probenerИзвестия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИPower engineering: research, equipment, technology1998-99032658-5456Kazan State Power Engineering University10.30724/1998-9903-2023-25-1-143-153probener-2560Research ArticleТЕОРЕТИЧЕСКАЯ И ПРИКЛАДНАЯ ТЕПЛОТЕХНИКАTHEORETICAL AND APPLIED HEAT ENGINEERINGИсследование реологических свойств композиционных суспензионных топливInvestigation of rheological properties of composite suspension fuelsЗвереваЭ. Р.ZverevaE. R.

Зверева Эльвира Рафиковна – д-р техн. наук, профессор, профессор кафедры «Экология и безопасность труда»

г. Казань

Elvira R. Zvereva

Kazan

МингалееваГ. Р.MingaleevaG. R.

Мингалеева Гузель Рашидовна – д-р техн. наук, доцент, заведующая кафедрой «Энергетическое машиностроение»

г. Казань

Guzel R. Mingaleeva

Kazan

ВалиуллинБ. Р.ValiullinB. R.

Валиуллин Булат Рамилевич – аспирант

г. Казань

Bulat R. Valiullin

Kazan

ЗверевЛ. О.ZverevL. O.

Зверев Леонид Олегович – магистрант

г. Санкт-Петербург

Leonid O. Zverev

Saint Petersburg

ЛипатовМ. С.LipatovM. S.

Липатов Максим Сергеевич – старший преподаватель кафедры теплосиловых установок и тепловых двигателей, аспирант

г. Санкт-Петербург

Maxim S. Lipatov

Saint Petersburg

Казанский государственный энергетический университетРоссияKazan State Power Engineering UniversityRussian FederationСанкт-Петербургский государственный университет промышленных технологий и дизайнаРоссияSaint Petersburg State University of Industrial Technologies and DesignRussian Federation202324042023251143153Copyright © Зверева Э.Р., Мингалеева Г.Р., Валиуллин Б.Р., Зверев Л.О., Липатов М.С., 20232023Зверева Э.Р., Мингалеева Г.Р., Валиуллин Б.Р., Зверев Л.О., Липатов М.С.Zvereva E.R., Mingaleeva G.R., Valiullin B.R., Zverev L.O., Lipatov M.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.energyret.ru/jour/article/view/2560ЦЕЛЬ

ЦЕЛЬ. Рассмотрены особенности реологического поведения композиционных мазутоугольных суспензий в зависимости от скорости сдвига, температуры и состава композиционного топлива.

МЕТОДЫ

МЕТОДЫ. Были приготовлены суспензии с содержанием угля 30, 40 и 50% (по массе). Время перемешивания изменялось от 1 до 10 мин. Пробы мазутоугольного топлива были исследованы с помощью ротационного вискозиметра Rheomat RM 100 на предмет определения значений динамической вязкости при различных скоростях сдвига и температуре.

РЕЗУЛЬТАТЫ

РЕЗУЛЬТАТЫ. Получены результаты экспериментальных исследований динамической вязкости мазутоугольного топлива в зависимости от скорости сдвига и температуры. Определены наилучшие значения содержания угольной пыли в мазутоугольных суспензиях для транспортировки топлива.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Полученные результаты исследования могут быть использованы как предприятиями энергетики, так и транспортными компаниями для определения технологических показателей вязкости композиционных суспензионных топлив, используемых как котельное топливо и топливо для судовых двигателей.

THE PURPOSE

THE PURPOSE. The features of the rheological behavior of composite fuel oil suspensions depending on the shear rate, temperature and composition of the composite fuel are considered.

METHODS

METHODS. Suspensions with a coal content of 30, 40 and 50% (by weight) were prepared. The mixing time varied from 1 to 10 minutes. The samples of fuel oil were examined using a Rheomat RM 100 rotary viscometer to determine the values of dynamic viscosity at different shear rates and temperature.

RESULTS

RESULTS. The results of experimental studies of the dynamic viscosity of fuel oil as a function of the shear rate and temperature are obtained. The best values of coal dust content in fuel oil suspensions for fuel transportation have been determined.

CONCLUSION

CONCLUSION. The obtained research results can be used by both energy companies and transport companies to determine the technological viscosity indicators of composite suspension fuels used as boiler fuel and fuel for marine engines.

мазутугольмазутоугольная суспензиядинамическая вязкостьскорость сдвигаfuel oilcoalcoal-oil suspensiondynamic viscosityshear rateReferencesКулагина Т.А. Разработка режимов сжигания водотопливных смесей, получаемых путем кавитационной обработки /Т.А. Кулагина // Химическое и нефтегазовое машиностроение. – 2007. –№ 2. – С. 28-31.Kulagina T.A. Development of combustion modes of water-fuel mixtures obtained by cavitation treatment. Chemical and oil and gas engineering. 2007;2:28-31.Гордеев И.В. Состояние, проблемы и перспективы угольной энергетики России / И.В. Гордеев, М.И. Логвинов, В.Н. Микерова, Г.И. Старокожева // Минеральные ресурсы России. Экономика и управление. –2022. – № 3-4 (178). – С. 58-64.Gordeev IV, Logvinov MI, Mikerova VN. The state, problems and prospects of coal energy in Russia. Mineral Resources of Russia. Economics and management.2022;3-4 (178):58-64.Галькеева А.А. Анализ применения углей различных марок для производства энергии и химических продуктов // А.А. Галькеева, Г.Р. Мингалеева, С.Ю. Горбунов // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. –2015. – № 11-12. – С. 69-79.Galkeeva AA, Mingaleeva G.R, Gorbunov S.Y. Analysis of the use of coals of various grades for the production of energy and chemical products. Izvestia of higher educational institutions. Energy problems. 2015;11-12:69-79.Ильин А.К. О максимальной теоретической температуре горения водотопливных эмульсий / А.К. Ильин, Р.А. Ильин //Известия высших учебных заведенй. Проблемы энергетики. – 2010. – № 3-4. – С.8-10.Ilyin AK, Ilyin RA. On the maximum theoretical gorenje temperature of water-fuel emulsions. News of higher educational institutions. Energy problems. 2010;3-4:8-10.Ходаков Г.С. Водоугольные суспензии в энергетике //Теплоэнергетика. – 2007. – №1. – С. 35-45.Khodakov GS. Coal-water suspensions in power engineering. Teploenergetika. 2007;1:35-45.Selvan V.A.M., Anand R.B., Udayakumar M. Experimental investigation by utilizing nano alumina with waste cooking oil biodiesel fuel in CI engine// Environmental Science and Pollution Research. – 2020. – V. 25. – P. 33478–33489.Selvan VAM, Anand RB, Udayakumar M. Experimental study of the use of nanoglinozem with biodiesel fuel from vegetable oil waste in the CI engine. Environmental science and pollution research. 2020;25:33478-33489.Мурко В.И Вихревой способ сжигания водоугольного топлива из шламов углеобогащения // В.И. Мурко, В.И. Карпенок, М.П. Баранова // Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Техника и технологии. –2022. –Т. 15. –№ 3. – С. 338-345.Murko V, Karpenko VI, Baranova MP. And the vortex method of burning coal-water fuel from coal-enrichment sludge. Journal of the Siberian Federal University. Series: Engineering and Technology.2022. 15(3).Р. 338-345.Dmitrienko M.A. Environmental indicators of the combustion of prospective coal water slurry containing petrochemicals / M.A. Dmitrienko, G.S. Nyashina, P.A. Strizhak // Journal of Hazardous Materials. 2017. –№ 338. Р. 148-159.Dmitrienko MA, Dmitrienko GS, Nyashina PA. Strizhak Environmental indicators of the combustion of prospective coal water slurry containing petrochemicals. Journal of Hazardous Materials. 2017;338:148-159.Эшметов И.Д. Получение водоугольно-топливной суспензии на основе кондиционных товарных углей Ангренского месторождения путем их модификации мазутом // И.Д. Эшметов, Д.С. Салиханова, А.А. Агзамходжаев // Химическая промышленность. – 2014. – Т. 91. – № 3. – С. 126-130.Eshmetov ID, Salikhanov DS., Agzamkhodzhaev AA. Obtaining a water-coal-fuel suspension based on conditioned commercial coals of the Angren deposit by modifying them with fuel oil. Chemical industry. 2014;91(3):126-130.Жизнин С.З. Экономические и экологические аспекты внедрения чистых угольных технологий в Китае // С.З. Жизнин, А.В. Черечукин // Уголь. – 2019. – № 12 (1125). – С. 56-58.Zhiznin SZ, Cherechukin AV. Economic and environmental aspects of the introduction of clean coal technologies in China. Coal. 2019;12 (1125):56-58.Линник Ю.Н. Анализ конъюнктуры и прогноз рынка угля // Ю.Н. Линник, В.Ю. Линник, А.Б. Жабин, А.В. Поляков, А. Цих // Уголь. – 2020. – № 5 (1130). – С. 34-38.Linnik VYu, Zhabin AB. Of the conjuncture and forecast of the coal market. Coal. 2020;5 (1130):34-38.Ефимов В.И. Перспективы развития добычи угля в Кузнецком бассейне / В.И. Ефимов, И.Б. Никулин, Г.Г. Рябов // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. – 2015. – № 1. – С. 101-108.Efimov VI, Nikulin I.B, Ryabov G.G. Prospects for the development of coal mining in the Kuznetsk basin. Izvestiya Tula State University. Earth Sciences. 2015;1:101-108.Thomson R.V., Katsoulakos P. S. The application of emulsified fuels in diesel engine designes: experimental results and theoretical predictions // Trans. Jnst. Mar. Eng. – 1985. – V.97. – Р. 10-20.Thomson RV, Katsoulakos PS. The application of emulsified fuels in diesel engine designs: experimental results and theoretical predictions. Trans. Jnst. Mar. Eng. 1985;97:10-20.Кудряшов А.Н. опыт сжигания композиционного топлива на основе угольного шлама на ТЭЦ Иркутской области // А.Н. Кудряшов, Т.В. Коваль, М.И. Ижганайтис // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. – 2021. – Т. 23. – № 1. – С. 33-45.Kudryashov AN, Koval TV, Izhganaitis MI. the experience of burning composite fuel based on coal sludge at the thermal power plant of the Irkutsk region. Izvestia of higher educational institutions. Energy problems. 2021;23(1):33-45.Shukla S.C. Coal-oil-water miltiphase Fuel: Rheological behavior and prediction of optimum particle size / S.C. Shukla, S. Kukade, S.K. Mandal, et al // Fuel. – 2008. – Vol. 87. – № 15-16. – P.3428-3432.Shukla SC, Kukade S, Mandal S.K., et al. Coal-oil-water miltiphase Fuel: Rheological behavior and prediction of optimum particle size. Fuel. 2008;87(15-16):3428-3432.Glushkov D.O. Ignition of composite liquid fuel droplets based on coal and oil processing waste by heated air flow / D.O. Glushkov, P.A. Strizhak // Journal of Cleaner Production. – 2017. – N 165. – Р. 1445-1461.Glushkov DO, Strizhak PA. Ignition of composite liquid fuel droplets based on coal and oil processing waste by heated air flow. Journal of Cleaner Production. 2017;165:1445-1461.Мансуров З.А Некоторые проблемы экологичного сжигания водоугольных смесей // З.А. Мансуров, В.Г. Сальников // Горение и плазмохимия. –2021. – Т. 19. – № 4. – С. 279-288.Mansurov Z, Salnikov VG. And Some problems of ecological combustion of coal-water mixtures. Gorenje and plasmochemistry. 2021;19(4):279-288.Вафин А.Р. Исследование основных свойств мазутоугольных топлив // А.Р. Вафин, Г.Р. Мингалеева// Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. – 2015. – № 5-6. – С. 8-15.Vafin AR, Mingaleeva G.R. Investigation of the basic properties of fuel oil fuels. News of higher educational institutions. Energy problems. 2015;5-6:8-15.Шадрин Е.Ю. Исследование процесса распыления и сжигания водоугольного топлива с использованием пневматической форсунки // Е.Ю. Шадрин, И.С. Ануфриев, О.В. Шарыпов // Прикладная механика и техническая физика. – 2021. – Т. 62. – № 3 (367). – С. 165-171.Shadrin EYu, Anufriev IS, Sharypov OV. Investigation of the process of spraying and burning coal-water fuel using a pneumatic nozzle. Applied Mechanics and technical physics. 2021. T. 62;3 (367):165-171.Zhao Z.,Wang R.,Ge L., et al. Energy utilization of coal-coking wastes via coal slurry preparation: the characteristics of slurrying, combustion,and pollutant emmission/ Z. Zhao,R. Wang, L.Ge, et al. // Energy. – 2019. – Vol.168. – P.609-618.Zhao Z,Wang R,Ge L, et al. Energy utilization of coal-coking wastes via coal slurry preparation: the characteristics of slurring, combustion,and pollutant emission. Energy. 2019;168:609-618.Коркембай Ж. Исследование горения водоугольных смесей / Ж. Коркембай, Б.Г. Топанов, Е. Жуматаев, Б. Кайдар, З.А Мансуров // Горение и плазмохимия. – 2021. – Т. 19. – № 4. – С. 339-346.Korkembai Zh. Gorenje Korkembai, B.G. Topanov, E. Zhumataev, et al. Investigation of combustion of coal-water mixtures. Gorenje and plasmochemistry. 2021;19(4):339-346.Зенков А.В. Влияние жидких горючих компонент на вязкость водоугольного топлива / А.В. Зенков, Д.В. Гвоздяков, В.Е. Губин // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика. – 2020. – Т. 20. – № 3. – С. 26-32.Gvozdyakov DV, Gubin VE. The influence of liquid combustible components on the viscosity of coal-water fuel. Bulletin of the South Ural State University. Series: Energy. 2020;20(3):26-32.El-Seesy A.I. The Influence of Multi-walled Carbon Nanotubes Additives into Non-edible Biodiesel-diesel Fuel Blend on Diesel Engine Performance and Emissions/ A.I. El-Seesy, A.K. Abdel-Rahman, M. Bady, S. Ookawara // Energy Procedia. 2016. V. 100. P. 166.El-Seesy A.I, Abdel-Rahman A.K., Bady M. The Influence of Multi-walled Carbon Nanotubes Additives into Non-edible Biodiesel-diesel Fuel Blend on Diesel Engine Performance and Emissions. Energy Procedia. 2016;100:166.Basha J.S., Anand R.B. Performance, emission and combustion characteristics of a diesel engine 4 using Carbon Nanotubes blended Jatropha Methyl Ester Emulsions // Alexandria Engin. J. 2014. V. 53. № 2. P. 259.Basha JS, Anand RB. Performance, emission and combustion characteristics of a diesel engine 4 using Carbon Nanotubes blended Jatropha Methyl Ester Emulsions. Alexandria Engin. J. 2014;53(2):259.Мурко В.И. Получение и использование углемасляного гранулята / В.И. Мурко В.И., А.Н. Заостровский, А.Е. Аникин, Е.Н. Темлянцева // Кокс и химия. –2022. – № 10. – С. 45-50.Murko VI, Zaostrovsky AN, Anikin AE. Obtaining and using coal oil granulate. Coke and chemistry. 2022;10:45-50.Сыродой С.В. Совместное зажигание водоугольной суспензии и древесной биомассы // С.В. Сыродой, Д.Ю. Малышев, Ж.А. Косторева// Промышленная энергетика. – 2020. – № 5. – С. 44-49.Syrodoy SV, Malyshev DY, Kostoreva ZhA. Joint ignition of coal-water suspension and wood biomass. Industrial energy.2020;5:44-49.Хилько С.Л. Особенности реологического поведения коллоидных топлив / С.Л. Хилько // Современная наука: исследования, идеи, результаты, технологии. – 2011. – № 1 (6). – С. 47-51.Khilko SL. Features of rheological behavior of colloidal fuels. Modern science: research, ideas, results, technologies. 2011;1 (6):47-51.Зверева Э.Р. Вторичное использование малосернистых нефтяных остатков в качестве основы для котельного и судового топлива / Э.Р. Зверева, А.О. Макарова, Ю.В. Бахтиярова, В.И. Королев, Н.П. Ильин, А.Н. Туранов, О.С. Зуева //Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. – 2022. – №1. – Т.24. – С. 16-28.Zvereva ER, Makarova AO, Bakhtiyarova YuV, et al. Secondary use of low-sulfur oil residues as a basis for boiler and ship fuel. News of higher educational institutions. Energy problems. 2022;1(24):16-28.Мингалеева Г.Р. Экспериментальное исследование вязкости водоугольной суспензии с бифракционным составом дисперсной фазы / Г.Р. Мингалеева, Д.В. Ермолаев, О.В. Афанасьева, С.С. Тимофеева // Теплоэнергетика. – 2012. – №6. – С.28-30.Mingaleeva GR, Ermolaev DV, Afanasyeva OV. Experimental study of the viscosity of a water-coal suspension with a fractional composition of the dispersed phase. Thermal power engineering. 2012;6:28-30.Зверева Э. Р. Улучшение вязкостных характеристик котельного топлива присадками / Э. Р. Зверева, Г. Р. Мингалеева, Р. В. Хабибуллина, Г. Р. Ахметвалиева // Нефтехимия – 2016. – Т. 56. – № 1. – С. 73–75.Zvereva ER, Mingaleeva GR, Khabibullina RV. Improving the viscosity characteristics of boiler fuel additives. Petrochemistry. 2016;56(1):73-75.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.