Разработка метода расчета и аппаратурного оформления процессов вакуумно-конвективной сушки пиломатериалов. Разработка экспериментальных установок для физического моделирования рассматриваемых процессов. Промышленная реализация результатов разработок.
При низкой оригинальности работы "Исследование процессов конвективного тепломассообмена в условиях вакуумно-конвективных сушильных камер", Вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100%
Поэтому разработка методов расчета процессов, протекающих при вакуумно-конвективной сушке пиломатериалов, совершенствование действующих и создание новых высокоэффективных вакуумных аппаратов, позволяющих получать равномерную по штабелю конечную влажность, а также разработка новых ресурсо-и энергосберегающих технологий и их аппаратурного оформления является актуальной задачей.
Список литературы
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;
r - плотность, кг/м3;
U - влагосодержание материала, кг/кг;
m - молекулярная масса, кг/кмоль;
с - удельная теплоемкость, Дж/(кг? К);
r - скрытая теплота парообразования, Дж/кг;
e - критерий парообразования;
l - коэффициент теплопроводности, Дж/(м ? с ? К);
ат - коэффициент температуропроводности, м2/с;
ам - коэффициент массопроводности, м2/с;
d - относительный термоградиентный коэффициент, 1/К;
a - коэффициент теплоотдачи, Дж/(м2 ? с ? К);
w - скорость потока, м/с;
b - коэффициент массоотдачи, м/с;
t - текущее время, с;
х, - координаты;
F - площадь поверхности, м2;
- удельная поверхность материала, приходящаяся на объем теплоносителя, который находится в сушильной камере, м2/м3;
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. 82-85.
Размещено на .ru
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
