa-pirnog mulja ubudu ispitivati paramtri sagorvanja i dru-gih nkonvncijalnih otpadnih goriva.

    2. KSPRIMNT

    2.1. Opis toplovodnog kotla za sagorvanj nkonvncionalnih goriva

    Kotao j vrtikaln konstrukcij (slika 1), snag 500 kW, sa radnim rimom 90/65C. Prnik loita dmo- industri-jskog postrojnja j mogu podavati u zavisnosti od toga da li s procs sagorvanja izvodi sa ili bz hlanja FS, to zavisi od toplotn moi ispitivanog goriva. Pri sagorvanju matrija mal toplotn moi, kao u sluaju ksprimnata sagorvanja papirnog mulja, loit s izoluj, pa s procs sagorvanja u FS odvija u adijabatskim uslovima. Dim-ni gasovi nakon dogorvanja u prostoru iznad FS ulaz u vrtikaln cvi prv i drug promaj uronjn u vodni omota kotla (hladnjak dimnih gasova). Pri prlasku iz prv (pozicija 4 sa sl.1.) u drugu promaju (poz. 5), do stica ltg ppla/inrtnog matrijala sloja s, usld inrcij odvaja iz struj dimnih gasova, a na izlazu iz cvi drug

    promaj, u sparatoru stica-ciklonu (poz. 11 sa sl. 2).

    Lgnda1. Sabirnik sa vodnim hlanjm za odvonj ppla i

    inrtnog matrijala sloja,2. Sabirna komora distributora vazduha za fluidizaciju,3. Purk distributora vazduha,4. Cvi prv promaj dimnih gasova,5. Cvi drug promaj dimnih gasova,6. Kosi uvodnici za pnumatsko doziranj u sloj,7. Kosi uvodnik za doziranj na sloj,8. Kramik cvi za smtaj trmoparova za akviziciju

    tmpratur u i iznad sloja,9. Horizontalni uvodnik za doziranj vrstog goriva u

    sloj,10. Prlivna cv za odvonj ppla iz sloja,11. Sabirni dimni kanal,12. Izlaz vod iz kotla.

    U sluaju sagorvanja matrija sa viom toplot-nom moi vri s hlanj FS kako bi s spril visok tmpratur npovoljn sa stanovita rdukcij NOx-a

    Skica kotla sa fluidizovanim slojm sa pozicijamaSlika 1.

  • Tema broja PT

    PROCESNA TEHNIKA decembar 2013. 21

    i za odsumporavanj u samom sloju. Iz iskustava ra-nijih ksprimntalnih ispitivanja najpogodnij radn tmpratur FS su on blisk tmpraturi od 850C [9]. Kotao omoguava ksprimnt sa doziranjm u (sl. 1., poz. 6 i 9) i na sloj (sl. 1, poz. 7), kako tnog tako i vrstog goriva. Na sloj s matrijal dozira mhanikim dozatorom i gravitacionim uvonjm goriva, to j sluaj kod ksprimnata sagorvanja papirnog mulja. Doziranj u sloj s vri pnumatskim transportom. matski prikaz instalacij sa industrijskim FS dmo-kotlom, sa naznanim mrnim mstima (2, 14 i 15) i sistmom za startovanj kotla gasom (16 i 17) dat j na slici 2. Papirni mulj j doziran na sloj pomou spcifinog sistma za doziranj, sastavljnog od konusnog uvodnika i punog dozatora (slika 3) sa frkvntnom rgulacijom broja obrtaja.

    1. Duvaljka za primarni vazduh,2. Mra protoka vazduha,3. Vazduna komora sa distributorom vazduha,4. Loit sa FS sa poloajm trmoparova za akviziciju

    tmpratura,5. Rvizioni otvor,6. Izlaz topl vod,7. Izmnjiva toplot,8. Vntilator,9. Napojna pumpa sa povratnom vodom,10. Izlaz dimnih gasova iz kotla,11. Sparator stica-ciklon,12. Vntilator dimnih gasova,13. Dimnjak,14. Sistm trmoparova sa akvizicijom,15. Sonda i akvizitr sastava dimnih gasova,16. Gas za startovanj kotla i podrku plamna,17. Sabirnik gasa.Rzultati thnik i lmntarn analiz papirnog mulja

    prdstavljni su tablama 1 i 2. Za startovanj kotla korin j gas i to u ksprimntu I (rim I) - mavina propan-butana, a u ksprimntu II (rimi II i III) korin j ist propan.

    matski prikaz dmo-postrojnjaSlika 2.

    Sistm za doziranj krupnijg vrstog i muljvitog matrijala iznad FSSlika 3.

    Tabla 1. Thnika i lmntarna analiza

    Papirni muljSa dostavnom vlagom

    Uzorak I Uzorak II

    Vlaga

    %

    46,09 56,84

    Ppo 13,94 11,16

    Sumpor ukupni 0,14 0,11

    Sumpor u pplu 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

    Ugljnik ukupni

    %

    15,99 12,80

    Vodonik 2,68 2,15

    Sumpor sagorljivi 0,12 0,09

    Azot 0,73 0,59

    Kisonik 20,46 16,38

    Tabla 2. Tak topivosti pplaPapirni mulj Papirni mulj

    Potak sintrovanja

    %

    950

    Taka omkavanja 1060

    Taka polulopt 1280

    Taka razlivanja 1420

  • Tema brojaPT

    22 decembar 2013. PROCESNA TEHNIKA

    2.2. Rimi sagorvanja papirnog muljaMatrijal sloja ini kvarcni psak srdnjg prnika

    dp=0,96 mm, nasipn gustin b= 1380 kg/m3. Visina sloja j Ho =325 mm. Gas za startovanj kotla i podrku sagorvanja u rimu I j propan-butan, a za ispitivanj j korin uzorak I papirnog mulja (tabla 1). Kolubarski ugalj, granulacij 3-30 mm, j korin zajdno sa gasom za stabilizovanj procsa zagrvanja sloja i ostvarivanj stacionarnih paramtara za uvonj papirnog mulja u sloj (konstantni protok vazduha za fluidizaciju i postizanj tmpratur sloja 800C). Rzultati ispitivanja za rim I prikazani su na slikama 4-6.

    Gd su:- T1 - tmpratura vazduha na ulazu u distributor vazduhaPoloaj trmoparova u loitu j- T2 - 5 cm iznad purki distributora vazduha- T3 - 20.5 cm iznad T2- T4 - 40 cm iznad T3- T5 - 97 cm iznad T4, od 98-118 min postignut j staciona-

    ran rim doziranja goriva.

    Matrijal sloja, visina sloja i poloaj trmoparova u loitu za rim II i III, su isti kao u rimu I, pri mu j gas za startovanj kotla i podrku sagorvanja propan, a ispitivan j vlaniji uzorak II goriva (tabla 1). Rzultati ksprimnta II sa rimima II i III sagorvanja vlanog goriva pri razliitim protocima gasa za podrku i goriva prikazani su na sl. 7-9.

    Tabla 3. Toplotna mo gasaPapirni mulj C (%) H (%)

    Propan (C3H8) 46100 81.82 18.18

    Butan (C4H10) 45460 82.76 17.24

    Do ksprimnta sa sagorvanjm papirnog mulja uz podrku gasa (rim I)Slika 4.

    Koncntracij gasova (rim I)Slika 5.

    Koncntracij gasova (rim I)Slika 6.

    Dijagram toka ksprimnta IISlika 7.

    Koncntracij gasova (rim II i III)Slika 8.

  • Tema broja PT

    PROCESNA TEHNIKA decembar 2013. 23

    3. DISKUSIJA RZULTATA Procs sagorvanja s u svim rimima ispitivanja

    obavljao u adijabatskim uslovima jr j loit izolova-no amotom od vodnog omotaa koji j obavljao ulogu hladnjaka dimnih gasova, pa izmrni vikovi vazduha priblino odgovaraju vikovima vazduha pri torijskim tmpraturama sagorvanja goriva (tabla 5). U cilju pornja svih izbranih rima na Sl. 10 data j promna izmrnih tmpratura po visini loita, kao i zbirna tabla 4 sa paramtrima sagorvanja i izmrnim koncntracijama jdinjnja koja ulaz u sastav dimnih gasova.

    Na osnovu izmrnih koncntracija gasova i (Sl. 5-9) ostvarni su povoljni paramtri sagorvanja. Mo s primtiti skok koncntracij CO u dimnim gasovima pri prlasku sa rima sagorvanja uglja i gasa na rim I-sagorvanja gasa i papirnog mulja, da bi nakon 95-tog minuta i ostvarivanja stacionarnih paramtara sagorvanja, koncntracija CO pala ispod 200 ppm. Tako, pri prlasku na sagorvanj papirnog mulja primuju s nto v koncntracij SO

    2 u dimnim gasovima kao

    posldica dogorvanja S iz uglja zaostalog iz prthodnog procsa zagrvanja i ostvarivanja stacionarnih uslova u sloju. Koncntracij NOx u svim rima sagorvanja pa-pirnog mulja i gasa su nisk to j posldica tmpratura sagorvanja u FS koj nisu prlazil 865C, sm u potnim trnucima doziranja goriva.

    U tabli 5 dati su lmntarni sastavi kvivalntnog goriva u sva 3 rima, sraunati na osnovu masnih udla gasa i papirnog mulja i njihovih lmntarnih sastava. lmntarni sastavi mavin gasova propan-butana i

    istog propana su sraunati na osnovu udla molova C i H u gasu/mavini gasova sa prtpostavkom da s u bocama n nalaz drugi ugljovodonici ili drug nisto. Na os-novu sastava kvivalntnog goriva i izmrnih vrdnosti vika vazduha u sva tri rima, u tabli 5 su dat sraunat vrdnosti torijsk tmpratur sagorvanja koj bi s postigl u adijabatskim uslovima sagorvanja. Pornjm dijagrama sa slik 10 i vrdnosti sraunatih tmpratura iz tabl 5 mo s primtiti da nma vlikih odstupanja izmrnih tmpratura i torijsk tmpratur sagorvanja sm u rimu I sagorvanja papirnog mulja i gasa, gd j ta razlika nto va od 100C, to s objanjava vim toplotnim gubicima na viim tmpraturama sagorvanja. Papirni mulj doziran u rimu I, sa dostavnom vlagom od 46,09% (tab. 1) sagorvao j sa najviom usrdnjnom tmpraturom T3=864C izmrnom u samom sloju pa s procs intzivnog sagorvanja odvijao u sloju, to ukazuj na dobru organizaciju sagorvanja.

    Pri sagorvanju papirnog mulja i gasa u rimima II i III, zona sagorvanja j tako u sloju ali j izmrna tmpratura u sloju bli distributoru T

    2 via od T3 u

    oba rima. Ovo s objanjava injnicom da j papirni mulj koji s koristio u ovim rimimama v vlanosti - 56,84% (tab.1) od korinog u rimu I (ksprimnt I). Pord toga smanjna j snaga loita smanjnim doziranjm gasa i papirnog mulja. Povana vlanost pa-pirnog mulja doziranog na sloj, s jdn, i smanjni protok gasa, s drug stran, dovo j do prikazanog rasporda tmpratura u sloju i nposrdno iznad njga (sl. 10).

    Podaci o nrgtskom uu gasa u procsu ko-sagorvanja papirnog mulja i gasa, iz tabl 5, poka-

    Koncntracij gasova (rim II i III)Slika 9.Promna tmpratur po visini loitaSlika 10.

    Tabla 4. Zbirna tabla izmrnih paramtara rima sagorvanja goriva u FS

    RimTsr u sloju

    [C]mvaz

    [kg/s] N[-]Hexp

    [mm]mgasa

    [kg/h]mhartije[kg/h]

    CO2 O2 CO SO2 NO HO2 Max snaga lo.

    % 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

    24 decembar 2013. PROCESNA TEHNIKA

    zuju da j u rimu I nrgtski uinak gasa 73%, a u zadnja 2 rima, prlazi 80%. S obzirom na ovako vi-soko nrgtsko u gasa mo s ri da s radi o insnraciji spaljivanju papirnog mulja u kotlu sa fluid-izovanim slojm, koj j uspno izvdno. Pri tom j u rimu I sagorvanjm pairnog mulja supstituisano 27% gasa (propan butana), u rimu II - 12% , a u rimu III - 16% propana (tab. 5). Daljim podavanjm rima rada kotla uz mogu povraaj dla dimnih gasova u loit i smanjnjm koncntracij O2 u produktima sagorvanja na 1011% (to j zadatak buduih ksprimnata na ovom postrojnju), nrgtski fkti sagorvanja papir-nog mulja bili bi jo vi.

    4. ZAKLjUAK

    Ispitivanja pokazuju da j u gasovitim produktima

    sagorvanja koncntracija SO bila znatno nia od zako-nom dozvoljnih vrdnosti [10] (SO250mg/m3=220 ppm), to znai da su gubici usld ndogorlog u gaso-vitim produktima sagorvanja zanmarljivi. Kvalitt sagorvanja sa stanovita zadovoljnja kolokih propisa j tako povoljan. U svim rimima kosagorvanja pa-pirnog mulja i gasa misija SO

    2 i NOx n prlazi zakonom

    dozvoljn granic (SO2700ppm i NO

    2532ppm). Na

    osnovu izmrnih tmpratura po visini loita mo s konstatovati da j prilikom sagorvanja papirnog mulja uz podrku gasa zona intzivnog sagorvanja bila locirana u FS to ukazuj na dobru organizaciju sagorvanja.

    ksprimntima j pokazano da s pri sagorvanju pa-pirnog mulja mo supstituisati 1227% nrgij koja bi s za istu snagu kotla morala dobiti od nkog komrcijalnog goriva, to su pozitivni i ni malo zanmarljivi fkti, koji

    Tabla 5. Sastav kvivalntnog goriva i sraunata tmpratura sagorvanja

  • Tema broja PT

    PROCESNA TEHNIKA decembar 2013. 25

    bi s jo poboljali rcirkulacijom dimnih gasova. Na os-novu dobijnih podataka ispitivanja rim I j uspniji od druga dva. U njmu j ostvarn vi stpn fluidizacij uz manji viak vazduha, pa vii stpn fluidizacij trba koristiti i u ralnim postrojnjima. Imajui u vidu sv vu potrbu i nophodnost ravanja problma iskorinja otpada iz industrij papira u Srbiji, mogu j graditi savrmn, fikasn i koloki prihvatljiv kotlov sa sagorvanjm u FS za proizvodnju nrgij u industriji i u sistmima daljinskog grjanja sagorvajui goriva koja s u kotlovima drugih tipova n mogu sagorvati, ili s n mo ostvariti potrbna fikasnost sagorvanja i zado-voljiti obavzn kolok norm.

    ZAHVALNOST

    Rad j ralizovan u okviru projkata Ministarstva prosvt, nauk i thnolokog razvoja Rpublik Srbij Unaprnj industrijskog postrojnja sa fluidizovanim slojm u okviru thnologij za nrgtski fikasno i koloki opravdano sagorvanj razliitih otpadnih matrija u fluidizovanom sloju TR33042 i Razvoj i unaprnj thnologija za nrgtski fikasno korinj vi formi poljoprivrdn i umsk biomas na koloki prihvatljiv nain, uz mogunost kognracij III42011.

    Litratura[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. Ili, M., Daki, D., Arsi, 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., Arsi, B., Daki, 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] Mladenovi, M., Daki, D., Nemoda, S., Mladenovi, R., Eri, A., Repi, 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) 34273438.[8] Mladnovi, M., Daki, D., Nmoda, S., Blovi, S., Mladnovi, R., ri, A., Rpi, B., Ispitivanj sagorvanja istronih ulja i masti na poluindustrijs-koj aparaturi sa fluidizovanim slojm, Trmothnika, 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), 1415, 15231531.[10] Urdba o graninim vrdnostima misij zagaujuih matrija u vazduh, Slubni glasnik Rpublik Srbij, br. 71/2010 i 6/2011.

    AutorMilica MladnoviInstitut za nuklarn nauk Vina, Univrzitt u Bogradu, 11001 Bograd

    Dragoljub DakiInovacioni cntar Mainskog fakultta Univrzitta u Bogradu, Kraljic Marij 16,11120 Bograd

    Stvan NmodaInstitut za nuklarn nauk Vina, Univrzitt u Bogradu, 11001 Bograd

    Alksandar riInstitut za nuklarn nauk Vina, Univrzitt u Bogradu, 11001 Bograd

    Milijana PaprikaInstitut za nuklarn nauk Vina, Univrzitt u Bogradu, 11001 Bograd

    Djan uroviInstitut za nuklarn nauk Vina, Univrzitt u Bogradu, 11001 Bograd

    Branislav RpiInstitut za nuklarn nauk Vina, Univrzitt u Bogradu, 11001 Bograd

  • Hlaenje procesnih fluida pomou vode i vazduha

    Inenjerska praksaPT

    U procesnim postrojenjima je neophodno obezbedi-ti hlaenje ili kondenzaciju procesnih fluida. Za odvoenje toplote iz procesnih postrojenja obino se koriste rashladna voda, okolni vazduh i/ili rashladni sistemi sa krunim ciklusima. Poto se rashladna voda i vazduh iroko primenjuju u slinom opsegu temperatura, veita dilema je davanje prednosti jednom od ova dva naina hlaenja.

    1 KONSTRUKCIONA REENjA VAZDUNIH I VODENIH HLADNjAKA

    Vazduni hladnjaci su razmenjivai toplote kod koji se u cevima aparata odvija hlaenje ili kondenzacija toplijeg (pro-cesnog) fluida, a odvoenje toplote se ostvaruje pomou am-bijentalnog vazduha koji popreno nastrujava cevni snop. API Standard 661 [1] pokriva najvei broj konstrukcionih reenja vazdunih hladnjaka koji se u dananje vreme proizvode, mada mnogi proizvoai u svetu odstupaju od ovog standar-da da bi prilagodili tehnika reenja konkretnim potrebama tehnolokih procesa. Na slici 1 prikazan je tipian vazduni hladnjak.

    Kao vodeni hladnjaci se prevashodno koriste doboasti i ploasti razmenjivai toplote (slike 2 i 3), ali i drugi tipovi cevastih i listastih razmenjivaa (cev-u-cev, spiralni, sa za-vojnim cevima, itd.). Doboasti razmenjivai su u potpunosti definisani TEMA [2] , API [3] i HEI [4] standardima, dok u oblasti ploastih razmenjivaa ne postoji standardizacija.

    Na slikama su koriene sledee oznake: I - ulaz toplijeg fluida; II - izlaz toplijeg fluida; III - ulaz hladnijeg fluida; IV - izlaz hladnijeg fluida. Osim u sluaju vazdunog hladnjaka fluidi mogu da zamene mesta i smerove proticanja.

    2 KARAKTERISTIKE VAZDUNOG I VODENOG HLAENjA

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

    Primena vazduha za hlaenje, odnosno kondenzaciju, je u industrijskim postrojenjima zapoela poetkom prolog veka u rafinerijama u naftnoj industriji, a 1948. je izgraena prva kompletna rafinerija sa vazdunim hlaenjem [5] . U dananje vreme se vazduni hladnjaci koriste u veoma velikom broju industrijskih procesa, jer voda postaje sa vremenom sve sku-plji i deficitarniji rahladni fluid.

    Poreenje vazdunog i vodenog hlaenja je razmatrano u velikom broju literaturnih izvora i ovde e biti dat osvrt na

    osnovne elemente oba naina hlaenja [6], [7], [8], [5], [9], [10].

    Voda ima 25 veu toplotnu provodnost od vazduha, pa je koeficijent prelaza toplote sa strane vode u istom odnosu prema vazduhu. Zbog ovakvih odnosa u poreenju sa cevnim vodenim hladnjacima, vazduni hladnjaci imaju daleko veu povrinu, pa samim tim i masu i cenu. Primenom orebrenih cevi ovaj nedostatak se skoro u potpunosti kompenzuje, jer je uobiajeno da se orebravanjem poveava povrina cevi oko 20 puta.

    Vazduh ima 4 puta manji specifini toplotni kapacitet od vode to znai da je potrebni maseni protok vazduha 4 puta vei za istu razliku temperatura. Takoe voda ima gustinu oko 800 puta veu od vazduha i uz to je nestiljiva. Ovakav odnos svojstava znai da su vazduni hladnjaci daleko vei od vodenih hladnjaka istog kapaciteta, to se mora uzeti u

    Srbislav Geni, Branislav Jaimovi, Vojislav Geni, Petar Kolendi

    Vazduni hladnjakSlika 1.

    Doboasti razmenjiva toplote sa U - cevimaSlika 2.

    26 decembar 2013. PROCESNA TEHNIKA

  • Inenjerska praksa PT

    obzir od najranijih faza projektovanja radi obezbeenja mesta za ugradnju. Takoe, cena ventilatora je daleko vea od cene

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

    perature vode, to znai da je raspoloiva temperaturska razlika za hlaenje manja kod vazduha, pa to dalje utie na relativno poveanje povrine za razmenu toplote. Ambijen-talni vazduh ima velike oscilacije temperatura u toku go-dine, pa ak i u toku jednog dana, to kod vode nije sluaj, pa to uslonjava primenu vazduha kao rashladnog medijuma. U mane vazdunih hladnjaka se moe ubrojati i buka koju stvaraju ventilatori.

    Osnovna prednost vazduha se svodi na injenicu da ga ima svuda i u neogranienim koliinama, preko cele godine, to znai da je praktino besplatan. Ovo posebno imajui u vidu da se ne zahteva se posebna priprema vazduha jer ne deluje korodivno, (u znaajnijoj meri) na uobiajene ma-terijale koji se koriste za izradu cevi i rebara, a to znai da su i otpori provoenju toplote usled zaprljanja znatno manji nego u sluaju korienja netretirane vode. Sa druge strane, korienje vode je vezano izgradnju sistema u kome se nalaze pumpe, cevovodi, kula za hlaenje vode, odvajai neistoa, ureaji za fiziko-hemijsko-bioloki tretman, kanalizacioni sistem, itd.

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

    Vazduh je znatno pogodniji za primenu i sa gledita zatite ivotne sredine, jer zagrevanje vazduha znaajno manje utie na klimatske i druge poremeaje, nego zagrevanje vode, a i eventualna isticanja (curenja) procesnog fluida u vodu su mnogo opasnija nego ista curenja u vazdunu masu.

    Potreban smetajni prostor za sam vazduni hladnjak je vei nego za vodeni hladnjak, ali ako je vodeni hladnjak povezan sa kulom za cirkulaciono hlaenje vode, smetajni prostor je slinih dimenzija. U mane vazdunih hladnjaka se mogu ubrojati i velike oscilacije temperatura vazduha u toku godine, pa ak i u toku jednog dana, kao i buka koju stvaraju ventilatori.

    Poreenje bitnih elemenata vazdunog i vodenog hlaenja je prikazano i u tabeli 9.1.

    Tabela 9.1 Poreenje vazdunog i vodenog hlaenjaVazduno hlaenje Vodeno hlaenje

    U prilog vodenom hlaenju

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

    Voda moe da hladi procesni fluid na 5C niu temperaturu nego vazduh, jer se hlaenje vode u kuli za hlaenje bazira na temperaturi vlanog termo-metra

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

    Vodeni hladnjaci zahtevaju mnogo manju povrinu za razmenu toplote zahvaljujui velikom koeficijentu prelaza toplote sa strane vode

    Sezonske varijacije tempera-ture vazduha, uticaj padavina i sunevog zraenja, imaju znaajnog uticaja na toplotnu snagu

    Vodeno hlaenje je mnogo manje osetljivo na atmosferske promene

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

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

    Vazduni hladnjaci se izrauju od orebrenih cevi

    Vodeni hladnjaci ne zahtevaju orebravanje povrine za razmenu toplote

    U prilog vazdunom hlaenju

    Vazduha ima svuda, u neogranienim koliinama, ne plaa se i ne zahteva posebna pripremu

    Primena vode za hlaenje zahteva njeno dovoenje do i odvoenje od hladnjaka (pumpa, cevovodi) to je vezano sa investicionim trokovima

    Nema ogranienja u vezi izbora lokacije postrojenja

    Lokaciranje postrojenja zavisi od blizine odgovarajueg izvora vode

    Vazduh obino nije korozivan, pa je ienje i odravanje jednostavnije

    Voda zahteva tretman radi kon-trole zaprljanja razmenjivaa, jer je korozivna i podlona biolokom zaprljavanju

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

    Operativni trokovi su vei, jer je napor pumpe obino vei od 1 bar

    Manja je opasnost od kon-taminacije zbog niskog pritiska vazduha

    Zagaenje vode izaziva znaajno vee probleme nego zagaenje vazduha

    Trokovi odravanja vazdunih hladnjaka su na nivou od 20 30% od vodenih hladnjaka

    Odravanje sistema sa vodenim hlaenjem je skupo jer postoji dosta opreme

    Ploasti razmenjivaSlika 3.

    PROCESNA TEHNIKA decembar 2013. 27

  • 3 ZAKLjUAKSve napred navedeno ima za posledicu vee investicione

    trokove vazdunih hladnjaka (3 do 4 puta), a manje eksploata-cione trokove (takoe 3 do 4 puta), u odnosu na hladnjake, bilo cevaste, bilo listatste sa vodom kao hladnijim fluidom. Paljivim razmatranjem svih navedenih injenica, inenjer treba da, pri izboru tipa aparata, izvri odgovarajuu pro-cenu jednog i drugog reenja, uzimajui u obzir specifinost tehnolokog 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., Perrys Chemical Engineers Handbook, McGraw-Hill, New York, 2007.[9] Jaimovi B., Geni S., Toplotne operacije i aparati, Deo 1: Rekuperativni razmenjivai toplote, Mainski 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.

    Inenjerska praksaPT

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

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

    fesora. Predaje vie predmeta na svim nivoima studija. Pored nastave angaovan je na poslovima projektovanja procesnih i termotehnikih postrojenja, dimenzionisanju, konstruisanju i ispitivanju aparata i postrojenja, na izradi studija, ekspertiza, vetaenja, itd. Objavio je preko 140 naunih i strunih rado-va i bio uesnik u vie desetina projekata i studija finansiranih od strane nadlenih Ministarstava.

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

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

    nivoima studija. Pored nastave angaovan je na poslovima projektovanja procesnih i termotehnikih postrojenja, dimen-zionisanju, konstruisanju i ispitivanju aparata i postrojenja, na izradi studija, ekspertiza, vetaenja, itd. Objavio je preko 120 naunih i strunih radova i bio uesnik u vie desetina pro-jekata i studija finansiranih od strane nadlenih Ministarstava.

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

    Na Mainskom fakultetu Univerziteta u Beogradu diplomirao 1992, na Odseku

    za procesnu tehniku. Nakon 3 godine provedene u Lola Inenjeringu, prelazi u TradeCom MN, a zatim u Spinnaker New Technologies gde je obavljao posao generalnog direkto-ra, da bi 2008. postao podpredsednik i lan 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 stratekim i finansijskim planiranjem i realizacijom planova, upravljanjem operacijama i prodajom, te organizaci-jom rada u preduzeima.

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

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

    za motore u zvanju Samostalnog strunog saradnika. Pored angaovanja na strunoj podrci 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 vetaka za oblast mainstva i saobraaja uestvuje u brojnim strunim ekspertizama i vetaenjima. Zavrio doktorske studije na Katedri za procesnu tehniku i u toku je izrade doktorske dis-ertacije iz oblasti istraivanja parametara transporta toplote kod orebrenih hladnjaka i zagrejaa.

    28 decembar 2013. PROCESNA TEHNIKA

  • Cevovodi se mogu smatrati najvanijim elementima procesnih postrojenja u procesnoj industriji a i ire. U tehnikoj praksi se koriste za transport razliitih vrsta fluida pri emu mogu prolaziti kroz vazduh, zemlju i vodu [7, 8]. Isto tako izloeni su razliitim temperaturama odnosno temperaturskim uticajima. Projektuju se u horizontalnim, ko-sim i vertikalnim izvedbama dok se izrauju kako od metalnih tako i nemetalnih materijala. Pri ovom prenici im se kreu u irokom dijapazonu i mogu se klasifikovati po razliitim kriter-ijumima. Najea podela je na proste i sloene cevovode, [8, 9]. Prost cevovod se sastoji samo iz jedne dugake 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 izraunavanje optimalnih prenika cevi, izbor ventila i os-talih cevnih elemenata i ureaja, kao i izbor pumpi. Kao ograniavajua veliina najee se javlja pad pritiska, odnosno brzina strujanja fluida, [7, 9]. Pri ovome, cevovodi se pored hidraulikog moraju analizirati i proraunati i sa termodinamikog aspekta.

    1. Postavka problemaPosmatraemo karakteristian primer iz tehnike prakse

    gde kroz horizontalni cevovod protie ulje ulazne tempera-ture Tu srednjom brzinom v = vsr prema sl.1, to predstavlja opti model. Unutranji prenik cevovoda je D a duina L. Razmotriemo sluaj cevovoda koji prolazi kroz mirnu ledenu vodu pri specifinim zimskim uslovima. Smatraemo da tem-peratura okolne vode iznosi priblino 0 C.

    Za prethodne uslove, s obzirom da je cevovod potopljen u

    mirnu vodu ogromne zapremine odnosno mase, realno je pret-postaviti da e temperatura povrine cevi po celoj duini biti veoma bliska 0 C.

    Isto tako pretpostaviemo da je unutranja povrina cev-ovoda glatka dok se otpor usled toplotne provodljivosti za materijal konstrukcioni elik od koga je uraena cev moe zanemariti. Ovome ide u prilog i to to je kod posmatranog problema gotovo uvek, debljina zida cevi znatno manja od prenika cevi.

    Takoe moe se smatrati da su u pitanju stacionarni uslovi dok je hidrodinamiki reim pri ulazu cevovoda u vodu raz-vijen.

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

    S obzirom da izlazna temperatura ulja Ti nije poznata, to

    se ne moe odrediti srednja temperatura T T2

    u i+ za koju se odreuju njegovi fiziki i termodinamiki parametri [1, 2, 4]. Zbog toga u prvom priblienju, ove parametre uzeemo za ulaznu temperaturu Tu. Ukoliko izlazna temperatura Ti bude mnogo odstupala od ulazne temperature Tu, proraun e se po-noviti iterativnim postupkom. Zbog same prirode problema, zbog gubitaka toplote, moe se oekivati smanjenje tempera-ture od ulaza prema izlazu. Isto tako, treba oekivati laminarno strujanje u cevovodu, s obzirom da se pri ovakvim problemi-ma uglavnom dobijaju Rejnoldsovi brojevi znatno manji od kritinog Rejnoldsovog broja, [3, 4, 5, 6].

    2. Reim strujanjaReim strujanja u cevovodu utvrujemo preko Rejnoldso-

    vog broja

    Rev Dsr $o

    = (1)pri emu je njegova kritina vrednost Rekr=2300. S obzirom

    na realne brzine i prenike cevovoda kojima se transportuje ulje kao i red veliina kinematske viskoznosti za ulje, realno je oekivati reim laminarnog strujanja, [4, 5, 6].

    3. Hidrodinamika i toplotna duinaZa posmatrani model, od posebnog znaaja su provere

    hidrodinamike i toplotne duine, [3, 12, 14].Za sluaj laminarnog strujanja hidrodinamika i toplotna

    duina ulaza mogu se prema [4, 6, 12, 16] priblino odrediti kao:

    0,05 ReL Dhl $ $= (2)

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

    Vladan Mii, Branko Pejovi, Milorad Tomi

    Inenjerska praksaPT

    Opti model horizontalnog cevovodaSlika 1.

    30 decembar 2013. PROCESNA TEHNIKA

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

    Za Re=20, hidrodinamika duina ulaza ima vrednost oko veliine prenika ali raste linearno sa porastom brzine. U sluaju da je Rek = 2300, hidrodinamika duina ulaza iznosi 115D, [5, 13].

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

    4. Nuseltov broj i koeficijent prelaza toploteZa krunu cev duine L izloenu konstantnoj temperaturi

    povrine, proseni Nuseltov broj za zonu ulaza toplote moe se prema [3, 15] izraunati 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, to vai za relativno dugake 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 izmeu temperature povrine i fluida ve-lika, mora se uzeti u obzir variranje viskoznosti ulja sa tem-peraturom. Nuseltov broj, za laminarni tok u razvoju u krunoj cevi moe se tada odrediti prema [6, 18].

    1,86 ( ) ( )Re PrNuL

    D 1/3 0,14S

    B$

    $ $$nn

    = (7)

    gde je dinamika viskoznost. Svi parametri se uzimaju odnosno procenjuju na srednjoj

    temperaturi fluida u masi osim S koji se procenjuje na tem-peraturi povrine zida cevi.

    Za sluaj 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 sluaj hlaenja

    fluida pri konstantnoj temperaturi povrine nije izvedena odgovarajua relacija za izlaznu temperaturu, to e ista biti odreena na osnovu energetskog bilansa.

    Bilansna jednaina za elementarnu zapreminu prema sl. 2, s obzirom da je ulaz energije u elementarnu zapreminu jednak izlazu energije iz iste, bie (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 jednaini (10) je zbog odvedene koliine

    toplote od ulja.

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

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

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

    ukupna povrina 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 jednaine (13) u granicama od ulaza do izlaza bie prema sl.3:

    ( )

    T Td T T

    m ch D

    dx0

    m s

    m s

    T

    T

    p

    L

    u

    i

    $$ $

    $r

    -

    -=- o# # (14)

    Uvoenjem smene u T T du dTm s m= - = (15)jednaina (14) prelazi u:

    lnudu

    m ch D L

    u Cp$

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

    gde je C integraciona konstanta, koja e se odrediti iz poetnih uslova.

    Iz (16) sledi da je:

    lnum c

    h D LC

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

    S obzirom na uvedenu smenu iz (16) bie:

    ( )ln T Tm c

    h D Lm s T

    T

    pu

    i

    $$ $ $r- =- o

    6 @ (18)Zamenom graninih 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)

    Inenjerska praksa PT

    Slika 2.

    PROCESNA TEHNIKA decembar 2013. 31

  • 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 traena temperatura ulja na izlazu:

    ( ) ( )expT T T Tm c

    h D Li s u s

    p$

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

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

    ( ) ( )expT T T Tm c

    h D xix s u s

    p$

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

    Eksponent iz eksponencijalne jednaine (23)

    Em ch A

    m ch D L

    p

    s

    p$$

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

    je pogodan za analizu koja sledi.Za sluaj 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, takoe

    pogodno je izvriti 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 koliina toplote koja nastaje usled promene tem-perature fluida bie:

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

    Zamenom relacije (26) u (27) bie

    ( )

    ( )

    ( )

    ln

    Q

    T TT T

    h A T T

    i s

    u s

    s u i$ $=

    -

    -

    - (28)

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

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

    izmeu fluida i povrine zida cevi. Uporeujui jednaine (28) i (29), oigledno da je srednja razlika temperatura Tsr 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 Tu i Ti. Oigledno je da vai relacijaTu Ti = (Tu Ts) (Ti Ts) = Tu Ti Za sluaj da se temperaturska razlika Ti ne razlikuje od

    razlike Tu za vie od 40% moe se za merodavnu srednju temperaturnu razliku usvojiti aritmetika 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)

    Oigledno, raunanjem prema (31), Tar se dobija po apso-lutnoj vrednosti.

    7. Gubici toplote i koeficijent trenjaGubici toplote u optem sluaju bie:Q h A Tlns$ $D= (32)U posebnom sluaju kao to je reeno gubici se mogu izra-

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

    [11, 13] :64Re

    f = (34)

    Za laminarni tok, uticaj povrinske 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 sluaj bie, [4, 15,

    17]:

    2p f

    DL v

    2sr

    $ $$t

    D = (35)

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

    Pm p

    p

    $t

    D=

    o (36)

    9. Raunski primerPostavljeni opti model, ilustrovaemo na jednom

    raunskom 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

    Inenjerska praksaPT

    Slika 3.

    32 decembar 2013. PROCESNA TEHNIKA

  • unutranji prenik i duina cevovoda D = 250 mm, L = 250 m. Ulazna temperatura ulja je Tu = 20 C.

    Ulje se transportuje u zimskim uslovima kroz mirnu ledenu vodu ija je temperatura priblino 0 C.

    Osobine ulja na temperaturi ulja na ulazu 20C su: = 871 kg/m3; c = 1851 J/kgK; k = 0,144 W/(mK) = 11,2510-4 m2/s; Pr = 12595,5

    Proraun sprovodimo po sledeem redosledu:- Rejnoldsov brojPrema relaciji (1) je

    11,25 101,5 0,25

    Rev D

    4

    sr $$

    $o

    = = - = =333,3to je znatno ispod kritine vrednosti Rek =2300- Toplotna duina ulaza u laminarnom toku prema relaciji

    (2) bie 0,05 Re PrL Dt $ $ $= =0,05333,312595,50,25=52476 m

    to je znatno vea vrednost od ukupne duine 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

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

    0,250,144

    27,57 15,88hDk

    Num KW2$ $= = =

    - Povrina za razmenu toploteA D Ls $ $r= = 0,253,14250 =196,35 m2- Merodavna srednja temperaturna razlikaSrednja logaritamska razlika temperatura moe se dobiti na

    dva naina, 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=

    -=-

    - =19,74C

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

    19,4820

    1,027TT

    i

    u

    DD

    = =

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

    2 220 19,48

    19,74TT T

    aru i

    DD D

    =+

    =+

    = Cto je identino 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) bie:

    ( ) ( )expT T T Tm c

    h D Li s u s

    p$

    $$ $ $r= + - - o

    0 (20 0) (64,1 1851

    15,88 0,25 250)expTi $ $

    $ $ $r= + - -

    Ti = 19,48CPad temperature od ulaza prema izlazu je:T = Tu Ti = 20 19,48 = 0,52C Ovo znai da je srednja temperatura ulja

    2 220 19,48

    19,74TT T

    sru i=+

    =+

    = Cto mnogo ne odstupa od ulazne temperature Tul = 20C.

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

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

    ( ) ( )expT T T Tm c

    h D xix s u s

    p$

    $$ $ $r= + - - o

    Odavde, na primer za 2

    xL= =125 m, bie:

    0 (20 0) (64,1 1851

    15,88 0,25 125)expTix $ $

    $ $ $r= + - - =19,74C

    Raspored temperatura du cevovoda za raunski 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 E0, to sledi da i TiTu- Gubici toploteGubici toplote u okolinu prema (32) bie:Q h A Tlns$ $D= =15,88196,3519,74=61550 W=61,55 kW- Koeficijent trenjaPrema (34), za laminarno strujanje je:

    64333,364

    Ref = = =0,192

    Inenjerska praksa PT

    Slika 4.

    PROCESNA TEHNIKA decembar 2013. 33

  • - Pad pritiska u cevovoduS obzirom na (35) bie:

    20,192

    0,25250

    2871 1,5

    p fDL V

    2 2sr

    $ $$

    $ $$t

    D = = =188136N/m2

    pD = 1,88136105 N/m2- Snaga pumpeIz relacije (36) sledi da je:

    87164,1 188136

    Pm p

    p

    $ $t

    D= =

    o =13846 W = 13,846 kW

    ZakljuakDate, odnosno izvedene relacije u radu predstavljaju

    opti model koji se moe direktno primeniti za reavanje postavljenog problema kada se povrina cevi odrava na konstantnoj temperaturi. Pri primeni modela mora se voditi rauna o uslovima pri kojima je isti izveden.

    Za sluaj da izlazna temperatura ulja znatno odstupa od ulazne temperature, radi vee tanosti dobijenih rezultata, neophodno je primeniti iterativni postupak. Za sluaj da od-nos razlika temperatura na ulazu i izlazu nije suvie veliki, moe se umesto srednje logaritamske razlike temperatura Tln primeniti srednja aritmetika razlika temperatura Tar. Pri ovome, kao to je pokazano dobija se zadovoljavajua tanost. Oigledno ovde je pretpostavljena linearna prom-ena srednje temperature fluida du cevi to uvek ne odgov-ara realnom stanju. Za sluaj da TuTi, izraz za srednju logaritamsku razliku temperatura postaje neodreen pa zbog ovoga treba postupiti obazrivo.

    Pre primene predloenog modela, uvek je neophodno proveriti da li je laminarni tok razvijen, to se zakljuuje izraunavanjem hidrodinamike i toplotne duine. Kod problema transporta ulja kakav je prikazani, ulazna toplotna duina Lt uglavnom se dobija znatno vea od ukupne duine cevovoda. Ovo je karakteristika fluida sa visokim Prant-lovim brojem.

    Za posmatrani sluaj, temperatura fluida u cevi opada du 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 veoj vrednosti eksponenta E dobija se manja izlazna temperatura fluida iz cevi Ti. Ovo dovo