Владимир Иванович Моисеев — доктор технических наук, доцент, профессор кафедры «Высшая математика»;
190031, г. Санкт-Петербург, Московский пр., д. 9
РИНЦ ID: 533626, Scopus: 56178751100
Vladimir I. Moiseev — Dr. Sci. (Eng.), Associate Professor, Professor of the Department of “Higher Mathematics”;
9 Moskovsky pr., St. Petersburg, 190031
ID RSCI: 533626, Scopus: 56178751100
Предложен новый подход к решению задачи повышения экономической эффективности железнодорожных перевозок вязких нефтяных топлив (мазутов) при низких температурах воздуха. Физические свойства мазутов позволяют получать их при наливе в котел вагона-цистерны в стратифицированном состоянии, когда их плотность в верхней части котла существенно меньше, чем в нижней. Этим блокируется естественная конвекция горячего мазута на холодных стенках котла, и он охлаждается только за счет молекулярной теплопроводности, которая очень мала. При охлаждении на внутренних стенках котла вагона-цистерны образуется сравнительно тонкий высоковязкий слой, играющий роль теплоизолирующей оболочки, основная его масса (более 90%) сохраняет высокую температуру и текучесть за все время транспортирования.
Выполнены тепловые и гидродинамические расчеты с применением современных компьютерных технологий (пакет программ ANSYS 5.6). Полученные результаты показывают, что необходимость разогрева мазута при выгрузке остается, но требует в разы меньших затрат времени и тепловой энергии. Предложенные энергосберегающие технологии доставки вязких нефтепродуктов особенно актуальны в условиях России с ее холодным континентальным климатом, большой дальностью перевозок и сложившейся структурой вагонного парка страны.
Ценность полученных результатов заключается в том, что предложение может быть реализовано на вагонах-цистернах, находящихся в обороте при минимальных изменениях их конструкции. Технология эксплуатации сливного оборудования в пунктах выгрузки также не изменяется.
The paper proposes a new approach to solving the problem of increasing the economic efficiency of railway transportation of viscous petroleum fuels (fuel oils) at low air temperatures. The physical properties of fuel oils allow them to be obtained when poured into the tank of a tank wagon in a stratified state, when their density in the upper part of the tank is significantly less than in its lower part. This blocks the natural convection of hot fuel oil on the cold walls of the tank, and it cools only due to the molecular thermal conductivity which is very small. Upon cooling down, a relatively thin highly viscous layer forms on the inner walls of the tank of a tank wagon, which acts as a heat-insulating shell, and the bulk of it (more than 90%) retains high temperature and fluidity throughout the period of transportation. The thermal and hydrodynamic calculations were performed using modern computer technologies (the ANSYS 5.6 software package). The results obtained show that the need to heat up the fuel oil during unloading remains, but already requires significantly less time and heat energy. The proposed energy-saving technologies for the delivery of viscous petroleum products are especially relevant in Russia with its cold continental climate, long-haul transportation, and the current structure of the country’s wagon fleet. The value of the results obtained lies in the fact that the proposal can be implemented on tank wagons in circulation with minimal change to their design. The technology of operation of the drain equipment at unloading points will not change either.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.