автореферат диссертации по энергетике, 05.14.04, диссертация на тему:Исследование тепломассообменных процессов при производстве синтетического шпона и разработка установки

череповецкий государственный индустриальным институт

Г!"' ОД

На правах рукописи

„ -'» MAP 13::ь

Шестакова Елена Александровна

УДК 674.2.624:011.15

ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОМАССООБМЕННЫХ ПРОЦЕССОВ

ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ СИНТЕТИЧЕСКОГО ШПОНА И РАЗРАБОТКА УСТАНОВКИ

Специальность: 05.14.04 - промышленная теплоэнергетика

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Череповец,1996

Работа выполнена в Вологодском политехническом институте, в Череповецком государственном индустриальном институте и в АО "Прогресс" (г. Вологда).

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор,

засл. деятель науки и техники РФ, академик Российской и Международной инженерных академий Шичков А.Н.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Кабаков З.К., кандидат технических наук Луканин Ю.В.

Ведущее предприятие - АО "Череповецкий фанерно-мебельный комбинат"

Защита диссертации состоится 29 марта 1996 г. в 14.00 ч. на заседании диссертационного совета К.064.79.01 при Череповецком государственном индустриальном институте.

Ваш отзыв, заверенный гербовой печатью, просим направлять по адресу: 162600, г. Череповец Вологодской обл., пр. Победы, 12,

Т Т о о о

Череповецкий государственный индустриальный институт. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан_У? феораЛЛ 1996 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Синтетические облицовочные материалы широко применяются в производстве мебели, и в перспективе доля использования этих материалов будет увеличиваться.

При использовании синтетических облицовочных материалов достигают эффекта по ряду позиций: 1) экономии древесного шпона; 2) снижению трудозатрат за счет почти полной механизации процесса изготовления и обработки облицовочных материалов; 3) снижению трудозатрат и материалоемкости изделий (во многих случаях отпадает необходимость нанесения лакокрасочных покрытий); 4) уменьшению потребности в оборудовании для нанесения и сушки лаков, в производственных площадях, тепловой и электрической энергии; 5) снижению выделения токсичных растворителей и других веществ.

Наибольшее практическое значение и применение находят пленки на основе бумаг, пропитанных синтетическими смолами. Наряду с тем. что использование синтетических пленок исключает многие опасные и трудоемкие операции, в декоративном отношении они также могут превосходить облицовки из древесного шпона.

Для получения пленки с отделанной поверхностью выполняются операции пропитки и сушки бумажного полотна. При проведении тепловой обработки в установках по производству полимерных синтетических пленок одновременно происходит транспортировка материала, смешение компонентов, пластификация и другие явления, осложненные химически:® реакциями и процессами тепло- и массопереноса.

На качество синтетического шпона, увеличение скорости сушки и производительность сушильной установки значительное влияние оказывают теплофизические и технологические параметры процесса сушки. Кроме того, качественные показатели искусственного шпона связаны с характеристиками исходного материала, в первую очередь, кислотностью пропиточной смолы, определяемой параметром рН. Критерии качества - осмоленность (С), содержание летучих (I) и водорастворимых (X) веществ в готовой продукции. Основное сырье для получения синтетического шпона -карбамидоформальдегидная смола, стабильность которой характеризуется повышенным содержанием свободного и связанного фор-

мальдегида.

Однако формальдегид обладает токсическими свойствами, поэтому увеличивать его содержание в смоле нежелательно.

В этой связи проблема создания высокоэффективной, экономичной и экологически чистой сушильной установки является актуальной. Для разработки такой установки необходимо рассчитать кривую кинетики сушки синтетического шпона в условиях, близких к оптимальным, и выбрать активный гидродинамический режим, учитывая, с одной стороны, технологический эффект от применения данного режима (интенсификацию процесса, обеспечивающую требуемое качество обработки), и, с другой стороны, экономичность технологического процесса (высокую степень использования сушильного агента).

Цель работы. Повышение производительности процесса сушки синтетического шпона с сохранением качества готовой продукции, обеспечение снижения вредных выбросов в атмосферу и в помещение цеха.-

Методы исследования. Работа выполнена на основе комплексных натурных, лабораторных и теоретических исследований тепломассообмена при производстве синтетического шпона с учетом математического моделирования процесса сушки и отверждения пленки.

Научная новизна работы.

1. Установлена функциональная связь температуры, продолжительности сушки синтетического шпона, а также параметра рН карбамидоформальдегидной смолы перед процессом ее поликонденсации с осмоленностью и содержанием летучих, водорастворимых веществ в синтетическом шпоне; получены соответствующие регрессионные зависимости.

2. Разработана математическая модель тепломассообменных процессов, протекающих при производстве синтетического шпона, и на этой основе установлена закономерность изменения концентрации влаги в обрабатываемом материале по толщине ленты и вдоль технологической линии.

3. Доказано, что на качество синтетического шпона определяющее влияние оказывает параметр рН карбамидоформальдегидной смолы; установлено, что содержание летучих и водорастворимых веществ в искусственном шпоне находится в прямопропорциональ-ной зависимости от величины параметра рН; установлено, что на-

илучшее качество продукции может быть получено при параметре рН = 4.0 - 4,5.

4. Доказано, что количество вредных выбросов при сушке синтетического шпона может быть существенно снижено путем использования конденсаторов-утилизаторов, встроенных в рабочую камеру.

5. В условиях использования технических средств улавливания вредных выбросов при сушке синтетического шпона установлен характер влияния температуры, продолжительности сушки и параметра рН карбамидоформальдегидной смолы на качество получаемой продукции (содержание летучих и водорастворимых веществ, осмо-ленность).

Достоверность полученных результатов обусловлена применением современных методов исследований и подтверждена результатами опытно-промышленных испытаний способа производства синтетического шпона.

Практическая ценность работы.

1. Разработан и реализован в промышленных условиях способ изготовления искусственного шпона, позволяющий интенсифицировать процесс сушки при одновременной утилизации паров жидкости.

2. Разработана и реализована в промышленных условиях установка для производства синтетического шпона, оснащенная техническими средствами улавливания вредных выбросов.

3. Путем математического моделирования с учетом результатов лабораторных и натурных исследований разработана инженерная методика технологического и конструкторского расчета установки для получения синтетического шпона.

4. Найдена оптимальная конструктивная схема конденсатора для улавливания вредных выбросов при производстве синтетического шпона.

5. Разработан и реализован в промышленных условиях новый теплоизоляционный материал на основе цемента и полистирола.

6. Разработана и реализована в промышленных условиях система регулирования расхода пара в паропроводе путем установки дроссельных шайб на выходе из камеры сушки.

Реализация результатов исследования.

Результаты теоретических и экспериментальных исследований

нового способа производства синтетического шпона положены в основу проектных разработок опытно-промышленной горизонтальной пропиточно-сушильной установки.

Разработанные способ и линия для производства синтетического шпона признаны изобретениями, прошли опытно-промышленную проверку на АО "Прогресс" и приняты в эксплуатацию.

Разработан новый теплоизоляционный материал на основе зо-лоцементной смеси и пенополистирольного поропласта.

Практическая ценность и перспективность предлагаемого способа производства синтетического шпона подтверждена в акте о внедрении опытно-промышленной установки в АО "Прогресс".

Апробация работы. Основные разделы работы докладывались:

- на Всероссийской научно-технической конференции "Отхода производства и потребления: проблемы, методы решения" (г. Пенза, 1995);

- на Всероссийской научно-технической, конференции "Новая химическая продукция; технология изготовления и применения" (г.Пенза, 1995):

-на И Международной теплофизической конференции "Повышение эффективности теплофизических исследований технологических процессов промышленного производства и их метрологическое обеспечение"(г. Тамбов, 1995);

- на научных семинарах и заседаниях кафедр "Тепловые процессы в технологических системах" ВоПИ и "Теплотехники и гидравлики" ЧГИИ;

- на научно-технических совещаниях АО "Прогресс".

Публикации. По результатам диссертационной работы опубликовано 16 печатных работ, 2 технических решения признаны изобретениями.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы (103 наименования). Объем диссертации составляет 145 страниц машинописного текста, 19 рисунков и приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении кратко обоснована актуальность задачи по созданию и исследованию горизонтальных пропиточно-сушильных уста-

новок для производства синтетического шпона, изложены основные положения диссертации.

В первой главе рассмотрены физико-химические аспекты технологии производства синтетического шпона.

Из фоновых и текстурных бумаг пленку изготовляют путем их пропитки пропиточными составами и последующей сушки.Синтетический шпон получают реакцией поликонденсации. Поликонденсацией называют реакцию взаимодействия полифункциональных соединений (маномеров), сопровождающуюся выделением низкомслекулярных побочных продуктов и приводящую к образованию полимера с элементарным звеном макромолекул, отличным от состава исходного маномера.

Основное сырье для карбамидных полимеров - карбамид, ме-ламин, анилин; альдегидным компонентом служит формальдегид.

Количество свободного формальдегида в олигомере характеризуется его мольной долей и условиями синтеза, поэтому олиго-меры, • обладающие лучшими физико-механическими свойствами должны содержать достаточно большое количество свободного формальдегида. Повышенное содержание свободного формальдегида в растворе нежелательно из-за его токсичности .

В данной главе рассмотрены современное состояние и конструктивные особенности существующих машин для производства синтетического шпона. Дано описание существующих математических моделей тепломассообменных процессов, протекающих при производстве синтетического шпона.

Анализ вопросов теории тепловой обработки и установок для производства синтетического шпона на современном этапе позволяет сделать следующие выводы:

1. В настоящее время в промышленности используются различные способы получения синтетических пленок на основе пропитанных бумаг. Однако все разработанные установки имеют ряд существенных недостатков: продувка рабочей камеры нагретым воздухом предполагает выброс отработанных газов и паров в атмосферу; использование вентиляционных приточных и вытяжных систем требует больших затрат электроэнергии; данные установки отличаются невысокой производительностью; возможно интенсифицировать процесс сушки только за счет повышения температуры греющего агента.

2. В связи с тем, что формальдегид - токсичный газ, соз-

дается противоречие: с одной стороны, необходимость увеличивать количество свободного формальдегида в пропиточном составе для улучшения . физико-механических свойств шона, с другой -целесообразность снижения его в смоле.

3. В существующих математических моделях тепломассообмена при сушке практически не учитываются процессы, осложненные химическими реакциями поликонденсации.

4. Неполнота физического и математического описания процессов тепломассообмена, осложненных химическими реакциями, приблизительность некоторых теплофизических параметров обусловлены сложностью протекания реакций поликонденсации.

Вышеизложенное обусловило необходимость разработки более эффективного, способа получения синтетического шпона и исследования тепломассообменнх процессов, протекающих при этом.

В этой связи ставятся следующие основные задачи исследования:

1. Исследовать в лабораторных условиях параметры, определяющие процесс формирования синтетического шпона; установить функциональную связь температуры, продолжительности сушки, а также параметра рН карбамидоформальдегидной смолы с критериями качества синтетического шпона (содержанием летучих и водорастворимых веществ, осмоленностью).

2. Разработать математическую модель тепломассообменных процессов при производстве синтетического шпона; установить закономерность изменения концентрации влаги в обрабатываемом материале по толщине ленты и вдоль технологической линии.

3. Разработать и реализовать устройства, позволяющие снизить содержание вредных выбросов при сушке синтетического шпона.

4. Разработать и реализовать в промышленных условиях способ изготовления синтетического шпона, позволяющий интенсифицировать процесс сушки при одновременной утилизации паров жидкости.

5. На основе математического моделирования с учетом результатов лабораторных и натурных исследований разработать инженерную методику технологического и конструкторского расчете установки для получения синтетического шпона.

Во второй главе приводятся результаты комплексных экспериментальных исследований, проведенных в лабораторных услови-

ЯХ.

В задачу экспериментальных исследований входило:

- установить функциональную связь теплофизических и технологических параметров сушки (температура греющей среды, продолжительность процесса) с критериями качества синтетического шпона (осмоленностью. содержанием летучих, водорастворимых);

- исследовать влияния параметра рН пропиточной карбамидо-формальдегидной смолы на показатели качества готовой пленки;

- выбрать и испытать устройства для улавливания вредных выбросов при производстве синтетического шпона.

Методика исследований заключалась в следующем. Образцы текстурной бумаги после пропитки смолой сушили в лабораторном сушильном шкафу, после чего исследовали качественные показатели готового шпона.

Результаты исследований представлены графически, здесь сплошные линии соответствуют параметру С, пунктирные - X, штрихпункткрные - L.

На рис.I показано влияние температуры греющей среды и продолжительности сушки на качество искусственного шпона.

Из графика следует, что осмоленность. содержание летучих и водорастворимых веществ в синтетическом шпоне в значительной степени зависят от температуры греющего агента и продолжительности процесса сушки. С увеличением температуры в камере возрастает интенсивность процесса, что позволяет существенно сократить продолжительность сушки.

Однако в процессе исследований было установлено, что на показатели качества готовой продукции помимо упомянутых параметров оказывает определенное влияние и степень кислотности карбамидоформальдегидной смолы.

На рис.2 графически изображено влияние кислотности пропиточной среды и продолжительности сушки на качество синтетического шпона.

Из рассмотрения рисунка следует, что существенное влияние на показатели сушки оказывает параметр рН пропиточного состава. При рН близком к 3 значение осмоленности достигает нормативного (55 %) через 120 с после начала процесса сушки, при рН = 4 - через 130 - 135 с. при рН = 5 - через 140 - 145 с. При продолжительности сушки свыше 160 - 180 с осмоленность практи-

Ш.%

\ ц V) 1

v,

чS Л—.

—ч \ -Л— \ [\ \

ч к ■1 к >1 \

1 \ \ \ \ v

ч 1 4 Ж \

N щ •м ч А V г.Н Л к' N £ N 1 1 » 1: , \ 5

ио 120

/¿О

У<0

У5» Т,°С

Рис. 1. Влияние температуры греющей среды и продолжительности сушки на качество искусственного шпона.

Рис. 2. Влияние кислотности пропиточной среды и продолжительности сушки на качество синтетического шпона: I - рН = 5. 2 - 4. 3 - 3.

чески не зависит от рН.

Наименьшая продолжительность сушки, соответствующая нормативным значениям содержания летучих (4 55) и водорастворимых (12 %). достигается при рН = 3. С увеличением рН возрастает и продолжительность процесса полной поликонденсации. При увеличении значения рН свыше 5 в пропиточном составе существенно замедляется процесс поликонденсации, что отрицательно влияет на показатели сушки и, в конечном итоге, снижает производительность установки.

В целом результаты исследований могут быть обобщены регрессионными зависимостями:

С = кс! (рН) е ехр [ кс* + кс5 Го + + кс6 (Го)2 + к^ (Го)3 + к^ (Го)4 ] ; (1)

^13

ь = ки (рН) в ехр [ кЬ4 + кь5 Го + + КЬ6 (Го)2 + кЬ7 (Го)3 + кЬ8 (Го)4 ] ; (2)

^хг кх3

X = кх1 (рН) 6 ехр [ кх4 + кх5 Го +

+ Кх6 (Го)2 + кх7 (Го)3 + кхв (Го)4 ] ; (3)

где кс1, ки, кх1с - постоянные коэффициенты; 1, о", к = I ... 8.

Для улавливания вредных выбросов предложено в рабочую камеру промышленной установки вмонтировать конденсаторы-утилизаторы. В лабораторных условиях испытывали конденсаторы трех типов: горизонтальный и вертикальный лепестковые конденсаторы и конденсатор типа "ребристая труба".

Результаты исследований показывают, что помимо достижения эффекта улавливания вредных выбросов конденсаторы-утилизаторы оказывают существенное влияние и на интенсивность процесса сушки, а следовательно, и на производительность установки для

- 13 -

получения синтетического шпона.

Наилучшие результаты получены при использовании вертикального лепесткового конденсатора.

В третьей главе описана методика расчета и проведено теоретическое исследование процесса сушки, осложненной химическими реакциями поликонденсации.

Расчетная методика включает решение дифференциального уравнения тепломассообмена при условиях однозначности, характерных для процесса производства синтетического шпона.

При рассмотрении тепломассообменных процессов, протекающих при производстве синтетического шпона, вводим допущение об отсутствии переноса влаги в нижнюю часть рабочей камеры. Введенное допущение оправдано тем. что лента искусственного шпона расположена горизонтально. Кроме того в нижней части камеры отсутствуют какие-либо технические средства для удаления водяных паров, а поэтому модуль градиента влагосодержания можно считать равным нулю. Правомерно также пренебречь переносом влаги в поперечном и продольном направлениях, т.к. толщина обрабатываемой ленты значительно меньше ее ширины и длины. В' этом случае тепломассообменные процессы описываются дифференциальными уравнениями:

д С! З2 С!

- = ЬГ--+ <50 (1 - 2) Г (1); (4)

д 1 д. Хг

С, (X, 0) = С„; 3 С! (О, 1)

= 0;

Э X

(5)

(6)

з (1, г)

-- вг [С! (1, г) - с0].

д х

где X. Ъ - текущие координаты; Ы - безразмерный комплекс; Р(1) - безразмерная функция, характеризующая мощность внутренних источников влаги; В1' - критерий Био массоотдачи.

Входящие в (4) - (7) безразмерные величины определяются из соотношений:

Ы =

6-У

Г (1) =

Т (1)

б- V

М

В1' =

X = X / 6 ;

г = г / 6.

где у - скорость движения обрабатываемой ленты; б0 (1 - 2) -функция Хевисайда ; Т (1) - некоторая функция, характеризующая мощность внутренних источников влаги,- обусловленных химическими реакциями поликонденсавди; б - толщина пленки. Индекс 1 = 1 соответствует, участку предварительного нагрева ленты и ее сушки до начала реакции поликонденсации; 1 = 2 относится к участку. где процессы тепломассообмена осложнены поликонденсацией.

Дифференциальное уравнение (4) решали операторным методом Лапласа. Полученное решение описывает закономерность изменения влаги в обрабатываемом материале по толщине ленты и вдоль технологической линии..

Решение (4) - (7) представится в виде:

сх = Сн - (С„ - С0) [1 + - Кр (1 - X2 + - )

2 ВГ

~ . Кр

2 (1 +-) А„ соэ (Мп X) ехр (- Мп2 ЬГ 2)].

П»1

(8)

где

Кр

60 (1 - 2) Г (1)

(Сн - С0) и

\

с

Из рассмотрения (8) следует, что процесс удаления из обрабатываемого материала влаги аналитически однозначно определяется тремя критериями: Кр, ВГ. МГ. Критерий ВГ - соотношение внутренних и внешних диффузионных сопротивлений. Критерий Кр определяет мощность дополнительных источников водоформаль-дегидной смеси вследствие реакций поликонденсации. Критерий МГ характеризует динамику протекания массообменных процессов вдоль технологической линии.

Проинтегрировав (8) по толщине пленки, получили расчетную зависимость для вычисления средней конентрации влаги:

1

Кр

Ф (С) = 1 + -Кр (1 + - )-!(!+ —- )

3

BI

« П - 1

h"

•Ва ехр (- МП. .

(9)

где

2 В1

• г

В„ =

Мп2 ( ВГ2 + ВГ + я„)

Полученные результаты иллюстрируются графически. На рис.3 показано поле концентраций влаги, рассчитанное по уравнению (8) при 1 = 1 (первая стадия процесса). ВГ = 20. Из рассмотрения графика следует, что значительный градиент влагосодержа-кия имеет место лишь при Mf < 0,2 - 0,3. Затем распределение коцентрации влаги в обрабатываемом материале существенно выравнивается, что объясняется незначительной толщиной пленки искусственного шпона. Уже при Mf > О,15 диффузионные процессы распространяются на всю глубину обрабатываемого материала.

На рис. 4 представлена динамика изменения средней концентрации влаги как функция критерия Mf (аналог критерия Фурье). Здесь сплошные линии соответствуют значению критерия.Кр = 0; пунктирные - Кр = 0.2. Из рассмотрения кривых следует, что наиболее интенсивно влага удаляется из материала в начале процесса (Mf < 0,3 - 0,4), когда градиент влагосодержания наибо-

Рис. 3. Поле концентраций влаги: 1 - Ф (С) = 1,0; 2 - 0,9; 3 - 0,8; 4 - 0,7; 5-0.6.

Рис. 4. Динамика изменения средней концентрации

влага: 1 - В1* = 10; 2 - 20; 3 - 30; 4 - 40.

лее значителен, затем скорость сушки постепенно снижается. С началом химических реакций поликонденсации темп снижения влажности материала существенно замедляется (пунктирные линии).

В четвертой главе приводится инженерная методика расчета установки для производства синтетического шпона. Она базируется на расчетной зависимости, описывающей взаимосвязь техноло-гичесческих и конструктивных параметров с длиной технологической линии:

ы Кр

Z (1 +- ) B„

V 52 n*1 h*

г--Ш-. (Ю)

Яп2 Хс . _ . 1 3

Ф (С) - 1--Кр (1+ —)

3 В1'

Результаты расчета длины установки в зависимости от мас-сообменного критерия Био для различной производительности процесса сушки показаны на рис.. 5.

Расчетная длина технологической линии в зависимости от производительности процесса составила 12 - 16 м в диапазоне скоростей движения ленты (2-6 м/мин).

При выборе длины технологической линии учитывали также себестоимость получаемой продукции. На графике показано влияние расчетной длины установки на относительную себестоимость процесса производства синтетического шпона (зашрихованная область). ......- .....

Методика расчета нижней части сушильной камеры базируется на составленной системе уравнений теплового баланса и теплопередачи. Результаты расчета представлены графически на рис.6. Здесь р,. р2 - безразмерный диаметр ребристых и гладких труб; KflP Kf2 - безразмерная продолжительность первой и второй стадий технологического процесса.

Из рассмотрения кривых следует, что с увеличением до 0,4 - 0.5 продолжительность первой стадии резко уменьшается, а затем влияние этого параметра на скорость разогрева пленки заметно снижается. Экранный .подогрев на продолжительность первой стадии заметно влияет лишь при р2 больше 0.2.

Аналогично параметры р, и 02 влияют и на продолттель-

I_I_I_!_I_I

О 0,2 о.4 0,6 О,* с$-

Рис. 5.

Зависимость длины технологической линии от массообменного критерия Био при различной производительности установки.

Рис. 6. Влияние конструктивных параметров нижней

части сушильной камеры на продолжительность первой и второй стадий технологического процесса: 1 - р2 = 0; 2 - 0.2; 3 - 0.4; 4 - 0.6; 5 - 0.8.

- 21 -

ность второй стадии технологического процесса.

Выполненные исследования позволили спроектировать и реализовать в промышленных условиях установку для производства синтетического шпона.

Пятая глава посвящена описанию конструкции опытно-промышленной горизонтальной пропиточно-сушильной установки для производства синтетического шпона. Приводятся основные особенности установки, состав оборудования, конструктивное исполнение основных узлов машины. • . 1

На рис. 7 представлена схема линии для производства синтетического шпона. Рулон текстурной бумаги 1 шириной 2 м разматывается приводными роликами 2. Ролики 3 удерживают бумагу на определенной глубине в ванне,'заполненной пропиточным раствором. Избыточный раствор снимается ракелями 4, что позволяет экономно расходовать пропиточные смолы и получать поверхность шпона более ровной. Пропитанная бумажная лента, поддерживаемая рольгангом 6. протягивается через камеру приводными роликами 7. Натяжение ленты регулируется тормозом, установленным на ролике 5. Далее готовая пленка (шпон) нарезается ножницами 8 на листы. Над пропиточной ванной и узлом резки установлены вытяжные зонты.

Сушильная камера длиной 14 м состоит из семи секций по 2 м каждая. Нагрев воздуха осуществляется от теплоносителя (влажный пар) .

Одной из особенностей данной установки является размещение в замкнутом циркуляционном контуре каждой секции конденсационного устройства 9 из гладкостенных труб и трех поддонов 10, которое обеспечивает увеличение градиента влагосодержания в верхней части сушильной камеры.

В качестве конденсаторов-утилизаторов используются гладкие стальные трубы диаметром 20 мм. Конденсаторы прокачиваются оборотной водой. Оборотная система водоснабжения состоит из традиционных элементов: кессона , насоса с обратным клапаном и калориферной установки.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Анализ литературных источников показал, что промышленные установки для производства синтетического шпона имеют су-

( <

Ьа г 9 1

1 { - 4 £ 6 *пг Ч т~ Н т 1 Г {

Г) ■ .6 1

ю м

Рис. 7. Схема линии для производства синтетического шпона.

щественные недостатки: продувка нагретым воздухом предполагает выброс отработанных паров в атмосферу, большие затраты электроэнергии. невысокая производительность данных установок.

2. На основе обработки результатов экспериментальных исследований установлена функциональная связь температуры, продолжительности сушки, а также параметра рН пропиточной смолы с критериями качества синтетического шпона.

3. Доказано, что содержание вредных выбросов при сушке синтетического.шпона может быть существенно снижено путем использовании конденсаторов-утилизаторов, встроенных в рабочую камеру, при этом наибольший эффект по производительности процесса достигается за счет применения вертикальных гладкотруб-ных лепестковых конденсаторов.

4. Разработана математическая модель тепломассообменных процессов в обрабатываемом материале при сушке синтетического шпона. Операторным методом Лапласа найдено аналитическое- решение дифференциального уравнения тепломассообмена при условиях однозначности, характерных для процесса производства синтетического шпона. На основе анализа этого решения выявлены определяющие критерии, влияющие на процесс удаления влаги из обрабатываемого материала.

5. Разработана инженерная методика расчета длины технологической л',:кии в зависимости от требуемой производительности установки и заданного качества готовой продукции.

6. На основе исследования теплопередачи и теплового баланса в никней части сушильной камеры разработана методика расчета ее конструктивных параметров. Установлен характер влияния теплойизических и геометрических характеристик камеры на продолжительность стадий процесса сушки синтетического шпона.

7. Разработана методика расчета параметров процесса удаления и утслизации формальдегида из обрабатываемого материала. Операторнь» методом Лапласа найдено аналитическое решение диф-ференциальюго уравнения при условиях однозначности, характерных для щоцесса производства синтетического шпона. На основе анализа этего решения выявлены определяющие критерии, влияющие на процесс удаления формальдегида из обрабатываемого материала.

8. Ра: работай и реализован в промышленных условиях способ изготовлен! я искусственного шпона, позволяющий интенсифицировать проце( с сушки при одновременной утилизации паров жидкости.

- 24 -

9. Разработана и реализована в промышленных условиях установка для производства синтетического шпона, оснащенная техническими средствами улавливания вредных выбросов.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Шестакова Е.А. Математическое моделирование тепломассообмена в обрабатываемом материале при производстве синтетического шпона / Череповец: ЧГИИ. 1995. 17 с. Деп. в ВИНИТИ 25.04.95, N 1167-В95.

2. Шестакова Е. А.. Шичков А.Н. Производственные факторы, определяющие процесс формирования параметров синтетического шпона // Тепловые процессы в технологических системах: Всероссийский сборник научных трудов. Череповец: ЧГИИ. 1995. С. 28-31.

3.Шестакова Е.А., Шичков А.Н. Новая экологически чистая технология производства синтетического шпона // Экология промышленного производства. 1995. N 2. С. 6-8.

4. Шестакова Е. А.. Шичков А.Н. Система технических мероприятий и средств, обеспечивающих безопасность труда при производстве синтетического шпона // Безопасность труда в промышленности. 1995. N 4. С. 24-26.

5. Шестакова Е.А., Шичков А.Н. Улавливание и утилизация вредных выбросов при производстве синтетического шпона // Отходы производства и потребления: проблемы, методы решения. Тезисы докладов. Всероссийская науч. техн. конф. Пенза, 1995. С. 46-48.

6. Шестакова Е.А., Шичков А.Н. Новая технология изготовления декоративных пленок на основе бумаг, пропитанных карба-мидоформальдегидными смолами // Новая химическая продукция; технология изготовления. Тезисы докладов. Всероссийская науч. техн. конф. Пенза. ПГТУ. 1995. С. 13-15.

7. Шестакова Е.А., Шичков А.Н. Влияние технологических параметров сушки искусственного шпона на качество готовой продукции // Строительные материалы. 1994. N 12. С. 2-3.

8. Шичков А. Н.. Шестакова Е.А. Влияние тепловых процессов на формирование качества синтетического шпона на основе карба-мидоформальдегидной смолы // Тепловые процессы в технологических системах: Всероссийский сборник научных трудов. Череповец: ЧГИИ. 1995. С. 80-83.

9. Шичков А. Н.. Шестакова Е. А. Разработка линии для производства синтетического шпона / Череповец: ЧГИИ. 1995. 13 с. Деп. В ВИНИТИ 11.04.95, N 987-В95.

10. Шичков А.Н., Шестакова Е.А. Расчет технических средств, предупреждающих утечку формальдегида в помещение цеха при производстве синтетического шпона // Безопасность труда в промышленности. 1995. N 8. С. 33 - 34.

И. Шестакова Е.А., Шичков А.Н. Методика расчета процесса удаления и утилизации формальдегида при. производстве синтетического шпона // Экология промышленного производства. 1995. N 3. С. 24-25.

.12. Шичков А.Н., Шестакова Е.А. Линия для изготовления пленки на бумажной основе // Строительные материалы. 1995. N 1. С. 13-14.

13. Шестакова Е..А.. Шичков А.Н. Влияние теплофизических параметров технологического процесса сушки синтетического шпона на качество готовой продукции и экологические показатели // Повышение эффективности теплофизических исследований технологических процессов промышленного производства и их метрологическое обеспечение. Тезисы 2 Международной теплофизической конф. Тамбов. ИВТАН, 1995. С. 83.

14. Шестакова Е.А. Теория тепловых процессов при производстве синтетического шпона. Череповец: ЧГИИ. 1995. 20 с. Деп. в ВИНИТИ 11.04.95, N 986-В95.

15. Патент РФ N 2011720. Линия для изготовления декоративной пленки на бумажной основе / А.Н. Шичков, С.Б. Яб-ко, Е.Б. Гительман, Е.А. Шестакова. Опубл. 1994. Бюл. N 8.

16. Патент РФ N 2014876. Способ изготовления декоративной пленки на бумажной основе / А.Н. Шичков, С.Б. Ябко. Е.Б. Гительман, Е.А. Шестакова. Опубл. 1994. Бюл. N 12.