автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.06, диссертация на тему:Создание нового ресурсосберегающего способа сушки юфтевой обуви температурами выше и ниже 0*С.

ДЕРЖАВНА АКАДЕМІЯ ЛЕГКОЇ ПРОМИСЛОВОСТІ УКРАЇНИ

На. правах рукопису УДК 685. 034. 017

БАБИЧ АНТОНІНА ІВАНІВНА

РОЗРОБКА І ДОСЛІДЖЕННЯ НОВОГО ЕНЕРГОЗБЕРІГАЮЧОГО ЦИКЛОТЕРМІЧНОГО СПОСОБУ СУШІННЯ ЮХТОВОГО ВЗУТТЯ ТЕМПЕРАТУРАМИ ВИЩЕ ТА НИЖЧЕ 0°С

Спеціальність 05. 19. 06 “Технологія взуттєвих та шкіряно-галантерейних виробів"

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних-наук

Київ - 1997

* - • - > '.

Дисертація е рукописом. , ,

Робота виконана у Державній академії легкої промисловос

України.

Науковий керівник - доктор технічних наук,

" професор Коновал В. П.

Офіційні опоненти - доктор технічних наук, професор Іспірян Г.П.

■ кандидат технічних наук,

Половніков 1-І.

. Провідна організація: Технічний університет ■ "Поділля"

Захист відбудеться "ЛЄ" червня 1997 р. о У/?°° годині на засіданні Спеціалізованої вченої Ради Д 01. 17. 02 при Державній академії легкої промисловості України за адресою: 252011, м. Київ - 11, вул. Немировича - Данченка, 2.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Державної академії легкої промисловості України.

Відгуки на автореферат у двох примірниках, затверджених печаткою, просимо направляти до Спеціалізованої вченої Ради.

Автореферат розіслано “ 2,5*“ травня 1997 р.

Вчений секретар Спеціалі: доктор технічних наук,

з

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

АКТУАЛЬНІСТЬ ТЕМИ. Ко нкуренто здатні сть взуття в умовах ринку визначається трьома основними показниками: зовнішнім виглядом, якістю та ціною взуття. Стійкість' збуту того чи іншого виду взуття в багатьох випадках залежить від марки виробника.

Для виходу взуттєвих виробів України на світовий ринок необхідно завоювати ім'я та марку виробника якісної продукції.

Зовнішній вигляд взуття, подальше збереження

краси, вишуканості та елегантності суттєво Залежить від його формостійкості. .

Формостійкість взуття є багатоаргументною функцією. Серед аргументів цієї функції найбільш значимими є теплові процеси, які супроводжують операції формоутворення взуття, до яких відносяться процеси сушіння.

Під час сушіння, після зволоження та механічного розтягнення заготовки на колодці, в матеріалі заготовки виникають релаксійні напруги, які при знятті взуття з колодки викликають його деформацію. Існуючі способи теплового інтинсивного сушіння, які названі у роботі термічними, протікають при короткочасній' дії високих температур вище 0°С, внаслідок чого не завжди забезпечується зняття релаксійних напруг, тцо створює умови для деформації взуття. Крім того, при дії таких температур виникає пересушування лицьового покриття шкіри, його деструкція, та поява мікротріщин у процесі використання.

Внаслідок того, що у практиці взуттєвого виробництва застосовується тільки сушіння теплом, всі наукові дослідження проводились у режимах температур, вищих 0°С, і були спрямовані на скорочення терміну сушіння, за рахунок підвищення температури сушильного середовища, що і призводило до вказаних негативних явищ.

Роботи наукових шкіл Калита А.М. (Росія) та Коновала В.П. (Україна) були спрямовані на дослідження впливу циклової дії температурних режимів вище та нижче 0°С при застосуванні їх у різних технологічних процесах. Теоретично та практично обгрунтована їх ефективність, проте формостворенням багатошарових пакетів взуття дією таких циклів ніхто з науковців не займався.

Крім того, на жаль, при розробці нових термічних способів сушіння ніхто не враховував, що теплові процеси є процесами витрат електроенергії, і цим показником економії нехтували.

Таким чином, створення способу сушіння, який задовольняв би двом критеріям: забезпеченню якості взуття та зниженню його собівартості - є однією з актуальніших проблем взуттєвого виробництва. Причому у руслі поставлених у роботі задач ці критерії виражені слідуючими показниками: підвищенням

формостійкості взуття; збереженням зовнішнього вигляду та первинної якості покриття шкіряних матеріалів заготовки; зниженням собівартості взуття за рахунок створення енергозберігаючої технології сушіння.

Мета та задачі дослідження. Головна мета дисертаційної роботи, полягає у підвищенні якості та зниженні собівартості взуттєвих виробів з юхтовим верхом, за рахунок розробки нового енергозберігаючого способу сушіння з застосуванням температурних режимів, вищих та нижчих 0°С.

Для досягнення поставленої мети вирішувались слідуючі задачі: ,

- дослідити процес тепло-масопереносу вологи у

багатошаровому пакеті з різнорідних шкіряних матеріалів і.-і односторонній циклічній ( почерговій ) дії температур вище та нижче 0°С;

- розробити оптимальний спосіб промислового одержання сушильного агента температурою нижче 0°С;

- провести дослідження процесу сушіння матеріалів у діапазоні температур, вищих та нижчих 0°С;

- розробити циклотермічний спосіб сушіння взуття;

- встановити технологічні режими сушіння циклотермічним способом;

- розробити нову енергозберігаючу технологію сушіння юхтового взуття;

- розробити принципову схему сушильного апарату циклотермічної дії для реалізації нової технології сушіння.

Об'єктом дослідженая є базова конструкція робочого юхтового взуття з пристроченим задником з жорсткої шкіри.

Методологічна основа роботи. Для досягнення поставленої мети в роботі використані: методи системного підходу, математичного моделювання і логіки, математичного планування і аналізу екпериментів, апріорного ранжування факторів, стандартні методи проведення лабораторних експериментів та розрахунки на ПЕОМ.

Наукова новизна. В роботі вперше:

- проведено дослідження процесу сушіння багатошаровш пакетів шкіряних матеріалів у діапазоні температур, вищих те нижчих 0°С, і створена математична модель цього процесу;

- виконано дослідження процесу переміщення вологи у пакеті шкіряних матеріалів різного вологовмісту, під дією температурного режима сушильного агента;

- одержані експериментальні регресійні моделі процесу сушіння тришарового пакету шкіряних матеріалів різних теплофізичних властивостей;

- проведено порівняльний аналіз якості термічного сушіння з циклотермічним, що показало доцільність останнього;

Практичне значення роботи полягає у слідуючому: •

- одержані оптимальні технологічні режими процесу

сушіння юхтового взуття циклотермічним способом, на основі експериментальних даних, отриманих в лабораторних умовах та наближених до виробничих, на тришарових пакетах,

моделюючих п'ятковий вузол юхтового взуття; що

забезпечує скорочення терміну сушіння, його

якість, енергозбереження та зниження собівартості взуття;

- розроблено новий енергозберігаючий технологічний процес сушіння юхтового взуття за скороченим терміном, при якому підвищується якість продукції;

- застосовано у якості сушильного агента потік повітря температури нижче 0°С, одержаний від компресорної установки піскового повітря;

- створена конструкція сушильного апарату на рівні технічної пропозиції, для реалізації нової технології сушіння циклотермічним способом;

- розроблені практичні рекомендації промисловості по впровадженню циклотермічного способу сушіння у виробництво.

На розроблений спосіб і сушильний апарат одержані два авторських свідоцтва і одіш патент.

Апробація роботи. Головні результати досліджень доповідались та одержали позитивну оцінку на Республіканській науково-практичній конференції "Проблеми взуттєвої промисловості України", на паукових семінарах кафедри Конструювання та технології виробів із шкіри, наукових конференціях професорсько-викладацького складу та молодих вчених ДАЛПУ у 1993-1996 рр.

б

У повному обсязі робота доповідалась та ухвалена н< науковому семінарі кафедри Конструювання та технологі виробів із шкіри у листопаді 1996 року.

Результати роботи використовуються в учбовому процесі, з лекційних курсах, лабораторних заняттях та в методичниз вказівках до лабораторних, курсових та дипломних робіт.

Виконано розрахунок умовного економічного ефекту вц впровадження результатів досліджень на Київському ВТВГ "Київ" м. Київ.

Головні положення роботи викладені в 8 публікаціях, двоз авторських свідоцтвах і одному патенті.

Структура та обсяг роботи. Дисертаційна роботе складається з вступу, чотирьох ' розділів, загальний висновків, списку основної використаної літератури найменувань і додатків. Зміст дисертації викладено на аркушах машинописного тексту, £ 8 рисунках, Z0 таблицях. 1

У вступі обгрунтована актуальність та меті дослідження; показано наукову новизну та практичну значимість результатів дослідження. ;

У першому розділі "Стан проблеми. Мета,задачі ті напрямки досліджень11 проведено аналіз наукових робіт пс дослідженню процесу сушіння взуття, та розроблений аналі: факторів, що впливають на цей процес. Вивчено стан проблемі підвищення якості сушіння взуття при зниженні собівартості те енерговиграт. На основі цього аналізу сформульовані задач дослідження. .

У другому розділі “Аналітичні дослідженні! процес] сушіння багатошарових пакетів шкіряних матеріалії температурними режимами вище і нижче 0°С“ згідно : поставленими у роботі задачами створення нового способі сушіння юхтового взуття розроблені фізична та математичні моделі процесів сушіння багатошарових пакетів шкіряню матеріалів, імітуючих п'яткові вузли взуття під впливом температур вище та нижче 0°С.

У третьому розділі " Експериментальні дослідженні процесу сушіння взуття цикл о термі чи им способом Ті міграції вологи у шарах пакету шкіряних матеріалів 1 проведені експериментальні дослідження процесу сушіннз тришарового пакету шкіряних матеріалів, який моделки п'ятковий вузол юхтового робочого взуття і є найбільи зволоженою його частиною, внаслідок того, що жорсткиі задник товщиною 5±1 мм згідно з технологією зволожується д< 26% відносної вологи ( для зменшення опору проколу голкою щ

іс пристрочування ). Використано математичне планування для юведеішяекспериментів.Експерименти проведені згідно з «робленим математичним плануванням. Одержані математичні цресійні моделі залежності залишкової, вологи у. шарах пакету іі - режимів сушіння, температур та , термінів почергового ігріву та охолодження. Одержані закономірності дозволили ібрати оптимальні технологічні , режими сушіння шлотермічним способом. ,уІу...

У четвертому розділі "Розробка та обгрунтування іхнології сушіння юхтового рзуття циклотермічним юсобом “ проведені порівняння ефективності та якісних ірактеристик термічного та запропонованого циклотермічного юсобів сушіння. Розроблена технологія сушіння юхтового іуття циклотермічним способом. Розроблена конструкція іклотермічного сушильного апарату. Виконано розрахунок трвію'ї економічної ефективності від впровадження нової ^зробленої технології сушіння,

У заключенні наведені ,- висновки та рекомендації по іровадженню у виробництві розробленого способу.

ЗМІСТ РОБОТИ

. 4 • \ •' 'п; ‘

Увстушобгрунтована актуальність теми дослідження," вказані ста та задачі роботи, показано наукову новизну і практичну іачимість отриманих результатів та висновків. ' : ■

У першому розділі проведено аналіз з наукової та жнічної інформації по дослідженню різних способів сушіння іуття з натуральної шкіри; Процесів тепло-масопереносу при /шінні матеріалів капілярно-пористої структури, до яких дносяться шкіряні матеріали, вплив різних факторів та ;плофізичних властивостей цих матеріалів на процес сушіння.

Встановлено, що процес сушіння шкіряних 'матеріалів є слад ний, динамічно протікаючий процес, яйсіш змінюється під іс сушіння ііід впливом ’змійоюЧікся вологозмісгу та :плофізичних властішосгей шкіряних матеріалів.

Встановлено, що внаслідок застосовуємих у традиційній жнології теплових ( тобто термічних ) способів сушіння, усі эпередш наукові дослідження були спрямовані на вивчення їрмічних способів сушіння.

Зроблено аналіз факторів, що впливають на процес сушім взуття, до яких' у першу чергу віднесено: властивості шкіряні матеріалів та технологічні режими, які застосовуються під ч сушіння. Серед властивостей шкіряних матеріалів найбіль впливаючими на механізм сушіння є такі теплофізич властивості ' як: теплопровідність

температуропровідність. Серед режимів сушіння найбіль впливовими факторами є температура сушильного середовіш та термін сушіння.

В результаті проведеного аналізу процесу сушіння взут зроблено висновок про доцільність поширення діапазої температурних режимів в зону температур ниж 0°С. Застосування температур нижче 0°С вперше бу впроваджено Якубовою Л.В. при дослідженні проце термофіксації взуття з верхом із синтетичної шкіри, і дослідження вперше у світі розпочалися на кафедрі КТВ: КТІЛП { нині ДАЛПУ ) під керівництвом професо] Коновала В. П. При подальших дослідженнях по застосували температур циклічної дії у теплових процесах виготовлені взуття, були одержані позитивні результати.

Розроблено класифікацію способів сушіння за різню ознаками, згідно з якою сформульовані характерні ріп існуючих та перспективних способів сушіння. У розроблеї класифікацію добре вписується спосіб сушіння температура! вище і нижче 0°С, якому на відзнаку від термічного спосоЄ присвоєна назва циклотермічного, тобто , приривчасто термічного, у період приривання якого здійснюєть охолодження об'єкту сушіння. У запропонованої способі, охолодження здійснюється температурами нижче 0' для зниження тривалості сушіння.

У результаті проведеного аналізу стану проблеми бу. сформульовані задачі та напрямки дослідження, які лежать руслі означеної мети, засобом досягнення якої є створе® нового способу сушіння взуття на базі застосування температ вище і нижче 0°С.

У другому розділі були виконані аналітичні дослїджен процесу сушіння багатошарових пакетів шкіряних матеріал температурними режимами циклічної дії.

Зис. 1. Схема п'яткового вузла під дією сушильного середовища (1°С - температура сушильного агенту; У0-швидкість повітря).

Моделюючи п'ятковий вузол (рис. 1.), як тришаровий пакет ікіряних матеріалів, набраних з шкір, що мають різні гплофізичні властивості та різний вологовміст, взявши до уваги сновні характеристичні ознаки {товщину, відносний ологовмісгг, коефіцієнти теплопровідності та температуро-ровідності, тощо) прийшли до висновку, що у кожному шарі мови виведення вологи будуть різні. Цей процес ускладнюється им, що температура сушильного середовища діє тільки на овнішнш шар -1 (юхтовий, товщиною у 2,8 мм, який має ідносний вологовміст - \¥ від. = 10 %).

Інтенсивність сушіння цього шару підвищена за рахунок ереміщення гарячого повітря з деякою швидкістю - Уо. Ці одаткові умови не впливають на сушіння проміжного шару-2 задника з жорсткої шкіри, товщиною 5 ± 1 мм, який має Увід. =26%), та внутрішнього шару-3 (підкладки з свинячого пілка, товщиною 2, 4 мм, попередньо не зволоженого Увід. =0) тому, що зовнішній шар є теплоізолятором для шарів і 3. З другого внутрішнього боку пакет ізольовано від дії утильного агента взуттєвою колодкою - 4.

У розробленій фізичній моделі всі означені умови зібрані до упи. Це дало змогу при розробці математичної моделі формулювати граничні умови.

В схему моделі закладено принцип математичної моделі, творений професором Коновалом В. П. та професором Цуциком П. П. для сушіння одношарового шкіряного зразка гри циклотермічному сушінні.

X*

Хз

X

Рис.2. Тришаровий пакет п'яткового Вузла юхтового вузла.

1 - зовнішній шар (юхть)

2 - проміжний шар (задник)

3 - внутрішній шар (підкладка)

Тришаровий пакет (рис. 2) розглянуто як сукушгіс самостійних шарів. Для зовнішнього шару - 1 правомірі застосована модель, яка розроблена проф. Коновалом В. П. ■ проф. Луциком П. П. Для проміжного шару-2 і внутрішньо: шару-3 застосування цієї моделі можливо розглядати у перигол приближенні. При створенні математичної моделі кожний ш< розглядається у своїй системі координат і має свою товіцш означену літерами 7^, 7^. На зовнішній шар-1 д

температура сушильного середовища - Тс(. На шари-2 і 3 дію1 температури Тс2 і Тс3, які є функціями багатьох змінюючихся процесі сушіння параметрів. Зокрема:

, ТС2“Ї2 ( Тс І , ( Я,! , XV, , Уі ),

Тсз=і3 ( Тсг , а, , а2 , А^ у, , у 2 , \ЛГ, , VI3 ), де

а[ і а2 - коефіцієнти температуропровідності першого другого шарів; ■ А,, і А^ - коефіцієнти теплопровідності першогс другого шарів; уц і у2 - коефіцієнти щільності першого і другої шарів; і "\М2~ вологовміст першого і другого шарів.

Математична модель складається з трьох лінійних рівняні які означають теплопровідність ( 1 ), масопровідність ( 2 ), ' рівновагу ( 3 ) у кожному шарі.

У загальному вигляді ( для N шарів ) система лінійні рівнянь має вигляд:

Пн =

3\У„

,з2Тн / зо* зшм

—— — є К - К-----------------------

зг2 \ ф о

ЗРом

' N

- к

1 ІТС - т0/м

1 ЗАУа ЗР0м ЗОм дги

зтм згм • ЗРоц

(П

масапровідність у кожному шарі

зшм

3^'

а_Х

зг„

-^рп

з%

дг\

і

+

з 2ип

ЗИМ • Ром

; (2)

рівновага у кожному шарі

34

1+у„

1 - V,

ЗО*

Зг„

= 0 ;

(3)

де Т„ - текуча температура у кожному шарі; То - початкова температура; Тсм - температура оточуючого середовища; АЛ^ -вологовміст кожного шару; ин - переміїцеїшя часток у кожному шарі; Р0 - число Фур'є у кожному шарі; К0 - число подібності Косоковича; Ок - ' узагальнена вологотермічна функція кожного шару; Ьи ~ число подібності Ликова; Рп -число подібності Поснова; 2- товщина шару.

Багато з цих параметрів, які входять до складу рівнянь, в процесі сушіння знаходяться у динаміці, тому при розрахунках одержані їх приблизні значення, а для доповнення значень цих параметрів слід провести експериментальні дослідження.

Зроблено висновок про те, що розроблена математична ■ модель з достатньою вірогідністю описує якісну картину механізму сушіння пакету шкіряних матеріалів циклотермічним способом. Затухання релаксійних напруг за термін циклотермічного сушіння є наслідком почергово! дії температур вище і нижче 0°С, при яких почергово мають місце у матеріалі напруги розтягнення (при дії температури вище 0°С) та стиснення (при дії температури нижче 0°С), які по мірі виведення вологи зменшуються до повного зникнення.

І

У третьому розділі проведені експериментальні дослідження процесу сушіння юхтового взуття циклотермічгош способом та міграції вологи у шарах пакету шкіряних матеріалів.

Розроблено програму і методику експериментів, та експериментальний стенд , до складу якого увійшли дві камери: теплова та охолоджувальна, які обладнані апаратурою забезпечуючою теплові та охолоджувальні режими, а також вимірювальними, регулюючими і реєструючими пристроями. Теплові режими одержували радіаційним методом шляхом застосування ТЕН'ів, охолоджувальні режими одержували вихровим мікрохолодильшіком типу ВМХ - 16, конструкції

Самарського політехнічного інстйтута (Росія).

Мікрохолодильник ВМХ - 16 перетворює тискове повітря компресорних установ у дві струї: холодну з регулюванням температури у діапазоні від (-5°С) до (-20°С), та гарячу з регулюванням температури від (4- 10°С) до (+40°С). Ці струмені забезпечували обдув дослідних зразків теплим і охолодженим повітрям.

Експериментальні дослідження проведені з застосуванням методу математичного планування і аналізу експериментів. Застосовано метод Д - оптимального планування другого порядку з використанням матриці планування, К. Коно, який забезпечує максимальну точність в оцінці коефіцієнтів регресії поліномів. У якості функції відгуку експериментального вивчення процесу, прийнята залишкова вологість матеріалів -\Узал.

Проведено два цикли експериментів: двохфакторний і трьохфакторний.

Вибір найбільш впливаючих факторів здійснено шляхом ранжування факторів, які були згруповані у дві групи: незалежні від ^ технологічних режимів процесу сушіння, які неможливо змінити і регулювати (це: ступінь зволоження зразків, теплофізичні та інші властивості досліджуємих матеріалів, складаючих пакет) та залежні від технологічних режимів, які можна регулювати ( це: значення температур та тривалості сушіння, швидкість сушильного агенту ).

Функції відгуку відповідно складали:

- двохфакторного експерименту у] = ї,(ха, х2) - у кодовому

визначенні, чи (^УЗАЛ)2 = £,(1н, тн) - у натуральному;

- трьохфакторного експерименту % — ї2(ха, х2, х3) - у кодовому визначенні, чи (ШЗАЛ)3 = Ї2(1Н, тн, т0) - у натуральному; де 1н -

температура нагріву сушильного середовища, тн - тривалість сушіння нагрівом, т0 - тривалість сушіння охолодженням.

Експерименти проводились згідно з розробленими методикою, матрицями планування К. Коно та робочими матрицями. Залежні перемінні впливаючі фактори варіювались згідно з планом. Досліджувався процес сушіння в одно та двохциклових режимах у слідуючій послідовності: зразки після зволоження складали у пакет, закріплювали на спеціальній дерев'яній колодці і поміщались спочатку у теплову камеру на термін передбачений планом експерименту, а потім у охолоджувальну камеру. Далі цикл повторювався.

По результатам експериментів одержані математичні регресійні рівняння, які після статистичної обробки і уточнення коефіцієнтів регресії при визначенні їх значимості мають вигляд:

для двохфакторного експерименту

у\= - 1,49 - 4,43 - 0,78 хдЧ 2,98 хг2 ( 4 )

для трьохфакторного експерименту

У2~ 6,13 + 2,86 х, - 0,11 х2 - 1,33 х3 +

1,67х1х2 + 0,24 хах3 - 1,65 ха 2 +-1,25 х22 ; (5)

Розрахунки коефіцієнтів регресії проведені на ПЕОМ.

Гіпотеза про адекватність- математичних регресійних моделей перевірена по критерію Фішера; одержана довірча вірогідність у межах норми.

Аналіз регресійних моделей підтвердив, що основним режимом прискорюючим сушіння, є режим нагріву * 1Н, на що вказує знак та розмір коефіцієнта при х, у рівнянні (4). Сумісна дія нагріву і охолодження також прискорює і пом’якшує процес сушіння.

Проведений двохфакторний експеримент дав змогу

відкорегувати значення Ін та тн для проведення більш

розширеного трьохфакторного експерименту. Зокрема тн було знижено до 10 хвилин.

Аналіз рівняння (5) трьохфакторного експерименту доповнює картину, наглядність якої надають графічні інтерпретації (рис. З і рис. 4) і дає змогу провести вибір оптимальних технологічних режимів сушіння юхтового взуття.

Рис.З Залишкова волога при одношкловому сушінні.

Поверхня І - задник,поверхня 2 - юхтовий вррх.

ї«.°<

С'0,7

Првеухня 2

Рис.4 Залишкова волога при двохпикловому сушінні.

Поверхня І- задник ..поверхня 2 - юхтовий верх.

Проведено також порівняльний експеримент термічного і циклотермічного способів, який додатково показав перевагу термоциклічного способу. Як видно на графіку (рис.5) при термічному способі має, місце швидке пересушення зовнішнього (юхтового) жару, при недосушенні проміжного шару (задника), в той час як при циклотермічному способі зовнішній шар весь час знаходиться у легкому зволоженні, внаслідок підсосу вологи з середини пакету в періоди охолодження.

У четвертому розділі розроблена та обгрунтована технологія сушіння, юхтового взуття циклотермічним способом.

Зроблено досконалий аналіз проведених досліджень, порівняння результатів одно- та двохциклових режимів, які наведеш у таблицях 1 і 2.

Таблиця 1 .

Залишкова волога ( "УУзал. ) при двохцикловому сушінні ( при т0 = 5 хв. і 15 хв. )

тн, хв. УУ зал. , гр. "УУ зал. , %

: 60 80 100 60 80 100

У пакеті

10 12,3 11,7 9,7 14 13 10,8

10,8 10,1 8,4 12 11,2 9,3

20 8,6 5,6 1,7 9,6 6,3 1,9

7,3 3,6 0,05 8,1 4 0,06

30 7,4 5,3 Ж 0,8 8,2 Ж 0,9

-2,4 5,9 -2,7

'С 1 О зому зовнішньому н парі

10 1,6 0,8 0,02 6,6 3,3 0,08

0,9 0,6 0,035 3,7 2,5 0,14

20 0,5 -0,16 -0,7 2,1 -0,6

0,2 -0,3 -1.2 0,8 -1,2 ' '4,9

ЗО 0,23 -0,3 -0,9 0,95 -1,2 -3,7

0,3 -0,2 -1,7 1,2 -0,8 -7

У задній 1 =су ( проміжному ) шарі

10 9,7 9,6 8,8 16,8 16,7 15

8,9 8,5 7,0 15,4 14,7 12

20 8.2 . 5,1. 2,2 14 8,8 3,8

6,5 3,2 0,9 11,2 5,5 1,7

ЗО 7,3 4,01 1,2 12,6 6,9 2

4,7 1,4 0,5 8,1 2,4 1,55

У таблиці 1 наведені значення залишкової вологи ( ЛУзал. ) при двохцикловому сушінні пакету у самому пакеті, у юхтовому ( зовнішньому ) шарі та у заднику ( проміжному шарі ). Значення АЛ^зал. наведені у ваговому та відсотковому значеннях. У кожному квадраті таблиці верхня цифра означає

охолодження у режимі т0 = 5 хв., а нижня - т0 = 15 хв.

Дані квадратів, які обведено товстою лінією, свідчать про пересушення зовнішнього шару, і тому не можна впроваджувати режими сушіння у тепловій камері тривалістю

більш як тн = 10 хв. при температурах 1Н =80°С - 100°С.

У таблиці 2 наведені значення АУзал. при одноцикловому сушінні пакету.

! Таблиця 2.

Залишкова волога ( Шзал. ) при одноцикловому сушінні ( при г0 =5 хв. і 15 хв.).

зал. , гр. зал. , %

\ і 0 \ 1•№ Т№ хїїч С 60 80 ' 100 60 80 100

У юхт овому зов ніш ньому ш арі при ■ 0=5 хв.

10 2,5 1,55 0,5 10,2 6,6 0,55

20 0,96 0,5 0,18 3,9 -2,1 0,6

ЗО 0,6 0,38 -0,015 2,5 1,4 -0,06

У заднику проміжн ому шарі) е ри т0 = 5хв. і 15 хв.

10 12,2 10,4 12,1 11,4 11,63 10,345 21 17,8 20,9 19,8 20 17,3

20 10,2 7,24 5,95 17,6 8,9 10

8,54 6,3 2,62 14,7 10,8 4,5

ЗО 8,9 6,4 4,4 15 11 7,6 3,8

7,7 5,1 2,2 1,3 9

Як свідчать дані таблиці 2, не спостерігається пересушешія юхтового шару майже при всіх наведених режимах, крім

тн=.30хв. при ін =100°С.

Аналізуючи таблиці 1 і 2, можна зробити висновок про те, що ефективність сушіння вибраного об'єкта (юхтового

взуття з шкіряним задником) можна досягти при одноцикловому сушінні. Цей висновок дуже важливий з економічної, точки зору: спрощується конструкція . сушильного . апарату,

заощаджується енергія і тривалість сушіння. : •■■■ , '

Зроблено висновок про . ^.доцільність застосування

одноциклового сушіння.

Проведені також порівняння термічного способу сушіння З ЦИКЛО-термічним, по результа-.. там експериментальних . - ? досліджень, та по схемі створеної математичної моделі. Як видно з наведених графіків ( рис. 5 ) при термічному способі сушіння пересушення зовнішнього шару наступає вже на ЗО хвилині, тобто за термін одного циклу (ламана 2’), в той час як -'прц.-циклотермічному способі на протязі трьох циклів зовнішній шар знаходиться у стані незначного зволоження, ^щіюки волога є у проміж-• ч рому шарі, контактуючому з зовнішнім.

Рис.5. Переміщення вологи при: 1,Г - термічному сушінні;

2,2' - циклотермічному сушінні.

На базі проведеного аналізу, встановлені оптимальні режими одноциклового сушіння юхтового взутґя, які були започатковані у розробленій новій технології. ‘ -

Розроблена конструкція апарату (рис. 6), для' 'сушіння юхтового взуття циклотермічним способом. Апарат прохідного тішу має стрічковий транспортер 1, який подає взуття до сушильних камер. Камера 2 служить для сушіння температурою вище 0°С. Тепле повітря до неї поступає через канал 4. Камера 5 служить для охолодження температурою нижче 0°С.

Холодне повітря до неї поступає- під мікрохододильника,. який змонтовано над нею. Розподіл повітряних. зон, теплої 2 і холодної 5 забезпечується повітряним заслоном,, через щілеве сопло 6, у яке повітря по трубопроводу 7.. поступає, з теплової камери 8 до мікрохолодильника 9. Струмінь холодного повітря мікрохолодильника від сопла 10 доступає у форсунки 11, які обдувають п'ятковий вузол взуття 12 (див. розріз М - М). Основне тепло у камері 2 створюється ТЕН’ами 13. Отвори "А" і "В" служать для виведення відпрацьованого сушильного агента. На конструкцію сушильного апарата одержано патент.

М-М1

А г\ 4 “V N / Г //—10 в

¥ V л сн і ^ е. V у *

4 4г

і ф

Рис.6. Принципова схема апарату циклотермічного способу . сушіння взуття. . ,. .

Обгрунтована економічна доцільність впровадження нової технології сушіння. Розрахунок умовної. . економічної ефективності виконано по зниженню собівартості взуття, за рахунок економії електроенергії та підвищення, якості взуття.

Розроблена нова технологія сушіння юхтового взуття рекомендована до впровадження на КВТВП "КИЇВ" м. Київ.

Загальні висновки по роботі.

1. Системний аналіз технологічного процесу виготовлення

взуття з верхом із натуральної шкіри показав, що без волого-геплової обробки заготовки ( зволоження з по слідуючим сушінням ) неможливо створити формостійке взуття. При аналізі застосовуємих способів сушіння встановлено, що найбільше поширення одержав радіаційно-конвективний спосіб. Він змінив конвективний спосіб, який здійснюється у громіздких крупногабаритних сушилах з дуже тривалим терміном сушіння для юхтового взуття, що є не ефективним в нових ринкових умовах з впровадженням у промисловість малих підприємств. .

2. Аналіз режимів інтенсивного радіаційно-конвективного

сушіння показав, що основним недоліком цього способу є недоцільне завищення температури сушіння, яке призводить до перевитрат електричної енергії і зниження якості взуття за рахунок пересушення зовнішнього шару, в зв'язку з чим на зовнішній поверхні виникають мікротріщини, а також спостерігається недостатня формостійкість взуття, за рахунок релаксійних напруг, що виникають під час інтенсивного сушіння. : ,

3. Аналіз наукових та технічних джерел показав, що всі попередні наукові дослідження процесів сушіння юхтового взуття проводились лише при плюсових температурах. Таке сушіння у даній роботі було назване "термічним". Недоліки термічного сушіння визвали необхідність пошуків інших способів сушіння, таких як сушіння під тиском, під вакуумом, з застосуванням СВЧ. Однак вони себе не виправдали.

4. Внаслідок проведених проф. Коновалом В. П. аналітичних досліджень, ним була запропонована гіпотеза про доцільність застосування температур вищих та нижчих 0°С для сушіння взуття, тобто введення додаткового режиму сублімації.

5. Послідуюча розробка запропонованого проф. Коновалом В. П. способу, який одержав назву "циклотерміч-ного", внаслідок застосування почергової багатократної дії на об'єкт сушіння температур вищих та нижчих 0°С показала, що при складності тепломасообмінних процесів в режимах таких температур виникає підвищення якості формостійкості взуття, за рахунок повільного зняття релаксійних напруг за термін сушіння, а також зникає пересушення лицевої поверхні шкіри.

6. У розвитку математичної моделі, розробленої проф. Коновалом В. П., проф. Луциком П.П. для циклотермічного сушіння одношарового пакету, у даній роботі була створена

математична модель сушіння тришарового пакету шкіряні матеріалів, яка моделює п'ятковий вузол юхтового взуття пристроченим задником із жорсткої шкіри - найбіль

зволожену частину взуття.

7. При розробці математичної моделі встановлені основ

показники та параметри, що характеризують механізм і проці сушіння температурами вищими та нижчими 0°С. До них першу чергу відносяться: теплопровідність і масопровідніс шкіряних матеріалів, ступінь зволоження матеріалів •

температура сушильного середовища.

8. Створена математична модель стверджує, що щ

циклотермічному сушінні у заготовці взуття відбувають!

затухаючі релаксійні процеси до повного їх зникнеіп наприкінці сушіння. Затухання релаксійних напруг, наслідком почергово!' дії температур вище та нижче 0°С, щ яких у матеріалі почергово виникають напруги розтягнення (щ І > 0°С) та стиснення (при г < 0°С), які по мірі виведені вологи зменшуються до повного зникнення.

9. Знайдено ефективний спосіб одержання струмеї

повітря температури нижче 0°С, який найбільше задовольни умовам здійснення циклотермічного способу сушіння взутті Цей спосіб базується на принципі вихрової труС

мікрохолодильників ВМХ - 16 (ВМХ - 18), діючих від систел

тискового повітря промислових компресорних устан< взуттєвих підприємств.

10. Проведені експериментальні дослідження дозволи, повніше розкрити механізм циклотермічного сушіння, . допомогою створеної математичної моделі.

11. Одержані математичні регрегііті моделі двох-трьахфакгорних експериментів, які дали змогу встановити технологій режими сушіння юхтового взутая циклогермгшим способом.

12. Встановлено, що найбільш ефективним є теплові режим сушіння, який забезпечує значну вологовіддачу, тон при циклотермічному способі його слід використовувати початку.

13. Отримані оптимальні режими сушіння юхтового взут

з пристроченим задником із жорсткої шкіри, ЯКИЙ Є П] одноцикловому сушінні: температура у тепловій камеї

Ін = 100°С ± 10°С; тривалість у тепловій камері

хн 20хв. + 5хв. ; тривалість у охолоджувальній камері

а0 = 15хв. ± 5хв.; температура у охолоджувальній камері

Іо = (-10°С). Загальний час сушіння складає т =25 -35 хв.

14. Розроблена нова енергозберігаюча технологія сушіння хтового взуття з пристроченим задником з жорсткої шкіри.

15. Розроблена конструкція сушильного апарата прохідного шу для одно- та ■ • двохциклового сушіння взуття иклотермічним способом.

16. Проведені розрахунки умовної економічної |>ективності від застосування розробленого способу по 2НОВНИМ статтям собівартості виготовляємого взуття, фективність від впровадження розробленого способу та зарату для його реалізації обумовлена енергозбереженням та ідвшцеїшям якості виготовляємого взуття і складає за цінами 397 року 3300 гривень, що еквівалентно 1780 у.о.

За темою дисертації опубліковані слідуючі роботи:

1. Коновал В. П. , Бабич А. И. Применение минусовых и такопеременных температур при формовании обуви с верхом з натуральной кожи (НК). - " Известия вузов ", № 6 , 1991.- с.4.

2. Коновал В. П. , Бабич А. І. Інтенсифікація сушіння >хтових чобіт з шкіряними задниками. - “Легка ромисловість", № 4 , 1993, - с.6.

3. Бабич А. І. Сушіння юхтових чобіт з шкіряними адниками. - "Легка промисловість", №4, 1993. - с.12.

4. Бабич А. І. Термоциклова сушка взуття. - "Легка ромисловість" , № 3 , 1994. - с.4.

5. Коновал В. П. , Бабич А. И. Сушка обуви из атуралыюй кожи с использованием знакопеременных емпературных режимов. /Тезисы докладов на Украинской онференции-семинаре обувной промышленности. - Киев : АЛПУ , 1993. - с.14.

6. Коновал В. П. , Бабич А, I. , Якубова Л. В. До питання ермоформування вузлів взуття / Тези доповідей на науковій онференції молодих вчених професорсько-викладацького кладу. - Київ : ДАЛПУ , 1994. - с.14.

7. Коновал В. П. , Бабич А. І. Використати зиакозмінних емператур в процесі сушіння багатошарових пакетів п'яточного узла для виготовлення взуття з натуральної шкіри / Тези оповідей на Українській конференції молодих вчених рофесорсько-викладацького складу. - Київ: ДАЛПУ, 1995.- с. 12.

8. Коновал В. П. , Луцик П. П. , Бабич А, І. Дослідження іроцесу сушіння тришарового пакету з натуральних шкір іиклотермічним способом /Матеріали республіканської ауково-практичної конференції" Проблеми взуттєвої іромисловості України ". - Київ : ДАЛПУ , 1996. - с.12.

РЕЗЮМЕ.

Бабич А И. Создание нового ресурсозберегающег способа сушки юфтевой обуви температурами выше и ниж 0°С. Диссертация на соискание ученой степени кандидат технических наук по специальности 05. 19. 06 "Технологи обувных и кож-галантерейных изделий". Государственна академия легкой промышленности Украины. - Киев , 1997.

Основные положения работы наложены в 1 публикациях. Работа содержит теоретические ] экспериментальные исследования по разработке ново] ресурсозберегакмцей технологии сушки юфтево] обуви, основаной на совершенном циклодинамическом способе.

Установлены зависимости тепло-массопереноса при сушк температурами выше и ниже 0°С.

Определены технологические режимы суши циклотёрмичёским способом.

Разработана новая технология сушки юфтевой обуви ' задником из натуральной кожи и конструкция сушильноп аппарата проходного типа, который может использоваться дл: сушки всех видов обуви из натуральной кожи. Приведен! данные по еффективности использования результато: исследования.

SUMMARY

Babych A.I. "The creation of new energy savings drying methoi by temperature cycle waterproof leather footwear".

The doctor of technical science degree of 05.19.06 - footwea and leather goods technology speciality. The State Light industr Academy of Ukraine. Kiev, 1997.

The work, basis thesises are presented at 8 publication. Tin theoretical and experimental research of the new energy saving different temperature drying technology was completed. Th dependencies between different (plus, minus) drying temperatun and water-adsorption are defined.

Technological regime of the drying by temperature cycle (fror "plus" to "minus") method was determined.

New drying technology of waterproof leather footwear an developed. Double chamber continuos dryer for dryings of thicl counter footwear was designed.

The results installation efficiency have been calculated.

Ключеві слова: енергозберігаючі технології, температури вище і нижче 0°С, термічне сушіння, циклотермічне сушіння, нагрів, охолодження, теплопровідність, масопровідність, температуропровідність, метод одержання холоду вихровою трубою, аналіз і планування експерименту, критерії оцінки, регресійні моделі, сушильні апарати.

ідп. до друку 26.05.97р. Формат 60x84 І/І6. Папір

с. №1. Друк офсетний. Умови.дп.арк. 1.39, Умовн.фарбо-відб.І,50. тік.-вид. арк. 1,09. Тираж 120. Зам. 272. Безплатно.

Дільниця оперативної поліграфії при Державній академії легкої промисловості України.

2520ІІ, Київ-ІІ, вул. Немировича-Данченко, 2.