WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 |
  • точность взвешивания 0,1 г, которая регламентирована ГОСТ 16588 – 91 позволяет получить в какой-то степени приемлемую точность определения влажности древесины только для секций влажности крупных сечений пиломатериалов. При этом точность оказывается приемлемой только для II – III категории качества сушки;
  • точность взвешивания 0,01 г, которая была регламентирована ГОСТ 16588 – 79, позволяет получить требуемую I категорией качества сушки точность определения влажности для большинства сечений пиломатериалов. Исключение составляют достаточно мелкие сечения при толщинах пиломатериалов 16, 19 и 22 мм;
  • точность определения влажности для пиломатериалов мелких сечений возможна за счет повышения массы секций влажности указанных сечений.

Подтверждено, что рекомендуемое РТМ количество секций влажности (для ее определения сушильно-весовым методом) при метрологических характеристиках применяемых методов является достаточным.

Проведенные экспериментальные исследования подтвердили достаточность точности взвешивания 0,01 г.

Разработан метод контроля влажности древесины в процессе ее сушки.

В качестве метода контроля выбран метод, основанный на определении разности температур агента сушки на входе в штабель и выходе из него.

В основе практической реализации метода лежит выведенное В.П. Агаповым выражение:

, (34)

где б – базисная плотность древесины, кг/м3;

S2 – ширина сортимента, м;

S1 – толщина сортимента, м;

Т – толщина прокладки, м;

1 – плотность сушильного агента на входе в штабель, кг/м3;

ц – скорость циркуляции сушильного агента, м/с;

аm – коэффициент влагопроводности древесины, м2/с;

m – коэффициент влагообмена, м/с;

d – влагосодержание сушильного агента на входе в штабель, г/кг;

t – разность температуры сушильного агента на входе и выходе из штабеля, 0С;

В – коэффициент.

В табл. 5 приведены данные метрологической оценки данного метода контроля влажности древесины.

Таблица 5

Погрешность определения влажности древесины по перепаду температур на штабеле

Влажность древесины, %

, %

8

1,36

0,66

25

2,49

1,22

35

4,97

2,29

Примечание: W – предельная, а W* - среднеквадратическая погрешность определения влажности древесины.

Проведенная экспериментальная проверка подтвердила данные теоретических исследований (см. рис. 14) в отношении достаточной точности определения влажности древесины при сушке пиломатериалов.

Рис. 14. Метрологические характеристики методов контроля влажности древесины

- сушильно-весовой метод;

- метод по перепаду температур на штабеле;

- доверительный интервал для сушильно-весового метода.

В пятом разделе “Исследование процессов сушки пиломатериалов” приведены данные экспериментальных исследований процессов сушки осциллирующими режимами при естественной циркуляции агента и, соответственно, бесступенчатыми режимами в камерах с принудительной циркуляцией.

По первому направлению исследований после проведения предварительных экспериментов был реализован трехфакторный В-план.

Переменными факторами при проведении эксперимента являлись:

t0 – температура охлаждения штабеля, 0С;

t – амплитуда осциллирования температуры, 0С;

0 – продолжительность открытия шибера воздушной заслонки, мин.

Выходными параметрами являлись:

Тсуш – продолжительность сушки, час;

S – среднеквадратическое отклонение влажности пиломатериалов, %;

N – расход энергии на сушку, ГДж/м3;

– внутренние напряжения в пиломатериалах после сушки (определялись качественно, по отклонению зубцов силовой секции).

В явном виде функции отклика имеют вид:

(35)

(36)

(37)

Затем при помощи процедур в Mathcad – 12 была проведена частная оптимизация по каждому выходному параметру, а затем определены рациональные значения параметров режима сушки методом условного центра масс:

.

При этом значения выходных параметров процесса сушки составляют:

Tсуш = 136 час, S = 0,52 %, N = 1,13 ГДж/м3.

На рис. 15 представлены зависимости выходных параметров эксперимента от входных (при 0=30 мин). На всех графиках прослеживается наличие четко выраженного минимума поверхностей отклика.

Таким образом, проведенный эксперимент полностью подтвердил высокую эффективность выбранной структуры режима при качестве пиломатериалов, соответствующем I категории качества сушки.

В 2003 году на мебельно-обрабатывающем комплексе ОАО «ВСМПО» была смонтирована и запущена опытно-промышленная камера с естественной циркуляцией агента сушки, на которой были проведены опытные сушки осциллирующими режимами, с последующим внедрением опытной технологии.

Анализ результатов производственных исследований позволяет заключить следующее:

  • В исследованном диапазоне изменения управляющих факторов качество сушки пиломатериалов высокое, в основном соответствует I категории качества по неравномерности конечной влажности;
  • Подтвердились результаты лабораторных исследований в части влияния температуры на внутренние напряжения. При этом I категория качества сушки достигается при температуре 62 0С и ниже.

По второму направлению при экспериментальных исследованиях также был реализован план В3. Переменные факторы при проведении эксперимента:

н – степень насыщенности среды в начале сушки;

к – степень насыщенности среды в конце сушки;

tс – температура агента сушки по сухому термометру, 0С.

Структура режима соответствовала описанным ранее требованиям при оптимальном управлении процессом.

Выходные параметры эксперимента были такими же, как и в исследовании по первому направлению функции отклика в данном случае имели вид (рис. 16):

, (38)

, (39)

(40)

Натуральные значения переменных, соответствующих решению компромиссной задачи:

.

При этом

Tсуш = 137,73 час, S = 0,835 %, N = 1,876 ГДж/м3.

Для проведения сравнительного анализа полученных результатов эксперимента был проведен ряд контрольных сушек пиломатериалов по нормативным режимам. Результаты данной серии опытов приведены в табл. 6.

Таблица 6

Результаты опытных сушек нормативными режимами

Режим сушек

Количество сушек

Выходные параметры процесса

Продолжительность сушки

Среднеквадратическое отклонение

Расход энергии на сушку

Тср, час

Sср, %

Ss, %

Ncp, ГДж/м3

SN, ГДж/м3

5 – Н

8

144

17,2

1,35

0,12

2,24

0,18

Примечание. Внутренние напряжения во всех сушках соответствовали II категории качества сушки

Результаты проведенных исследований позволяют заключить, что:

  • Сушка пиломатериалов бесступенчатыми режимами при рациональном значении параметров позволяет, по сравнению с нормативными режимами, существенно повысить значения показателей эффективности (продолжительность сушки и затраты энергии на сушку).
  • Качественные показатели сушки в случае применения бесступенчатого режима также существенно выше: в 1,6 раза меньше значения среднеквадратического отклонения влажности, а величина внутренних напряжений соответствует I категории качества. В то же время при сушке нормативными режимами величина внутренних напряжений соответствует второй категории качества.

В дальнейшем были проведены производственные испытания предложенной нами технологии сушки, которые подтверждены актами испытаний на ряде предприятий и также подтвердили высокую эффективность сушки пиломатериалов бесступенчатыми режимами.

а) б) в)

Рис. 15. Зависимость выходных параметров процесса сушки от входных (камера с естественной циркуляцией, режим осциллирующий)

а) Продолжительность сушки;

б) Среднеквадратическое отклонение;

в) Расход энергии на сушку.

а) б) в)

Рис. 16. Зависимости выходных параметров процесса сушки бесступенчатым режимом от входных

а) Продолжительность сушки

б) Среднеквадратическое отклонение влажности

в) Энергозатраты на сушку

В шестом разделе “Оценка технико-экономической эффективности использования результатов работы” изложена методика расчета экономического эффекта от внедрения разработанной технологии сушки за счет экономии энергии и снижения брака. Годовой экономический эффект при объеме сушки 5,0 тыс. м3 составляет 721 тыс. руб. в ценах 2004 года.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

Изучение принципиальных вопросов конвективной сушки пиломатериалов позволяет сделать следующие основные выводы и рекомендации:

  1. В современных условиях эффективность сушки может быть оценена величиной суммарного расхода энергии на сушку 1 м3 пиломатериалов. При этом существенное снижение энергозатрат при конвективной сушке возможно по следующим направлениям:
  • использование камер с естественной циркуляцией при полном исключении расхода электроэнергии на привод вентиляторов.
  • интенсификация процесса.
  1. Совокупность параметров режима определяет эффективность и качество высушиваемой древесины, следовательно, задача о повышении значений данных показателей является оптимизационной и многокритериальной.
  2. Капиллярная влагопроводность древесины существенно зависит от ее температуры. При положительных температурах сушка в области ниже гигроскопической происходит в основном по закономерностям диффузии, которые описываются законом Стефана. При этом попытки усреднения значений коэффициента влагопроводности древесины приводят к существенным ошибкам при расчете полей влагосодержания, продолжительности сушки, а также величины внутренних напряжений в древесине.
  3. Коллоидная капиллярно-пористая структура древесины может быть представлена физической моделью в виде системы макрокапилляров, представляющих собой части анатомических элементов древесины и непостоянных микрокапилляров, радиус которых функционально зависит от влажности древесины в гигроскопической области.
  4. Для капиллярно-пористых тел, каким является древесина, влагообмен с внешней средой происходит за счет удаления влаги из капилляров, выходящих на поверхность. При равновесии жидкости в капилляре над ее мениском на стенке образуется полимолекулярная пленка, с толщиной, уменьшающейся по определенному закону. Если радиус капилляра составляет не более 10-5 м, то скорость испарения определяется не только диффузионным потоком пара, но и потоком, переносимым пленкой при ее течении под влиянием градиента толщины. Подтверждена возможность использования уравнения Дерягина-Нерпина для определения вклада пленочного механизма. Полученные в результате анализа моделей капиллярного испарения уравнения для определения нормированного коэффициента влагопроводности показали его существенную зависимость от влажности древесины. В результате анализа соотношения между капиллярным испарением и пленочным переносом влаги получены зависимости коэффициента фазового превращения в функции влажности сохнущей древесины.
  5. В полученных аналитически уравнениях значения коэффициента влагообмена древесины зависят от абсолютной температуры, равновесной влажности среды и критерия фазового превращения, а при ламинарном характере потока газа, обтекающего сохнущее тело, еще и от скорости циркуляции.
  6. Для полного удаления гигроскопической влаги из древесины агент сушки должен обладать химическим потенциалом не меньшим, чем работа сорбции влаги древесиной. При этом значение химического потенциала агента сушки может служить косвенной оценкой равновесной влажности среды.
  7. Теоретические исследования кинетики и динамики сушки пиломатериалов в камерах с естественной и принудительной циркуляцией показали практическую пригодность моделей массопереноса в древесине для анализа процессов развития полей влагосодержания и влажностных напряжений в древесине.
  8. Контроль влажности древесины непосредственно в процессе ее сушки по разности температур на штабеле является наиболее эффективным за счет простоты технической реализации. Полная ошибка определения влажности при этом зависит от свойств древесины, геометрических параметров высушиваемых сортиментов и параметров агента сушки. Метрологические характеристики метода достаточно высоки (2 – 5 %), что позволяет рекомендовать метод для практического использования.
  9. Для лесосушильных камер с естественной циркуляцией эффективной оказывается структура режима с циклическим нагревом-охлаждением штабеля, что позволяет существенно сократить продолжительность сушки пиломатериалов и повысить их качество. Бесступенчатая структура режима в камерах с принудительной циркуляцией позволяет получать сухие пиломатериалы требуемого качества с минимальными затратами энергии.
    Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 |






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