OPRACOWANIE APLIKACJI DO TERMICZNEGO PRZETWARZANIA SZLAMÓW OLEJOWYCH W PRZEMYSŁOWYM SEKTORZE NAFTOWYM I GAZU

The production activities of oil refineries and oil and gas-producing enterprises inevitably have an anthropogenic impact on the environment, so environmental issues and the rational use of natural resources are important. The most dangerous pollutants of all components in the natural environment are oil waste, and one of the most effective methods of processing is heat treatment. The task was set to neutralize oil waste by thermal processing of oil slime to an environmentally safe level. The studies are carried out by methods of mathematical and numerical simulation of thermal processing, the results of which describe changes in temperature and mass of the stream over time. Extensive calculations with varying current operating and other parameters allow us to optimize the flow of heat and mass transfer during the thermal processing of oil slime. Numerical modeling is implemented using the method of alternating directions in an implicit iterative scheme until a convergence condition is met. The purpose of this work is to create an application for solving research and practical problems of oil waste processing. The application used allows the solution of the problems of oil slime processing. With the help of color-animated illustrations and a graphical interface, it supports the visualization of the results obtained, and provides the possibility of interactive interaction with the user, while providing instant control of the results obtained for timely decision-making to prevent environmental pollution in the industrial oil gas sector.Działalność produkcyjna rafinerii ropy naftowej oraz przedsiębiorstw wydobywających ropę i gaz nieuchronnie ma antropogeniczny wpływ na środowisko, dlatego tak ważne są kwestie środowiskowe i racjonalne wykorzystanie zasobów naturalnych. Najbardziej niebezpiecznymi zanieczyszczeniami wszystkich składników środowiska naturalnego są odpady olejowe, a jedną z najbardziej efektywnych metod ich przetwarzania jest obróbka cieplna. Zadanie polegało na neutralizacji odpadów olejowych poprzez termiczną obróbkę szlamu olejowego do poziomu bezpiecznego dla środowiska. Badania prowadzone są metodami matematycznej i numerycznej symulacji obróbki cieplnej, której wyniki opisują zmiany temperatury i masy strugi w czasie. Rozbudowane obliczenia przy zmiennym prądzie roboczym i innych parametrach pozwalają nam optymalizować przepływ ciepła i wymiany masy podczas termicznej obróbki szlamów olejowych. Modelowanie numeryczne realizowane jest metodą naprzemiennych kierunków w niejawnym schemacie iteracyjnym, aż do spełnienia warunku zbieżności. Celem pracy jest stworzenie aplikacji do rozwiązywania problemów badawczych i praktycznych przetwarzania odpadów olejowych. Zastosowana aplikacja pozwala na rozwiązanie problemów związanych z przetwarzaniem szlamów olejowych. Za pomocą kolorowych animowanych ilustracji i interfejsu graficznego wspiera wizualizację uzyskanych wyników oraz zapewnia możliwość interaktywnej interakcji z użytkownikiem, zapewniając jednocześnie natychmiastową kontrolę uzyskanych wyników w celu szybkiego podejmowania decyzji zapobiegających zanieczyszczeniu środowiska w sektorze gazu przemysłowego

ADI schemes for heat equations with irregular boundaries and interfaces in 3D with applications

In this paper, efficient alternating direction implicit (ADI) schemes are proposed to solve three-dimensional heat equations with irregular boundaries and interfaces. Starting from the well-known Douglas-Gunn ADI scheme, a modified ADI scheme is constructed to mitigate the issue of accuracy loss in solving problems with time-dependent boundary conditions. The unconditional stability of the new ADI scheme is also rigorously proven with the Fourier analysis. Then, by combining the ADI schemes with a 1D kernel-free boundary integral (KFBI) method, KFBI-ADI schemes are developed to solve the heat equation with irregular boundaries. In 1D sub-problems of the KFBI-ADI schemes, the KFBI discretization takes advantage of the Cartesian grid and preserves the structure of the coefficient matrix so that the fast Thomas algorithm can be applied to solve the linear system efficiently. Second-order accuracy and unconditional stability of the KFBI-ADI schemes are verified through several numerical tests for both the heat equation and a reaction-diffusion equation. For the Stefan problem, which is a free boundary problem of the heat equation, a level set method is incorporated into the ADI method to capture the time-dependent interface. Numerical examples for simulating 3D dendritic solidification phenomenons are also presented