Разработка теории и метода энергосберегающей автоматизированной технологии сушки древесных частиц в барабанных агрегатах

• Автор: Сафонов, Андрей Олегович
• Шифр специальности: 05.21.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 334 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
1 СОС ТОЯНИЕ ИЗУЧЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИЙ СУШКИ ДРЕВЕСНЫХ ЧАСТИЦ И ДРУГИХ ДИСПЕРСНЫХ МАТЕРИАЛОВ, ЯВЛЕНИЙ ТЕЛО И ВЛАГОПЕРЕНОСА ПРИ УДАЛЕНИИ ИЗ НИХ ВОДЫ В АГРЕГАТАХ БАРАБАННОГО ТИПА
1.1 Существующие технологии, оборудование, методы и принципы сушки древесных частиц и других дисперсных материалов.
1.2 Научные, практические представления проведения процессов сушки дисперсных материалов в агрегатах барабанного типа
1.2.1 Методы управления процессами сушки древесных частиц и других дисперсных материалов на основе уравнений статики.
1.2.2 Научные исследования в области математического моделирования полей влагосодержания и температуры дисперсных материалов при конвективной сушке
1.3 Техникоэкономическая эффективность промышленных технологий и систем управления процессами сушки дисперсных материалов в сушилках барабанного типа

Выводы и основные задачи исследований.

2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СТАТИКИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА СУШКИ ДРЕВЕСНЫХ ЧАСТИЦ В БАРАБАННЫХ СУШИЛКАХ

2.1 Характер и формы связи древесных частиц с водой.

2.2 Изучение влажного и гигроскопического состояния измельченной древесины, влагопереноса в процессе сушки.
2.3 Влияние внешних воздействий на эффективность процесса суш
2.4 Системный анализ установившихся режимов процесса сушки древесных частиц.
2.5 Активные эксперименты по определению целевых функций управления процессом сушки древесных частиц в агрегатах барабанного типа
2.5.1 Цель и задачи активных экспериментов процесса сушки в зимний, весеннеосенний, летний периоды работы барабана.
2.5.2 Методика проведения активных экспериментов в производственных условиях.
2.5.3 Методы, контрольноизмерительная аппаратура для определения параметров процесса сушки в ходе проведения активных производственных экспериментов.
2.5.4 Влияние времени года на техникоэкономическую эффективность процесса сушки древесных частиц.
2.5.5 Результаты экспериментов, их статистический и корреляционный анализы для зимних, всссннеосенних, летних условий.
2.6 Математическая идентификация статики технологического процесса сушки древесных частиц.
Выводы
3 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ ИДЕНТИФИКАЦИЯ ЯВЛЕНИЙ ТЕПЛО
МАССОПЕРЕНОСА В ПРОЦЕССЕ СУШКИ ДИСПЕРСНЫХ МАТЕРИАЛОВ В АГРЕГАТАХ БАРАБАННОГО ТИА
3.1 Особенности определения нестационарных полей влагосодержания и температуры дисперсных материалов в процессе их сушки в барабанных сушилках
3.2 Исследование закономерностей тепло и массообмена в процессе сушки древесных частиц.
3.2.1 Определение параметров, характеризующих удаление влаги из
влагообмсне с высушиваемым материалом.
4.5 Изучение динамики температуры отработавшего теплоносителя в зависимости от начальной влажности высушиваемого материала
4.6 Определение закономерностей изменения насыпной плотности древесных частиц в процессе их сушки в барабанных агрегатах
Выводы
5 ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАТРАТ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ НА СУШКУ ДРЕВЕСНЫХ ЧАСТИЦ В АГРЕГАТАХ БАРАБАННОГО ТИПА
5.1 Уравнение теплового баланса для процесса сушки древесных частиц
и других дисперсных материалов
5.2 Динамика расхода тепловой энергии на сушку
5.3 Исследование скорости расхода теплоты в процессе сушки.
5.4 Анализ влияния температуры окружающего барабан воздуха на расход теплоты в процессе сушки.
5.5 Исследование затрат тепловой энергии на испарение влаги, потерь теплоты с высушенным материалом, через ограждения барабана, с отработавшим агентом сушки.
5.6 Исследование влияния температуры воздуха окружающего барабан, начальной влажности и количества подаваемых частиц на расход топлива в процессе сушки дисперсных материалов.
Выводы
6 МНОГОКРИТЕРИАЛЬНАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ И ПРОМЫШЛЕННОЕ ВНЕДРЕНИЕ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССАМИ СУШКИ, ТЕХНИКОЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ, РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ.
6.1 Разработка структуры системы компьютерного многокритериального управления процессом сушки древесных частиц в барабанных сушилках
6.2 Вычислительные процедуры и численные результаты многокритери ной оптимизации технологии сушки древесных частиц для различных уело работы барабана.
6.3 Особенности промышленной апробации системы управления технологиями сушки.
6.4 Промышленное использование разработанных математических зависимостей сушки и реализация оптимизационной вычислительной процедуры в системах управления процессом.
6.5 Особенности применения разработанной системы управления промышленными барабанными сушилками
6.6 Испытания и внедрение в производство результатов научнотеоретических, практических исследований технологий сушки дисперсных материалов в агрегатах барабанного типа.
6.7 Сравнительный анализ показателей существующих методов проведения технологий сушки с показателями разработанной системы управления
6.8 Техникоэкономическая эффективность результатов исследований и научных разработок
6.9 Пути интенсификации процессов сушки древесных частиц и других дисперсных материалов в агрегатах барабанного типа
6. Рекомендации производству
Выводы
Заключение
Библиография


Температуру сушильного агента на входе в барабан регулируют вручную путем изменения положения заслонки перед камерой смешивания свежего приточного воздуха с топочными газами. Регулирование количества подаваемой сырой измельченной древесины осуществляется путем изменения напряжения двигателей постоянного тока дозатора и, как следствие, изменения частоты вращения его шнека. По этой причине адекватность уравнений реальным условиям находится на достаточно низком уровне. Быстродействие современной вычислительной техники позволяет создавать достаточно адекватное математическое описание закономерностей изменения влажности и температуры частиц. При этом появляется возможность учесть все факторы, определяющие процесс сушки, повысить адекватность математического описания. Это, в конечном счете, обеспечивает поиск резервов снижения расходов энергоносителей при проведении сушки, повышения производительности барабанов, стабилизации конечной влажнос ти частиц. В конвективных барабанных сушилках теплоноситель, нагретый до заданной температуры, проходя через установку, отдает теплоту высушиваемому материалу. В результате происходит испарение влаги из внешних и внутренних слоев частицы и перемещение ее в теплоноситель. При этом барабанный агрегат выполняет функцию не только сушилки, но и транспортера, по которому происходит движение частиц, их перемешивание в поперечном направлении. Вопросам оптимизации сушки в барабанной сушилке посвящена работа . Зависимость 1. ТаТИи 1. ГГ ам Б, Т тХ и. А.таТ. Т. ам8,ТаТХсрГи1 ах эамаса сриаУ
1. ДжкгК г теплота парообразования воды, кДжкг. Формулы 1. В целом работа представляет большой интерес для науки и практики управления сушкой дисперсных материалов в барабанных сушилках. Э, 1. Гб диаметр барабана, м а тангенс угла наклона барабана к горизонту, град п частота вращения барабана, с1 Ь средняя высота падения частиц с лопаток, м т эмпирический коэффициент скорость движения теплоносителя по барабану, мс. Зависимость 1. Очевидно, при большом коэффициенте заполнения барабана высушиваемым материалом частицы начинают перекрывать лопасти, часть его получает дополнительное продольное перемещение относительно длины сушилки. Из выводов по результатам исследований следует, что величина угла естественного откоса высушиваемых частиц не оказывает существенного влияния на время прохождения его по сушильному барабану. Э. При массовых скоростях движения теплоносителя по
агрегату, близких к 3 кгсм , время пребывания частиц в барабане принимает отрицательное значение. Исследованию коэффициента заполнения барабана и его зависимости от различных параметров посвящен ряд научнопрактических работ. Уравнение 1. Более точные зависимости были представлены в работах , , 0. Из них видно, что на коэффициент заполнения барабана высушиваемым материалом влияют указанные выше параметры. В работе делается вывод, что наиболее оптимальным коэффициент заполнения барабана находится в интервале от до . В исследованиях процесса сушки дисперсных материалов в барабанной сушилке Федоров И. М. 9 сделал допущение, что основное количество теплоты передается высушиваемому материалу во время его падения с лопастей. Явление теплообмена между сушильным агентом и материалом представляется аналогичным теплообмену во взвешенном слое , , 1, 5. Автор полагает, что количество теплоты, переданной от газа к материалу, должно быть пропорционально поверхности высушиваемых частиц, падающих с лопастей. При этом суммарная поверхность частиц равна поверхности средней частицы, умноженной на их количество, падающее в единицу времени, и на время падения с лопастей. Втм2 град В параметр, характеризующий конструкцию внутреннего устройства барабана. Параметр В пропорционален поверхности частиц, падающих с лопастей. Коэффициент теплоотдачи к частице материала во время ее падения с лопасти возможно определить опытным путем при сушке во взвешенном слое с соблюдением определенных условий. Из формулы 1. Это объясняется тем, что частицы, падающие во внутренних слоях струи, будут обдуваться теплоносителем меньше, чем частицы, падающие на поверхности струи. Поэтому количество теплоты, определенное но формуле 1.