Formation of thermal fields by the energy-chemical complex of coal gasification

Purpose. The objective is to generate thermal energy from basic segments of the energy-chemical complex formed on the basis of borehole underground coal gasification with determination of its operation modes. Methodology. The set engineering tasks were performed using, analytical studies, bench studies and field studies represented in research projects, patents, and feasibility studies concerning construction and scientific support while equipment operating of a pilot mine gasifier under the conditions of solid fuel seam gasification in the context of excessive fissuring of rock mass enclosing the gasifier. Studies of thermal and power indices of the station for coal gasification were carried out with the help of Information Program “MTB BUCG” (“Material and Thermal Balance of Borehole Underground Coal Gasification”) developed by the researchers of the Department of Underground Mining and the Department of Chemistry (State Higher Educational Institution “National Mining University”). Besides, the Program was piloted using industrial gasifier at experimental mine “Barbara” (Katowice, Poland). Findings. Basic indices of coal gasification station depending upon a type of forced-draft mixture for an underground gasifier were determined. Studies concerning the efficiency of thermal energy generation were carried out using rocks enclosing the underground gasifier and generator gases being the basic heat generating segments of the energy-chemical complex for coal gasification being formed on the territories of operating coal mines or mines at the stage of their closure. Prospects of gasification and thermal energy generation using rock disposals of coal mines have been estimated. Modes of internal heat provision of heat-generating segments of the energy-chemical complex have been determined. Originality. Dependencies of heat-exchange distribution within roof rocks in the process of coal seam gasification depending upon the length of a reaction channel, zones of thermochemical reactions in it and methods of heat exchange have been obtained. Dependence of payback period of cogeneration plant in terms of underground coal gasification on electrical energy and gasification product (generator gas) has been determined. Graph of thermal energy generation in terms of different operation modes of basic segments of energy-chemical complex has been constructed. Practical value. Technological scheme of a thermal utilizer has been developed. The plant provides possibility of thermal energy utilization in the process of coal gasification within the seam occurrence. Basic modes of thermal energy generation at the coal gasification station being a heat-generating segment of the energy-chemical complex have been determined.Мета. Отримання теплової енергії на основних сегментах енергохімічного комплексу, сформова- ного на базі свердловинної підземної газифікації вугілля, зі встановленням режимів його роботи. Методика. Поставлені інженерні завдання ви- конувались із застосуванням аналітичних, стендо- вих і натурних методів досліджень. Дослідження теплових і енергетичних показників станції з гази- фікації вугілля проводилося за допомогою інфор- маційної програми „МТБ СПГВ“, розробленої в Державному ВНЗ „НГУ” співробітниками кафедр підземної розробки родовищ та хімії, що пройшла апробацію на промисловому газогенераторі в умо- вах експериментальної шахти „Барбара” (м. Като- віце, Польща). Результати. Визначені основні показники робо- ти станції з газифікації вугілля залежно від типу по- дачі дуттьової суміші до підземного газогенератора. Оцінена ефективність отримання теплової енергії від гірських порід, в яких розташований підземний газогенератор, та отриманих генераторних газів. Ці джерела є основними теплогенеруючими сегмента- ми енергохімічного комплексу з газифікації вугіл- ля, що формується на території діючих вугільних шахт чи тих підприємств, які знаходяться на стадії закриття. Оцінена перспективність газифікації ву- гілля генерації теплової енергії з породних відвалів вугільних шахт. Визначені режими внутрішнього теплозабезпечення теплогенеруючих сегментів енер- гохімічного комплексу. Наукова новизна. Отримані залежності розподі- лення теплообміну в породах покрівлі пласта при газифікації вугілля залежно від довжини реакцій- ного каналу, зон термохімічних реакцій у ньому й способів теплообміну. Встановлена залежність тер- міну окупності когенераційної установки при під- земній газифікації вугілля від ціни на електроенер- гію та продуктів газифікації (генераторний газ). Отримано графік генерації теплової енергії за різ- них режимів експлуатації основних сегментів енер- гохімічного комплексу. Практична значимість. Розроблена технологічна схема теплоутилізатора, що забезпечує можливість утилізації теплової енергії у процесі газифікації ву- гілля на місці залягання пласта. Визначені основні режими генерації теплової енергії на станції з гази- фікації вугілля, що є теплогенеруючим сегментом енергохімічного комплексу.Цель. Получение тепловой энергии на основных сегментах энергохимического комплекса, сформи- рованного на базе скважинной подземной газифи- кации углей, с установлением режимов его работы. Методика. Поставленные инженерные задачи вы- полнялись с применением аналитических, стендо- вых и натурных методов исследования. Исследова- ние тепловых и энергетических показателей стан- ции по газификации углей проводилось с помощью информационной программы „МТБ СПГВ”, разра- ботанной в Государственном ВУЗе „НГУ” сотруд- никами кафедр подземной разработки месторожде- ний и химии, которая прошла апробацию на про- мышленном газогенераторе в условиях эксперимен- тальной шахты „Барбара” (г. Катовице, Польша). Результаты. Определены основные показатели работы станции по газификации углей в зависимо- сти от типа подачи дутьевой смеси в подземный га- зогенератор. Оценена эффективность получения те- пловой энергии от горных пород, в которых разме- щен подземный газогенератор, и полученных гене- раторных газов. Эти источники являются основны- ми теплогенерирующими сегментами энергохими- ческого комплекса по газификации углей, который формируется на территории действующих угольных шахт, или тех предприятий, что находятся на стадии закрытия. Оценена перспективность газификации углей и генерации тепловой энергии из породных отвалов угольных шахт. Определены режимы вну- треннего теплообеспечения теплогенерирующих сег- ментов энергохимического комплекса. Научная новизна. Получены зависимости рас- пределения теплообмена в породах кровли пласта при газификации углей в зависимости от длины ре- акционного канала, зон термохимических реакций в нем и способов теплообмена. Установлена зависи- мость срока окупаемости когенерационной уста- новки при подземной газификации углей от цены на электроэнергию и продуктов газификации (генера- торный газ). Получен график генерации тепловой энергии при различных режимах эксплуатации ос- новных сегментов энергохимического комплекса. Практическая значимость. Разработана техноло- гическая схема теплоутилизатора, что обеспечива- ет возможность утилизации тепловой энергии в процессе газификации угля на месте залегания пла- ста. Определены основные режимы генерации те- пловой энергии на станции по газификации угля, которая является теплогенерирующим сегментом энергохимического комплекса.This work was supported by the Ministry of Education and Science of Ukraine, grants No. 0116U008041 and No.0115U002293

Observing the evaporation transition in vibro-fluidized granular matter

By shaking a sand box the grains on the top start to jump giving the picture of evaporating a sand bulk, and a gaseous transition starts at the surface granular matter (GM) bed. Moreover the mixture of the grains in the whole bed starts to move in a cooperative way which is far away from a Brownian description. In a previous work we have shown that the key element to describe the statistics of this behavior is the exclusion of volume principle, whereby the system obeys a Fermi configurational approach. Even though the experiment involves an archetypal non-equilibrium system, we succeeded in defining a global temperature, as the quantity associated to the Lagrange parameter in a maximum entropic statistical description. In fact in order to close our approach we had to generalize the equipartition theorem for dissipative systems. Therefore we postulated, found and measured a fundamental dissipative parameter, written in terms of pumping and gravitational energies, linking the configurational entropy to the collective response for the expansion of the centre of mass (c.m.) of the granular bed. Here we present a kinetic approach to describe the experimental velocity distribution function (VDF) of this non-Maxwellian gas of macroscopic Fermi-like particles (mFp). The evaporation transition occurs mainly by jumping balls governed by the excluded volume principle. Surprisingly in the whole range of low temperatures that we measured this description reveals a lattice-gas, leading to a packing factor, which is independent of the external parameters. In addition we measure the mean free path, as a function of the driving frequency, and corroborate our prediction from the present kinetic theory.Comment: 6 pages, 4 figures, submitted for publication September 1st, 200

Magnetic Resonance Microimaging of Liquid Water Distribution in Sugar Maple Wood Below Fiber Saturation Point

Magnetic resonance (MR) microimaging was used to determine the distribution of liquid water in sugar maple wood (Acer saccharum Marsh.). Two moisture desorption tests were applied using saturated salt solutions at 21°C. Desorptions were accomplished between 58 and 96% RH starting from the full saturation state and from the FSP. Each moisture sorption condition at equilibrium was associated with a MR microimaging scan. Signal intensity (represented by false colors in the MR images) allowed visualization of the concentration of liquid water distributed into the wood structure. In most cases, the presence of liquid water was noticed in samples coming from the full saturation state at moisture contents below FSP. This result shows the coexistence of liquid and bound water even at moisture contents below the FSP. The remaining liquid water in the wood appears to be located principally in the lumina of the least accessible libriform fibers

Biogas production from grape pomace: Thermodynamic model of the process and dynamic model of the power generation system

Recently, thermoelectric generators (TEGs) have emerged as a potential alternative for clean energy generation, due mainly to the technology innovation and the marked cost reduction of modules, as well as their distinctive advantages. In a TEG system, the electronic power conditioning system (PCS) plays a vital role in ensuring the effective power grid integration, since it is subject to requirements related not only to the variable thermal source itself but also to its effects on the grid operation. This paper proposes an enhanced structure of PCS for the grid integration of TEG arrays to maximize the energy capture from a variable heat source. The innovative topology employed consists of a Z-source inverter that allows the flexible, efficient and reliable generation of high quality electric power from the TEG array. A full detailed model is described and its control scheme is designed. The dynamic performance of the proposed systems is fully validated by computer simulation and experimental studies.Fil: Cáceres, Clara Ximena. Universidad Nacional de San Juan. Facultad de Ingeniería. Instituto de Energía Eléctrica; ArgentinaFil: Cáceres, R. E.. Universidad Nacional de San Juan. Facultad de Ingeniería. Instituto de Energía Eléctrica; ArgentinaFil: Hein, D.. Universitat Siegen; AlemaniaFil: Molina, Marcelo Gustavo. Universidad Nacional de San Juan. Facultad de Ingeniería. Instituto de Energía Eléctrica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Juan; ArgentinaFil: Pia, J .M.. Universidad Nacional de San Juan. Facultad de Ingeniería; Argentin

Drag Force in a Charged N=4 SYM Plasma

Following recent developments, we employ the AdS/CFT correspondence to determine the drag force exerted on an external quark that moves through an N=4 super-Yang-Mills plasma with a non-zero R-charge density (or, equivalently, a non-zero chemical potential). We find that the drag force is larger than in the case where the plasma is neutral, but the dependence on the charge is non-monotonic.Comment: 16 pages, 1 eps figure; v2: references added, typos fixed; v3: more general ansatz, new nontrivial solution obtained, nonmonotonicity of the drag force made explicit in new figure, version to appear in JHE

EFFECTS OF LOG POSITION IN THE STEM AND CUTTING WIDTH ON SIZE DISTRIBUTION OF BLACK SPRUCE CHIPS PRODUCED BY A CHIPPER-CANTER

Fifteen stems of black spruce (Picea mariana (Mill.) B.S.P.) coming from the Abitibi-Témiscamingue region, were cross-cut into three sections: bottom, middle, and top logs. Logs were fragmented producing three faces with a chipper-canter using three cutting widths (CW) of 12.7, 19.1, and 25.4 mm. Chip dimensions were assessed by thickness, width, and length (Domtar and Williams classifications). Knot characteristics [total knot number (TKN) and area (TKA)] were assessed in the three cant faces. Growth ring attributes [earlywood density, latewood density (LWD), ring density, earlywood proportion, ring width and rings per mm (R/mm)], mechanical properties (shear, splitting, modulus of elasticity (MOE) and modulus of rupture in bending), and basic density were evaluated on samples obtained within each CW area. The results showed that most of these wood attributes were affected by the log position in the stem and/or CW. The weighted mean chip thickness (WCT) and chip size distributions were significantly affected by the log position and CW. WCT increased as CW increased. WCT variation with height could be principally associated to the number and size of knots within the stem. However, the presence of higher taper in the bottom logs produced thicker chips. Multiple linear regressions showed that CW, TKN, LWD, and TKA were significant predictors of WCT. Moreover, chip thickness distribution was affected primarily by TKA, cutting height and LWD, while the width and length distribution was mainly affected by R/mm, TKN and MOE. Chip size variation is to some point determined by knot characteristics, bending properties, growth ring width, and wood density of the raw material. These results showed the potential benefits of classifying logs in woodyards and better controlling the raw material attributes in sawmills. If the CW is combined with the knowledge of the raw material, chip dimensions can be adjusted using other fragmentation parameters to increase chip size uniformity

Oferta de implantes de prótesis total de cadera en Cataluña

El crecimiento exponencial de la oferta de implantes de prótesis total de cadera hace difícil para el cirujano ortopédico establecer criterios de elección, por este motivo hemos realizado un análisis de la oferta actual de los mismos. Se han identificado 67 modelos de implantes de prótesis total de cadera primaria y 19 modelos de revisión comercializados en la comunidad catalana por 24 empresas. El número de variables, de material o diseño de los distintos modelos, sin tener en cuenta las diversas medidas de vástagos, cuellos y cótilos, ha sido de 55. Hemos encontrado referencias bibliográficas de resultados clínicos de un 25% de las prótesis. El rango de coste de los implantes ha sido de 70.000 a 300.570 pesetas para las prótesis cementadas, con un precio medio de 172.805 pesetas; de 375.654 a 648.606 pesetas para las no cementadas, con un precio medio de 480.301 pesetas, y de 412.552 a 713.000 pesetas de las prótesis de revisión, con una media de 568.138 pesetas. Esta dispersión de modelos y precios es mayor que la de otros países de nuestro entorno, y el porcentaje de publicaciones de resultados clínicos encontrado es algo menor que el reportado por algunos autores. Frente a esta situación creemos que serían necesarios estudios clínicos a largo término y sistemas de evaluación estandarizados para poder decidir con criterios rigurosos si los nuevos implantes que aparecen en el mercado con costes más elevados tienen ventajas suficientes para cambiar indicaciones de implantes largamente probados.The exponential growth of the different models of THA actually in offer makes difficult to the orthopaedic surgeon to find sound criteria for the selection of the proper implant. This paper is an attempt to analyse the models actually in offer. We have identified 67 primary THAs types and 19 revision models, commercialised by 24 companies at the catalonian community. The number of variables, materials or designs between different patterns, independently of the size of femoral and acetabular components, has been of 55. Only 25% of implants are supported by reports in the orthopaedic literature. The cost range of implants varied from 70,000 to 300,570 pts. for cemented prosthesis (average: 172,895); from 375,654 to 648,606 pts. for cementless models (average: 480,391); the cost range for revision models varied from 412,552 to 713,000 pts., with an average of 568,138 pts. Such a variety of designs and prices is greater than in other countries of our environment, and the percentage of reports about clinical results that we have found is smaller than the noticed by some authors. We believe that it would be necessary some long term prospective studies and standarized evaluation systems in order to decide if the newer implants, with more expensive price, have enough advantages to substitute the classic implants widely used

Geodesic Deviation Equation in Bianchi Cosmologies

We present the Geodesic Deviation Equation (GDE) for the Friedmann-Robertson-Walker(FRW) universe and we compare it with the equation for Bianchi type I model. We justify consider this cosmological model due to the recent importance the Bianchi Models have as alternative models in cosmology. The main property of these models, solutions of Einstein Field Equations (EFE) is that they are homogeneous as the FRW model but they are not isotropic. We can see this because they have a non-null Weyl tensor in the GDE.Comment: Submitted to Journal of Physics: Conference Series (JPCS), ERE200