DOI: https://doi.org/10.32515/2664-262X.2019.1(32).131-137
Principles of Construction of a Mathematical Model of the Gas Generator Process
About the Authors
Serhii Kononchuk, Associate Professor, PhD in Technics (Candidate of Technics Sciences), Central Ukraіnian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine
Oleksandr Skrypnyk, Associate Professor, PhD in Technics (Candidate of Technics Sciences), Central Ukraіnian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine
Volodymyr Sviatskyi, PhD in Technics (Candidate of Technics Sciences), Central Ukraіnian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine
Abstract
The need for the development and introduction of technologies in Ukraine that are capable of providing energy resources savings, improving sanitary and hygienic and economic indicators of production, encourage the search for and use of alternative energy sources, including gasification of solid fuels of local sources in gas generators.
To solve problems of forecasting and optimization of the gas generator process on the basis of the study of the relationship between its parameters, as well as the calculation of the material and thermal balance of the gas generator, the principles of detection of the laws of heat and mass exchange, as well as the invention of the mathematical description of the process, taking into account the type of the gas generator process (direct, horizontal), quantity, temperature and chemical composition of fuel and blast. In order to study the relationship between the most important parameters of the gas generator process, a laboratory plant was developed in which the reverse gas generator process was implemented. However, the conduct of experimental studies in the variation of a large number of input parameters leads to an increase in the number of field experiments, given their complexity, is limited by great difficulties. Therefore, of the three possible types of mathematical models (theoretical, mixed and statistical) for gas generators in the present conditions, it is expedient to construct models of mixed type, when the mathematical structure of the model is determined theoretically, and the identification of the model is carried out using experimental data. The gas generator is considered as a static object with lumped parameters. The original methods of calculating the material and thermal balance of the gasification process of solid fuel have been developed, taking into account the variation of the input parameters. A block diagram of the solution of the problem of determining the temperature dependence of the generator gas and its amount from the air flow, which allows obtaining a computer program for solving this problem, has been developed.
The given method of mathematical modeling of the gas-generating process allows to solve problems of forecasting and optimization of this process, gives the possibility of practical use of mathematical model at designing and operation of gas generators at enterprises of different industries.
Keywords
gas generator, fuel, blast, gasification, mathematical model, material balance, heat balance
Full Text:
PDF
References
1. Gazogenerator [Gas generator]. Retrieved from https://uk.wikipedia.org/wiki/Газогенератор [in Russian].
2. Kononchuk, S.V., Kravchenko, V.I., Klymenko, V.V., Skrypnyk, O.V., Yakymenko, I.V. (2015). Prohrama rozrakhunku termodynamichnykh kharakterystyk reaktsii hazoheneratornoho protsesu [Program of calculation of thermodynamic characteristics of reactions of the gas-generating process]. Problems of energy efficiency and automation in industry and agriculture: Zbirnyk tez dopovidei Mizhnarodnoi naukovo-praktychnoi konferentsii (zhovten 2015 roku) – International Scientific and Practical Conference. (pp. 47-50). Kirovohrad [in Ukraine].
3. Kononchuk, S.V., Pukalov, V.V. (2015). Termodynamichni kharakterystyky bezkysnevoho hazoheneratornoho protsesu [Thermodynamic characteristics of the oxygen-free gas-generating process]. Casting – metallurgy: Materialy 11 Mizhnarodnoi konferentsii «Lytvo-2015» (26 – 28 travnia 2015 roku) – International Scientific and Practical Conference. (pp. 135-138). Zaporizhzhia [in Ukraine].
4. Kravchenko, V.I., Kononchuk, S.V., Klymenko, V.V., Skrypnyk, O.V., Yakymenko, I.V. (2015). Eksperymentalna ustanovka dlia doslidzhennia vzaiemozviazku mizh parametramy hazoheneratornoho protsesu [Experimental equipment to study the relationship between process parameters of the gas generator]. Problems of energy efficiency and automation in industry and agriculture: Zbirnyk tez dopovidei Mizhnarodnoi naukovo-praktychnoi konferentsii (zhovten 2015 roku) – International Scientific and Practical Conference. (pp. 50-52). Kirovohrad [in Ukraine].
5. Krivandin, V.A., Nevedomskaya, I.N., Kobakhidze, V.V. et al. (1986). Metallurgicheskaya teplotekhnika [Metallurgical heat engineering]. (Vols. 1-2). Moscow: Metallurgiya [in Russian].
6. Krivandin, V.A., Markov, B.L. (1967). Metallurgicheskiye pechi [Metallurgical furnaces]. Moscow: Metallurgiya [in Russian].
7. Dolotov, G.P., Kondakov, E.A. (1990). Liteynyye pechi i sushila [Foundry furnaces and dryers]. Moscow: Mashinostroyeniye [in Russian].
8. Rafales-Lamarka, E.E., Nikolayev, V.G. (1971). Nekotoryye metody planirovaniya i matematicheskogo analiza biologicheskikh eksperimentov [Some methods of planning and mathematical analysis of biological experiments]. Kiyev: Naukova dumka [in Russian].
GOST Style Citations
- Газогенератор. Веб-сайт. URL: https://uk.wikipedia.org/wiki/Газогенератор. (дата звернення: 26.05.2019).
- Програма розрахунку термодинамічних характеристик реакцій газогенераторного процесу / С.В. Конончук та ін Проблеми енергоефективності та автоматизації в промисловості та сільському господарстві”: зб. тез доп. Міжнар. наук.-практ. конф., жовтень 2015 р. Кіровоград. С. 47-50.
- С.В. Конончук, В.В. Пукалов. Термодинамічні характеристики безкисневого газогенераторного процесу. «Литво-2015»: матеріали ХІ Міжнар. наук.-практ. конф., 26 – 28 травня 2015 р. Запоріжжя. С. 135-138.
- Експериментальна установка для дослідження взаємозв’язку між параметрами газогенераторного процесу / В.І. Кравченко та ін. Проблеми енергоефективності та автоматизації в промисловості та сільському господарстві: зб. тез доп. Міжнар. наук.-практ. конф., жовтень 2015 р. Кіровоград. С. 50-52.
- Металлургическая теплотехника. В 2-х т. Т 2. Конструкция и работа печей: учебник для вузов / В.А. Кривандин и др. Москва: Металлургия. 1986. 592 с.
- Кривандин В.А. Марков Б.Л. Металлургические печи. Москва: Металлургия. 1967. 672 с.
- Долотов Г.П., Кондаков Е.А. Литейные печи и сушила. Москва: Машиностроение. 1990. 304 с.
- Рафалес-Ламарка Э.Э., Николаев В.Г. Некоторые методы планирования и математического анализа биологических экспериментов. Киев: Наукова думка. 1971. 119 с.
Copyright (c) 2019 Serhii Kononchuk, Oleksandr Skrypnyk, Volodymyr Sviatskyi
Principles of Construction of a Mathematical Model of the Gas Generator Process
About the Authors
Serhii Kononchuk, Associate Professor, PhD in Technics (Candidate of Technics Sciences), Central Ukraіnian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine
Oleksandr Skrypnyk, Associate Professor, PhD in Technics (Candidate of Technics Sciences), Central Ukraіnian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine
Volodymyr Sviatskyi, PhD in Technics (Candidate of Technics Sciences), Central Ukraіnian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine
Abstract
Keywords
Full Text:
PDFReferences
1. Gazogenerator [Gas generator]. Retrieved from https://uk.wikipedia.org/wiki/Газогенератор [in Russian].
2. Kononchuk, S.V., Kravchenko, V.I., Klymenko, V.V., Skrypnyk, O.V., Yakymenko, I.V. (2015). Prohrama rozrakhunku termodynamichnykh kharakterystyk reaktsii hazoheneratornoho protsesu [Program of calculation of thermodynamic characteristics of reactions of the gas-generating process]. Problems of energy efficiency and automation in industry and agriculture: Zbirnyk tez dopovidei Mizhnarodnoi naukovo-praktychnoi konferentsii (zhovten 2015 roku) – International Scientific and Practical Conference. (pp. 47-50). Kirovohrad [in Ukraine].
3. Kononchuk, S.V., Pukalov, V.V. (2015). Termodynamichni kharakterystyky bezkysnevoho hazoheneratornoho protsesu [Thermodynamic characteristics of the oxygen-free gas-generating process]. Casting – metallurgy: Materialy 11 Mizhnarodnoi konferentsii «Lytvo-2015» (26 – 28 travnia 2015 roku) – International Scientific and Practical Conference. (pp. 135-138). Zaporizhzhia [in Ukraine].
4. Kravchenko, V.I., Kononchuk, S.V., Klymenko, V.V., Skrypnyk, O.V., Yakymenko, I.V. (2015). Eksperymentalna ustanovka dlia doslidzhennia vzaiemozviazku mizh parametramy hazoheneratornoho protsesu [Experimental equipment to study the relationship between process parameters of the gas generator]. Problems of energy efficiency and automation in industry and agriculture: Zbirnyk tez dopovidei Mizhnarodnoi naukovo-praktychnoi konferentsii (zhovten 2015 roku) – International Scientific and Practical Conference. (pp. 50-52). Kirovohrad [in Ukraine].
5. Krivandin, V.A., Nevedomskaya, I.N., Kobakhidze, V.V. et al. (1986). Metallurgicheskaya teplotekhnika [Metallurgical heat engineering]. (Vols. 1-2). Moscow: Metallurgiya [in Russian].
6. Krivandin, V.A., Markov, B.L. (1967). Metallurgicheskiye pechi [Metallurgical furnaces]. Moscow: Metallurgiya [in Russian].
7. Dolotov, G.P., Kondakov, E.A. (1990). Liteynyye pechi i sushila [Foundry furnaces and dryers]. Moscow: Mashinostroyeniye [in Russian].
8. Rafales-Lamarka, E.E., Nikolayev, V.G. (1971). Nekotoryye metody planirovaniya i matematicheskogo analiza biologicheskikh eksperimentov [Some methods of planning and mathematical analysis of biological experiments]. Kiyev: Naukova dumka [in Russian].
GOST Style Citations
- Газогенератор. Веб-сайт. URL: https://uk.wikipedia.org/wiki/Газогенератор. (дата звернення: 26.05.2019).
- Програма розрахунку термодинамічних характеристик реакцій газогенераторного процесу / С.В. Конончук та ін Проблеми енергоефективності та автоматизації в промисловості та сільському господарстві”: зб. тез доп. Міжнар. наук.-практ. конф., жовтень 2015 р. Кіровоград. С. 47-50.
- С.В. Конончук, В.В. Пукалов. Термодинамічні характеристики безкисневого газогенераторного процесу. «Литво-2015»: матеріали ХІ Міжнар. наук.-практ. конф., 26 – 28 травня 2015 р. Запоріжжя. С. 135-138.
- Експериментальна установка для дослідження взаємозв’язку між параметрами газогенераторного процесу / В.І. Кравченко та ін. Проблеми енергоефективності та автоматизації в промисловості та сільському господарстві: зб. тез доп. Міжнар. наук.-практ. конф., жовтень 2015 р. Кіровоград. С. 50-52.
- Металлургическая теплотехника. В 2-х т. Т 2. Конструкция и работа печей: учебник для вузов / В.А. Кривандин и др. Москва: Металлургия. 1986. 592 с.
- Кривандин В.А. Марков Б.Л. Металлургические печи. Москва: Металлургия. 1967. 672 с.
- Долотов Г.П., Кондаков Е.А. Литейные печи и сушила. Москва: Машиностроение. 1990. 304 с.
- Рафалес-Ламарка Э.Э., Николаев В.Г. Некоторые методы планирования и математического анализа биологических экспериментов. Киев: Наукова думка. 1971. 119 с.