автореферат диссертации по технологии, машинам и оборудованию лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева, 05.21.05, диссертация на тему:Сушка измельченной древесины в вертикально-противоточных сушилках

Львівський лісотехнічний інститут їм академіка П.С. Погр-бинк.і

р [ 3 ^ На правах руковде

2 2 РЕО «93 .

ГНАТ ії Ш 5! И Ярослав Михайлович

с ш І II II я

п 0 Л р 1В н в н 0 X д в

в вз р т и К А л ь н 0 - п р 0

с 7 ш А р к д X

05.21.05 Технологія і'усгЕТКуВЙПІШ

, деравообробіагг. иіящгдєкста, дсравознззство

Автореферат дисертації на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук

Львів - 1992

Робота виконана ца кафедрі автоматизації вщюОничих іг^ліз-сів, електротехніка і теплотехніки Львівського лісотехнічного Інституту їй. Т1.С. Погребняка.

НауковкИ керівні« : академік, доктор технічши наук, професор Гіргшн Ц.Л.

Науковий консультант : кандидат технічних наук, доцен-і ■ Кшш В.А. . .

Офіційні опоненти : доктор технічних наук, профзсор Каліновська О.П., кандидат технічних наук, доцент Білей II.В.

Провідна установа : Проектно-конструкторський технологічний Інститут (Ш(ЇТ), м. Ів. їранківськ

Заіиот відбудеться "_______•* _.___________________1993 р.

в "_______" годині на засідані спеціалізованої вченої ради

К 068.2Э.02 у Львівському лісотехнічному інституті за адресою : 250057, м. Львів, вул. Пуепсіда 103, &ал засідань.

З дшсортаціею мовна ознайошгаиоь в. бібліотеці Львівського лісотехнічного інституту. ■ .

Автореферат розісланий "_______" '_____________1932 р.

Очонаа секретар споціллікоаакої ичоиої радц

НОСОВСКИЙ Т.А.

- з -

з&гальиА хлржїерйсїж/, гоиуш

Актуальність теми. В сучасних умовок. лрт.) сгігюодюх паливо-енвргетичшіх pucjpcax вагхлмво ¡щзчошія набувай розробка е:юрго~ зберігаючи руілшів сушіння подрібнених відходів доро главі ;т вторинної сировШІИ. На СЬОГОДНІ у ВСІХ іфЗЇНЙХ світу, в чсг*у числі 1 на .Україні, відчувається не тільки дефіцит тепло-енерго-•гачних р&сурсів, оде 1 погіршення екологічного стану навколишньо-« го середовища. Актуальність ціої проблеми шмзгаа обгрунтування І розробіт ефектіш7іої технології утилізації відходів дорепоти, зменшення рівня йкідаізін викидів в атмосферу, и таму числ' раціональних регзялів їх сушіння.

.Мета роботи. Розробка ензргозберігашш: рлкимів конвективно-кондуктивного способу сушіння полідаспорсних фракцій вторинної деревинної сировини'в установках колонного типу.

Наукова новизна роботи. В дисертації вирішено ксшдокс задач, пов’язаній з інтенсифікацією і’ розробко» енергозберігаючих режимів КОНВОКТКВНО-КОНДУКТИЕНОГО , способу сушіння' подрібнених

відходів деревшш.’Синтезована математична модем, яка дав мояли-\ *

вість прогнозувати динаміку 1 кінетику процесу сушіння. Для періоду постійної швидкості суиіїшя одержано з критеріальніа формі основні 'розрахункові співвідношення для визначення коефіцієнті® s теїхломасообміну. Встановлена . залвїшість коефіцієнту суиіїшя в другому періоді від реашниі пвраматріз. Доолідкзні' теплофізичні характеристики полідасперсних фракцій деревинних відходів. Обгру-' нтоваиі конструктивні параметри сгчіарки і розроблено рашли оу-аіішя подрібнених відходів дарзвшпг в установках колонного типу.

КОУОДИ ДОСД'ІДЖ&ЬЬ. В роботі шкористані методі! теорії КЕґїб-матичіюї фізгаси-та •гашіо-масообніну, кодолаваюш систси» к-єтодіі планування експериментів. " •

Практична цінність 1 реалізація роботи. Ро:з]юб,;юно Іі-Езіюрпі методо розрахунку роииміих параметрів сушіння подрібненої деревини. Обгрунтовано конструктивні пьраматри ьертіікалша-гфотетокової когтактпБш-коидіастішної сушарки. Рдзу.г тати доо.л 1 діголь апробовані 1 внровадшні у шроОнчцтво (на Хустськоиу, Свалявському Ж та Костоігольському ДОК). Сумарний'економічній <4&кг від реалізації ¡запропонованих рекшів сушішш І впровидзшння сушильної установки становить 262 тис. крб.

Апробація роботи. Основні положення дисертаційної роботи доповідались на •: ■ , .

- Республіканській науково-технічній кокфврашЩ "Розробка прогросиншгх ютодіе оупішш різних матеріалів 1 виробів на основі досягнень теорій твшіомасооСмІну (м. Черкаси, 1987 р.):

- . ноуково-прак’сіічнЛі конфзраіщії з проблом використання відходів лісових комплексів (м. Укгород, 1939 р.);

- Всесоюзній; ' науково-технічній • конференції "Щяігаї

підаїйцення • ефективності лісопильно-деревообробних виробництв" (м. Архангольск, 1939 р.) 1 "Вдосконалення сушильної їазщііш,

технології" (м. Архангальсіс, 1930 р.); ' .

- Міжнародній-конфарзіщії. р сушильної справи "Нові напрямки „ тенденції дослідження сушіння* розвиток щюшелових та сільсько- господарсьідах-сушарок" (м.. Корлові-Вари, ЧСФР, 1991 р.);

--шуковоі-тахіїічвіпс конференціях Львівського лісотехнічного інституту їм. П.С.'-Логрвбняка (м. Львів, 1985______1992 р.).

Лптор затізз ; ' '

- мотодику L результате дослідкрнпя їйшюфійичяих хорпістз-ристик іголідиспорсшк.фрака lit ьшодіп дорзпіїШї

- 'ярчторіллмії юіітоіляезвгом для з&нпапбйая тато- і «a«3t4si5MHîK^5 иоофіцірптів проносу оуігінжи

- оивргозберігаті ратин оушілия ішрШшах оШщЮ Л^ропшїи в суаярка* колонного поту;

- конструкції) ввртшіально-пштитоіїОБОЇ сушарка та її

олемонти; . '

Публікації. За матеріалами дисортсції опубліковано 14 робіт і 2 авторськії! свідотстеа. • ■

Структура 1 об'т роботи. ДгісерТбЦІл складввться із вступу, G рсзділіз, висновків, списку .літератури 1 додатків. Основний матеріал ікжлоієнпй па. 135 сторінках гдз-йїноїшсиого тексту, в їсму чітолі 32 р;:суіга1в 1 25 тсйяяхь. • Список література бклупй# Ш паоїзу, додатки сфорішші по 15 сторінках. ■ ' ' 1

‘ сшоеудіН Etficr fcгвот ‘ • • ■ ■

В ВСТУРД-Ш . ЧОСТПНІ 06rpjHT0niH0 ■ ЖТЇОШТІСЇЬ Т0Ш,

дтїс&ртсції, магу робота 1 неукові подоезеня, які шшосяться па

зяхпст. ■ • . ... .

'В тарг'О!^ розділі яродстовдзно оглад 1 тсрїщгпшй ■ впаліа з їзхпології 1 обладпзгш суоїшія іюдрібношї дорзвтт, . ¿формульо-вапі задачі дослідазяь. Еатпзювлзіїс, по 'ісщоті сушаргаі я еворго-і »лотадогані і вззав^я'аобопігетушь необхідну яііість супішія, їй обомуоашз кгояхідкість розрсохи" озаррозборігаїшх рекпмів

сушіння подрі 0ЇШШ£ ВІДХОДІВ Дв]ВВШШ 1 створення НОВИХ конструктиишїх сушарок. У відповідності мо цього поставлоні пастушії с,адачі досліднень : .

- тгеротично узагальнення 1 систематизація наукового доробку, який відображує сучасні тенденції, підходи 1 шляхи ін’ШісвФ'ікйціі рвзотліп суиілня подріОдоша відходів деревини;

•• йосл'ілзйішя теплофізичних характеристик полідисшрсітя. фоюіїй иі.гдоді» айрадош;

СШІМЗ Мтм&ТКЧидї НОД*)ЛІ КОНЮКТіПДОМЮІіДУКТОДІОГО способу сушіння в рушліх терогатшх еястамаа;

- ДІОЛІДЗЯННЯ КІНОТІЙШ 1 ДІШаїШИ процесу сушіння ІІОЛІ-дуспорслях фракцій Д'зр'шиш;

; * оОгрунїуеакня 1 розробка оиаргозборігаших рехюіів суаішт її ултауоїшйі ішдсшїого ’гшу;

<■« обгрунтування параматріп 3. розробко раиіошшаюї

КОНСТРУКЦІЇ СуШЛЬНОЇ У<гтаИ0ШЙ5,

Другий розділ присвячений доолідхаш» теплофізичних характеристик подрібнених ВІЛЛО дій ДОрвЕЇШИ. «РЧІОІШІШЙ СКЛАД відходів дарзишк визначався за допойого» сатоиого аналізу, результати якого обройяшії ш матодвді Розіяа-Рошіера-Бешзота па ПЕОУ ШУ РС/АТ. Теплофізичні характернсттаі визначались па базі доривато-грам, отриманих а допомого» дераватографа 0-15000. Числові значення енергії активації (Е), парвдексгоненціального шоіаагка (К> 1 порядку реакції розраховувались за методом Орімона-Коррола. Коефіцієнт теплопровідності (X) 1 теплоємність (0) визначались за штодом порівняння єквіааленттіх площ, кривих топловдх ефектів

ропкн'ї. Ot]t;írí.’:!io $уш!ЦІ0Н(Шні залопюоті :

. >.. - П.О?fj ^ (0.і5 + 0-01 Я‘:7)р-10”3 + (1)

С « 1,3 + (0.023 +■ P'UÏ5)!? + (Т■ 10“3 - 0.15)^. {?.)

Il l r>r;Mf-П t ЯКїЦ ГЮбуЯОППН.1 ТГОМОГрГі'ПІ.

!L ШШ»омх. Ш9ЯШ проадАио пналітячн» юолідаошиї ОСНОВНИХ »чкономірнг.стоп КІИ9ТШСТ СУОІІИЯ подрібпояія ВІДКОЛІВ Д9р32Я-

нн і. :/ct.-¡!ío£'.k,íss колонного пшу. Для матаммичмого спиоу процесу

СУ’і;1Ті!і,:ї МіКОрИСТШІО ВОДОЛЬ Ш8ЛМЇОГО РЖ ІСПОЇШії :

аt. at. н т, .

-Г.Г- ■ - -ЗІГ «, * 4іЛГ 1‘, - <3>

т г •

■ ax ÖK-. ь‘о (1-ß)

^ ш -ü?), (4)

лнч лопогн^нч бададоовш'Сі сп1вгідге~“ИП?,ш;

4JL „ llîL Îlî

О f і Сі Ö О fi

(5)

(6)

тут t,tr - підпоізідпо тог/поратура гговзрхяі чпстшок вксушованої доравзна X теплоносія; х - вологовміст твгогоаооія; 0,Up - біЕЗПів

і рівноважно зиашшп вологоетЛоту спсушопаїюго шторіалу; ur,PT«GT швидкість руху, густяиа і тегоювотіоть теплоносія; а -коеФШівят топлозіддвчі; К - ксефідівят авидаості суаіяня; с?і!«Р?ї

- їушюсшість і насипна 'дільу. їсть шїсузовяної деревини; в, -об’ємна порпотість; Н. У - витрата висушуваного матеріалу 1 тап-лснс':1л; F.- коефіцієнт використані!;; тепла.•

200 -q

H,m

Рис.1. 3«'ка TÇkmspaTypn частинок дер^ркни і тсплоносія ПО СОТІ CyinOpKJî

Ряс .Z. Зк'ЗД

члстяает д«?р«йквк і тсплснссїя

ДО S3STCCTÍ суїляр^л

Ропр'яг-ог ріпплнь ('І,її,5,0 проводився о прахуваїптлм стаціонарності /іослі/ргувпиого процесу при граяичіпсс умовах пертого ролу МОТ'їДОМ СІТОК. Шї рітс.1 1 2 НЗВ8ДЄНІ суцільною лілією теоретичні, л штриховою -• екстримонтальні дані просторового розподілу томпо-ргіїурно-вологісніга полів теплоносія 1 висушуваного матеріалу за пкоотою сушркп. Теоретичні 1 експериментальні залежності пер'зві-рені на адекватність. . -

її -втвортоку розділі нопздопі результаті! окяерткопталытх дсодіджап* ссноїшг тшіломасообмігатих характеристик процесу сушіння подрібноиж підходів дароЕіим. Дослідашл проводились на споціапню роярсбліміїй експеримзнтальній установці, обладаашіій конгрольно-пиміріями засобам:. Вона дозволяя в вироки* мэяах йми* гаяти основні рояшні параметри проносу сушіння. Математична обробка ешїерт.мнтплшіх датіх здійснювалася з використанням Т!Ч>рії подібності. Отримані оскоші ташюмасообмілні характеристики Пйрйого тріоду (нерегулярного рогаэд) процесу сушіння, які узагальнені у впгдяді критаріодьтіх рівнянь .

їйід - 1Є.4 Но9,3^1”. (7)

Ки^ а 13.32 Не5,3^.-7, (8)

тут Пик,КіХр - відповідно тепловій 1 мзсообмінжй (віднесений до ріглиці парціальних тисків водяної пари) критерії Нусельта; Не -критерій Рййиольдса; Ои^ - модаЗзі^сЕшшй критерій Гухмана. Для другого період/ (регулярного реаиму) суаіння отримано розрахунково снівіднопгення для визначання коефіцієнту швидкості сушіння :

К = 9.03-10"* Не0-оааСи“'%' (9)

to основі отришгаїх. спірвідксоонь (7), (8) і (9) розроблені

юмогреми длл влзначяіотя стаття твпломасообміяямх паратріа.

В п’ятому і юз ділі поводові рззультат:.: 'чолітятліи та

•»кснеркконталнтх дослідаень, яз основі яких обгрілтоваїю рзташі (гарамвтрп тгр^'.есу сушіння подріошгаїх деревгшшх відходів у сушарках колонного типу. Томпоратурз попархлі па спілок зисунюва-іюї .ізроовдя іншичзлвсь за мотодаков A.B. Лгмова. Встановлено, по в проносі коквектгазш-копдуктгшвого способу суиішя томіторзтурп поверхні чагішок на 21...4*0 вища за томпоратуру мокрого термомотра. На основі ©кспвршан'го.штг результатів розроблено комогршз (рі'о.З.) для вязна-ігішл тривалості процесу сушіння. Злксрлстозуїга мотодину повнофатп’орного окспорт.’янту зз дспсмогог. ШШ ті PC/AT було огрпшмю фугкн і опальну залежність для тг.-.чп'пннл водичшт кішіової вологості від конструктивних impwpl.« оуппрки :

їїд » £8.7902 + 0.І073Ф - 0.2Ш5Л - О.С24<^ +

+ О.ОООЗп* + 0.004ФП, ' (10)

?ут п - число обертів центрального валу супшргш; <р - кут нахилу нонуснах тарілок валу. Рішяття (10) після відповідних партворонь зведоно до канонічної Форлі : '

Ya - Q.096 —0,0242X| + 4.7473 •10'^, (І f)

тсіорістовути зиттіогь (11) побудовзно помогрзмя (рис. 4) для вибору оптимальних значень парагатрів супарки.

■ .<р

Рис. 4. Номограма для визначення кута нахилу конусних тарілок і числа обертів вала .

і\5

£

» иягпУу ’’ОоДілі. пакодмшй розрахунок окоиоиічиої ефвктіш-еюсїі, яка сюшдаз 2Є2 тис. кро, з рік па 2000 т оухого ;«ітаріз~ лу. Розраблоап вдрптамьпочтрогіггояога супзрмі ояушвуо’ґьоя аз 1,03 року. . '

Ляоаоткзз ... -

1. ПроЬодзна класифікація подрібнених відходів.' доровдаш -«за їх розиірпо-якіспими парнатраки і досдідазні їх, основі тваясфігачпі дярактеристасі Я « 0.075.,.0.123 Вг/а-К; а

1.83.. .3.5 їсДес/кг‘К; а' «= (1.047...1 ,270) »1 а'1 ІЇ/о.

2. Синтезована машяшина годвль тошюкташо-коидуктаяюгО’

способу суаіїшя подідгісяріш; фракцій дерзвпни в установ^ ка2 колонного тішу. . - '

а. Яослідяша кілатшса' процесу супішл для різвих полідл*

' сяшрсшпс (їракціа відходів дераваип .в умовах рвгулшзчого' середовища.

■і. Отр;“'апі розрахункові крптаріальні' співвідеоюощш дам Еїїзначанпя коефіцієнтів тошіо^ 1 масообміну в .періоді постійної швидкості суяішй : ' ■ . ’. '

- для теплообміну-Ки *»'18.4ІІе0Л!*Си,,И;

- для масообміну ІГи^--» 13.32П9п,шСи2'7.

5. Визначені основні коксіруктхшяі параметри вертикально-

протитоиової' сушаркависота - 3 м, діаштр - 1.2 м, кут

® - о

. пахулу ісопустшх тарілок 5.. .25 .

5. Розроблена раціональна нояструтаїДд вертикально-протатоко-'

ВОЇ суаврст 3 Д£ОНВ9КТЯта-НОІІДУКТЗ!ВШТМ способом підведення тепло»

. 7. Розроблені ензргозбарігаші рв-мш коїюзктиЕію-копдугшш- •

■ • і 4

ного спосооу' сушіння подрібненої деревини в сушарі'.ш

КОЛОННОГО 'Г-' .

Основний зміст опубліковано в’ роботах :

-триш ІІ.Л., Гнатшпш Я.М., Краыар В.Д. Исследовашн кинетических характеристик выхода летучих при термической обработке дрзвесішх отходов. Деревообр. прсм-сл, 3, 1990, с. 15-16.

2. Гнатншші Я.М., Сташкив’М.Г., Иосенко В.П. Сушнлка дл: калких фракций древесины. Дерввообр. пром-сть, 10, 1988, с.21~22

3. Гыатшдш ЯЛІ., Сташкив М.Г. Свойства древесной шли особенности ее горения, Деревообр. пром-сть, 1988, 12, с. 20- 21

4. Гирннк Н.Л., Гнатшшн Я.М., Сташкив Ы.Г. Обоснована

параметров управления вертикально противоточной сушилки для мал кто фракцій древесины. Тезы докладов научно-технической конферен щщ., -Архангельск;, 1989, с. 23-25. '

5. Мазак З.Ю., Гнатшшн Я.М., Іііевага K.U., Еервецкая В. И Математическое описание процесса конвективной сушки мелких фрак їдай древесины 'в вертикально-проточных сушилках. Сб. зсыс хоз-во, лесная, бумажная и деревообр. пром-сть, Ниаі Будівельник,*1989, 20.

6. Гнршж Н.Л., Гнатшшн її.М., Крамар В.Д. Исследоваїн кинетических характеристик виходд летучих при термической oöp-ботке древзсвых отходов. Деревообр. ігром-оть, 3, 1990, с.15-16.

'f. Гиршк. Н.Л., Гнатыаин Я.Ы., Садовою® D.А. Математичеі коэ моделирование процессов конвективной суііііаі мелкодисперсіп фракций древеснцх отходов. В сб. Лесное хозяйство, лесная, бума: ная и дароБообрабатцвйицая пром-сть.: Киев, "Будівельні»:", 199

о . -

>1, с.21-23.

8. Гирннк И.Л., Раатьшин Я.М., Скородмнскиі! В.л.. Сафіров Ь.

Зертикзльно-т.фоточпэя сущілка изм-эльчешой щ“аі:<тціі. М.: Платно -гохітчвскиЯ ш.Чормзциошшй сборник, випуск 7, с. 37-40.

9. Гирішк И.Л., Гтітишн И.М., Садовский її.л. НйОлллаемосп. л управляемость лэсосушнльннх установок, Ге:т.сц докладов Всасоїя-їо-твхшіческой конференции. Архангельск, 1990 с 186-187. . '

10. Риргаїк Н.Л., Гкатишш Я.М., Уянзий С.А. Сттгдазацяя про-

цесса обезвоживания медкодистрішх фракций древясшш в проточно вертикальних сушилках. Там зев, с. 107—ЮЗ- .

11. Гирник Н.Л., Гнатыпип Я.Ы., Белошкцккії В,М. Оіггшітацкя троцессов сушки молкодисшрсшх фракций дро вести п протишточ-ных сушилках непрерывного действия. Там аэ, с. 115-116.

12. Гнатишші Я.М. Експериментальне визначення енергії зв'язаної волога подрібненої деровиш. Тези доповіде» Расублікаяської науково-практичної конференції, Львів, 1991, с.39.

13. Гнатшга Я.ії., Радух Й.Н., Стаякив II. Г., Ііигопк. Э.П, Использование древэсно-чвлифовальной. шли как топливе. Тезисы докладов Всесоюзной научлоЯ коп^орввдяи, Кішок, 1935, с.251-252.

14. Гирнык Н.Л,, Гпатшші Я.М., Белошицкий В.И., Горбей В.И.-

Авторское свидетельство - Суяйлка для квлкнх отходов древосини й 1663351. . .

15. Белошицкий В.М., Гяэтшкк Л.М., Гирнык Н.Л., Гербе И

В.М. Авторское свздэтвльство - ВибрацгЕогшая сумилка для древесных отходов ,11693335А1. ' ': ' " '