WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 ||

Для определения рационального остаточного давления в аппарате при удалении свободной влаги в результате проведенного физического моделирования было установлено, что при удалении свободной влаги из материала снижение рабочего давления в аппарате до значений 50 – 60 кПа вызывает наибольшую интенсификацию процесса. Дальнейшее понижение давления к такому результату не приводит, что объясняется значительным уменьшение коэффициента теплоотдачи. Повышение давления среды существенно выше указанных пределов также снижает скорость удаления влаги за счет уменьшения массоотдачи. Поэтому за наиболее рациональное рабочее давление среды в процессе конвективной сушки в среде разреженного теплоносителя можно принять в интервале 50 – 60 кПа.

В четвертой главе приводится описание конструкций аппаратов и технологических регламентов для реализации процессов вакуумной сушки древесины с конвективными методами подвода тепла, разработанных в соответствии с рекомендациями по их аппаратурному оформлению, полученными в результате математического моделирования и экспериментальных исследований. Представлены результаты промышленного внедрения новых вакуумных аппаратов для сушки древесины и усовершенствование существующих промышленных сушилок.

На основе данных, полученных теоретическими и расчетно-эксперименталь-ными исследованиями, спроектированы и внедрены в промышленную эксплуатацию образцы вакуумных сушильных камер ВОСК-1 и ВОСК-2 с продольной и поперечной схемами циркуляции теплоносителя. В результате проведенных испытаний вакуумной камеры ВОСК-1, в которой была организована продольная циркуляция агента сушки, для чего были установлены боковые металлические перегородки, получены профили изменения скорости сушильного агента по ширине штабеля, которые свидетельствовали об увеличении скорости по краям штабеля относительно центральной части. Поэтому было предложено боковые перегородки выполнить из газонепроницаемой прорезиненной ткани с провисом, чтобы при включении вентилятора сегментные зазоры, являющиеся нагнетающей линией вентилятора, раздувались, облегая штабель пиломатериалов и обеспечивая, тем самым, равномерную скорость теплоносителя по всему поперечному сечению штабеля.

Для сушки твердых пород древесины, для которых предпочтительными являются осциллирующие режимы, на базе установок ВОСК-1 и ВОСК-2 разработана конструкция сушилки ВОСК-тандем, особенностью которой является конденсационная установка, которая позволяет осуществлять нагрев пиломатериалов в одной камере за счет тепла, отведенного из другой камеры на стадии вакуумирования. Подобное ведение процесса позволяет снизить энергозатраты на процесс сушки пиломатериалов до 50 % и отказаться от использования массивных емкостей для испарительного охлаждения хладагента конденсатора.

Установка ВОСК-тандем наряду с камерами ВОСК-1 и ВОСК-2 приняты к серийному изготовлению фирмой ЗАО «Ферри Ватт».

Наиболее распространенными и востребованными сушильными камерами в деревообрабатывающей промышленности благодаря своей дешевизне и простоте использования до сих пор остаются конвективные сушилки. Однако основным недостатком данных камер является высокая продолжитель­ность процесса, зачастую вызванная низкой эффективностью теплоподвода, что, в свою очередь, влечет большие энергозатраты, неравномер­ность высушивания штабеля и, как следствие, неудовлетворительное качество ко­нечного продукта. Поэтому на базе проведенных исследований по конвективному тепломассообмену были разработаны схемы модернизации существующих конвективных сушильных камер.

В результате модернизации лесосушильных камер на предприятии ПСФ «Карпентер» была организована поперечно-вертикальная схема циркуляции, которая позволила получить перепад влажности пиломатериалов по штабелю менее 1,5%, что удовлетворяет условиям сушки по II категории качества. В результате проведенной модернизации произошло сокращение продолжительности процесса сушки на 20 – 30 % в зависимости от сортиментов. Сокращение сроков сушки объясняется равномерным удалением влаги по всему объему штабеля. Кроме того, организованная поперечно-вертикальная схема циркуляции сушильного агента позволила проводить процесс при неполной загрузке лесосушильной камеры. По данной схеме было модернизировано шесть камер сушильного цеха.

Усовершенствование сушильного участка на предприятии «Вельд» позволила увеличить объем разовой загрузки пиломатериалов. При этом была организована поперечно-горизонтальная схема циркуляции сушильного агента, выравнивание скорости которого по высоте штабеля производилось с помощью установленных боковых перфорированных стенок. Необходимое тепловое и циркуляционное оборудование было установлено в верхней части камеры и в боковых зазорах, образованных перфорированными стенками. Реализованная схема модернизации позволила увеличить производительность камеры при одновременном предотвращении неравномерности высушивания штабеля.

В результате проведенных модернизаций предприятия «Карпентер» и «Вельд» получили годовой экономический эффект в размере соответственно 1147 и 495 тыс. руб.

В приложении к работе приведены элементы программ расчета исследуемых процессов на ПЭВМ, результаты статистической обработки полученных данных и акты внедрений, подтверждающие практическое использование основных результатов работы предприятиями, результаты промышленных испытаний и паспорта созданных установок.

Основные результаты работы

  1. В современных условиях при наблюдаемой тенденции роста тарифов на энергоносители, особенно актуальной становится проблема энергосбережения в наиболее энергоемких процессах, к каковым на многих предприятиях относится сушка материалов. В связи с этим наиболее перспективными в области сушки древесины многими исследователями признаются вакуумные технологии сушки древесины, поскольку позволяют значительно сократить продолжительность по сравнению с традиционными способами, а значит, снизить себестоимость процесса. При этом наиболее перспективным направлением как с позиций себестоимости процесса, так и с позиций качества получаемой продукции считаются вакуумно-конвективные технологии сушки.
  2. В результате всесторонних исследований разработана математическая модель процесса конвективного тепломассообмена в условиях вакуумных аппаратов, основанная на общей системе дифференциальных уравнений, характеризующейся упрощающими условиями для рассматриваемых физических ситуаций, а также формулировкой начальных и граничных условий.
  3. Разработана инженерная методика расчета аппаратурного оформления, которая позволяет обоснованно рассчитать оборудование и конструктивные особенности сушильной камеры.
  4. Разработан алгоритм расчета исследуемых процессов и компьютерная программа для моделирования. По известным экспериментальным данным получены функциональные зависимости теплофизических, массопроводных и механических характеристик древесины с целью увеличения точности и повышения автоматизации расчетов.
  5. Созданы экспериментальные установки для исследования указанных процессов. Отдельные решения, положенные в основу лабораторных установок, в дальнейшем нашли использование в аппаратурном оформлении процессов сушки. Экспериментальные установки используются в учебном процессе и позволяют оперативно готовить опытные образцы и осуществлять всестороннее изучение процессов сушки древесины.
  6. В результате математического моделирования были получены рекомендации по режимным параметрам исследуемых процессов и конструктивным особенностям вакуумно-конвективных аппаратов сушки: наиболее равномерное удаление влаги по штабелю пиломатериалов обеспечивается при поперечной схеме обтекания с установкой нагревательных элементов теплового оборудования только во всасывающем канале вентилятора; конвективную сушку соснового пиломатериала в разреженной среде целесообразно проводить при температуре 80 °С, поскольку продолжительность сушки составляет менее 40 часов, что не влияет на физико-механические свойства древесины; процесс конвективной сушки в среде разреженного теплоносителя целесообразно проводить в два этапа: при удалении свободной влаги давление в аппарате поддерживать на определенном постоянном значении; при снижении влагосодержания древесины ниже 25% производить повышение давления в зависимости от породы, текущей влажности и толщины сортимента.
  7. Разработанные методы расчета и представленные конструктивные решения позволили создать новые и усовершенствовать существующие промышленные установки, которые позволили сократить продолжительность процесса сушки без ущерба качеству пиломатериалов. Внедрены в производство промышленные вакуумные сушильные камеры, на базе которых разработана принципиально новая конструкция вакуумной сушилки с большой производительностью.
  8. Проведенные исследования легли в основу модернизаций существующих конвективных сушильных камер, которые позволили сократить продолжительность и предотвратить неравномерность высушивания штабеля пиломатериалов.
  9. Научные и прикладные результаты исследований переданы предприятиям и проектным организациям в виде методик расчетов процессов сушки, отчетов, проектов и рекомендаций для реконструкции и проектирования сушильного процесса и оборудования. Суммарный годовой экономический эффект от внедрений результатов исследований, подтвержденных соответствующими актами, составил более 2,2 млн. руб.

Условные обозначения

Т – температура, К; – плотность, кг/м3; U – влагосодержание материала, кг/кг; – молекулярная масса, кг/кмоль; с – удельная теплоемкость, Дж/(кг К); r – скрытая теплота парообразования, Дж/кг; – критерий парообразования; – коэффициент теплопроводности, Дж/(м с К); ат – коэффициент температуропроводности, м2/с; аm – коэффициент массопроводности, м2/с; – относительный термоградиентный коэффициент, 1/К; – коэффициент теплоотдачи, Дж/(м2 с К); w – скорость потока, м/с; – коэффициент массоотдачи, м/с; – текущее время, с; х, – координаты; F – площадь поверхности, м2; – удельная поверхность материала, приходящаяся на объем теплоносителя, который находится в сушильной камере, м2/м3; j – поток массы, кг/(м2 с); Индексы: м – материал; пов – поверхность; рав – равновесное; кал – калорифер; нач – начальный; вых – выходной.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

  1. Сафин, Р.Р. Вакуумная сушка капиллярнопористых коллоидных материалов с периодическим подводом тепловой энергии / Р.Р. Сафин, Р.Г. Сафин, Л.Р. Юнусов, Д.А. Ахметова // Химия и химическая технология. – 2007 г. – Т.50. Вып.11. – С.88-89.
  2. Юнусов, Л.Р. Установка для анализа влагосодержания древесных материалов / Л.Р. Юнусов, Р.Р. Сафин // Материалы научно-практической конференции «Проблемы использования и воспроизводства лесных ресурсов», Казань, 2006. С.310-311.
  3. Сафин, Р.Г. Исследование процессов термомодифицирования древесины в среде насыщенного пара / Р.Г. Сафин, З.Р. Мустафин, Л.Р. Юнусов, Р.Р. Гильмиев // Материалы научной сессии, КГТУ, Казань, 2007 г. С. 305.
  4. Юнусов, Л.Р. Экспериментальная установка вакуумной сушки-пропитки древесины / Л.Р. Юнусов, Р.Г. Сафин, Н.Р. Галяветдинов // Российская научно-техническая конференция «Вакуумная техника и технология», Казань, 2007, С.143-145.
  5. Юнусов, Л.Р. Исследование сушки термолабильных фармацевтических продуктов / Л.Р. Юнусов, Р.Г. Сафин // Материалы научной сессии, КГТУ, Казань, 2007. С. 305.
  6. Сафин, Р.Р. Усовершенствование технологии вакуумно-кондуктивной сушки пиломатериалов / Р.Р. Сафин, З.Р. Мустафин, Л.Р. Юнусов, Д.А. Ахметова // Сборник научных трудов «Актуальные проблемы лесного комплекса», Выпуск 18, Брянск, 2007. С. 141-142.
  7. Сафин, Р.Р. Вакуумно-кондуктивная сушка пиломатериалов с «импульсным» подводом тепла / Р.Р. Сафин, З.Р. Мустафин, Л.Р. Юнусов, Д.А. Ахметова // Тезисы докладов XX Международной научной конференции «ММТТ-20», Ярославль, 2007. С.190-192.
  8. Сафин, Р.Р. Установка для исследования материальных и тепловых потоков в конвективных сушильных камерах / Р.Р. Сафин, Л.Р. Юнусов, З.Р. Мустафин // Материалы научной сессии, КГТУ, Казань, 2008. С. 314.
  9. Юнусов, Л.Р. Экспериментальное исследование процессов вакуумно-конвективной сушки пиломатериалов / Л.Р. Юнусов, Р.Г. Сафин // Материалы научной сессии, КГТУ, Казань, 2008. С. 312.
  10. Юнусов, Л.Р. Разработка энергосберегающего оборудования для сушки материалов / Л.Р. Юнусов, Р.Р. Хасаншин // Материалы научной сессии, КГТУ, Казань, 2008. С. 313.
  11. Положительное решение на выдачу патента РФ по заявке № 2007111612/20 «Установка для сушки древесины» / Р.Р. Сафин, Р.Г. Сафин, Л.Р. Юнусов и др.
  12. Положительное решение на выдачу патента РФ по заявке № 2007100542/20 «Сушильная камера» / Р.Р. Сафин, Р.Г. Сафин, Л.Р. Юнусов и др.
  13. Юнусов, Л.Р. Исследование процессов пропитки древесины при различных способах воздействия давления / Л.Р. Юнусов, Н.Р. Галяветдинов, А.И. Ахметзянов, А.Е. Воронин // Материалы международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы развития лесного комплекса», Вологда, 2008. С. 60-62.
  14. Сафин, Р.Р. Математическая модель тепломассообмена в условиях вакуумных камер / Р.Р. Сафин, Л.Р. Юнусов, З.Р. Мустафин, А.И. Ахметзянов // Материалы международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы развития лесного комплекса», Вологда, 2008. С.
    Pages:     | 1 | 2 ||






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»