автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.13, диссертация на тему:Научные и методологические основы создания и совершенствования оборудования легкой промышленности и бытового обслуживания населения по условиям энергосбережения

/

На правах рукописи

САПРОНОВ Анатолий Георгиевич

НАУЧНЫЕ И МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СОЗДАНИЯ И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ ЛЕГКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ И БЫТОВОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ НАСЕЛЕНИЯ

ПО УСЛОВИЯМ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ

>

Специальность 05.02.13 «Машины и агрегаты (легкая промышленность)»

Диссертация в виде научного доклада н а^лтОЩ й степени

Д

к 4 ьр @ 3*1 Д М ум СВ"А5КИ Р №с и и

(решение от" ¿С" г., №

присудил ученую степень

пачал:

иЬавлешш МК России II

Работа выполнена в Южно-Российском государственном университете экономики и сервиса (Шахтинскин технологический институт бытового обслуживания, Донская государственная академия сервиса)

Официальные оппоненты:

РОССИЙСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ БЙ&ЛИвТЕКА

kois -5-02

Ведущая организация:

доктор технических наук, профессор ФЕОКТИСТОВ H.A.

доктор технических наук, профессор КАРАМ Ы Ш К И Н В . В .

доктор технических наук, профессор

ЖАВОРОНКОВ А. И.

j,

А О « 5 . ...... > »

Защита состоится «17» апреля 2000г. в 10'

диссертационного совета Д 053.32.02,/ - «

государственном университете ди/ и по адресу 1 1 3806, Москва, ул. С* ,/Г

С диссертацией в виде научного докт^ ! им-чи". н библиотеке

Московского государственного у^ивег><-ь > зайУ5к <1 хяологии.

Диссертация в виде научного доклада разосл" , ^ марта 2 . г.

Ученый секретарь диссертационного совета, к . т . н ., д о цент

В. В. Г р и в н н

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы.

Среди важнейших проблем, стоящих перед наукой и практикой в нашей стране особое место занимают проблемы энергосбережения.

Повышение уровня эффективности использования энергоресурсов служит индикатором развития научно-технического и экономического потенциала общества, рационального хозяйствования.

В настоящее время в себестоимости продукции предприятий легкой промышленности и бытового обслуживания населения (БОН) значительный удельный вес (до 40% и более) составляют энергозатраты. В целом энергоемкость внутреннего валового продукта в России почти втрое больше, чем в странах Западной Европы, и примерно в 1,6 раза превышает уровень США.

Широкое освоение наукоемких энергосберегающих технологий, создание и производство соответствующей техники является важнейшим фактором не только в производственном, экономическом и социальном развитии общества, но и мощным рычагом в повышении уровня его экологической безопасности.

Одновременно перед легкой промышленностью и предприятиями БОН с особой остротой возникла проблема конкурентоспособности выпускаемой продукции по отношению к аналогичной, производимой в развитых странах. Эта проблема существовала и раннее, однако в прежних условиях управления экономикой, ориентировавшей предприятия по преимуществу на внутренний рынок, не проявлялась так резко. Элементы рыночной экономики, ослабившие

ИМПРОТНЫе ОГПаыииеимс.

КНИГА ИМЕЕТ

с

3

В перепл. елик. соедин. ЛУч» выа.

с.

■ те

ч-X

с.1 * ..

П

35

к 5

* 5

< о

эсобности гятий лег-тоспособ-шо высо-ельно не-

и

2 1 сущест-ершенно-

В этом комплексе вопросов доминирующим, по-видимому, является использование более совершенной техники, разработка современных условий ее технического обслуживания и ремонта, поскольку никакие, даже самые лучшие способы управления производством не дадут существенного эффекта на базе устаревшего оборудования, не отвечающего требованиям энергоресурсосбережения, равно, как на такой базе не представится возможность также и разработка новых технологий.

Сложившееся финансовое состояние предприятий легкой промышленности и БОН не позволяет импортировать качественное оборудование из развитых стран не только в нужном объеме, но даже в каких-либо ощутимых количествах. В связи с этим вопрос технического переоснащения предприятий может быть решен путем разработки и создания современного оборудования, либо за счет существенного улучшения уже имеющегося машинного парка.

При этом следует иметь в виду, что ранее выпускаемое оборудование по своей материалоемкости и энергопотреблению, как правило, значительно уступало аналогичным зарубежным образцам. В прежние годы в проектных и конструкторских организациях недостаточно уделялось внимание вопросам энер-госбрежения, экологии и безопасности жизнедеятельности, что отражалось соответствующим образом на внедряемых разработках и действующей технике. Поэтому требуется создание новых методов выбора технологий, учитывающих все указанные недостатки практических разработок, методик расчета оборудования, и на этой базе осуществлять его дальнейшие конструктивные проработки.

Возникает также необходимость проведения комплексного анализа технологических операций легкой промышленности и предприятий бытового обслуживания, что позволило бы обоснованно выявить такие места во всех цепочках технологического процесса производства, где технико-экономически или социально целесообразно использовать вновь созданные критериальные зависимости, имеющие глубокое научное обоснование. \

Разработка и использование технологических машин и комплексов, а также специального оборудования, являющихся в настоящие время неотьемле-

мым элементом передовых энергоресурсосберегающих технологий в легкой промышленности и на предприятиях БОН, должны опираться на надежную методологическую основу. При этом следует учесть и особые, связанные со спецификой технологий, требования, предъявляемые к машинам и аппаратам легкой промышленности, а также предприятий сервиса. Последние йключают в свой состав многочисленные фабрики химчисток и крашения, прачечные, которые характеризуются большим объемом теплопотребления, а также вредных отходов, в такой же степени это присуще предприятиям по выделке кожи и меха.

Настоящая работы выполнялась по соответствующим планам и программам Министерства бытового обслуживания населения РСФСР, позднее преобразованного в Росбытсоюз, Министерства образования РФ, Шахтинского технологического института бытового обслуживания (ШТИБО), Донской государственной академии сервиса (ДГАС) и вошла в научную программу Южногосударственного Российского университета экономики и сервиса (ЮРГУЭС).

Исходя из вышесказанного, можно констатировать, что проблема создания и совершенствования оборудования легкой промышленности и БОН по условиям энергосбережения является актуальной и своевременной и поэтому имеет экономическую и социальную значимость.

Целью работы является разработка научно-технических и методологических основ создания и совершенствования оборудования, технологических схем предприятий легкой промышленности и бытового обслуживания, позволяющих эффективно использовать теплоэнергетические ресурсы и снизить вредное воздействие технологических процессов на окружающую среду, которые могут найти практическое применение при:

• разработке новых и совершенствовании действующих технологических процессов, включающих малоотходные и безотходные теплотехнологии;

• проектировании и изготовлении нового технологического оборудования систем автоматического регулирования;

• совершенствовании имеющегося технологического оборудования;

• разработке мероприятий по решению экологических проблем в технологических процессах;

• оптимизации технологических процессов и оборудования по условиям во до- и теплосбережения.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи исследования:

• анализ современного состояния оборудования и технологических процессов по условиям водо- теплоэнёргосбережения и охраны окружающей среды;

• анализ факторов, определяющих качество энергосберегающих технологических процессов;

• разработка рекомендаций по оптимизации водо- и теплопотребления в технологических процессах;

• теоретическое и экспериментальное исследование процессов теплообмена в кожухооболочных графитовых и оросительных вертикально-трубных теплообменниках;

• разработка новых конструкций тегоюиспользующего оборудования и автоматических устройств для обеспечения технологических процессов;

• разработка рекомендаций по эффективному использованию тепловых вторичных энергоресурсов;

• создание принципа компоновки и расчета оптимальных параметров теп-лоиспользующего оборудования;

• разработка проектов предельно допустимых выбросов котельными предприятий;

• инвентаризация выбросов загрязняющих веществ в атмосферу предприятиями легкой промышленности и БОН и разработка рекомендаций по их поэтап-

ному снижению.

Методология и методы исследования.

В диссертации использован экспериментально-теоретический подход, позволяющий получить результаты адекватные действительности, методы анализа и синтеза технических решений, методы теории подобия и физического моделирования, функционально-физический метод поискового конструирования, обобщенного алгоритма и логической алгоритмизации, методы функционально-стоимостного анализа.

Научная новизна работы состоит в следующем:

• научно обоснованы концептуальные направления внедрения новых эффективных технологий дальнейшего совершенствования оборудования и технологических схем предприятий с целью улучшения их технико-экономических показателей, повышения качества обслуживания населения и гарантированного выпуска сертифицированной продукции, эффективного использования теплоэнергоресурсов, снижения загрязнения окружающей среды вредными выбросами и улучшения условий работы обслуживающего персонала;

• получены ¡функциональные и критериальные зависимости для проектно-конструкторских расчетов оборудования и технологических процессов;

• в теоретическом аспекте изучен механизм конденсации пара на поверхностях графитовых теплообменов, получены новые научные данные, изучены особенности теплообмена в оросительных вертикально-трубных теплообменниках, получены обобщенные критериальные и функциональные зависимости, описывающие эти процессы;

• разработаны алгоритмы функционирования автоматических устройств для бесконтактного обслуживания населения предприятиями химчистки и стирки, реализованные в устройства, защищенные авторскими свидетельствами на изобретение;

• определены пути и предложены рекомендации по оптимизации водо и теплопотребления в технологических процессах предприятий химчистки, стирки белья и крашения одежды. Показаны возможности эффективного использования тепловых вторичных энергоресурсов;

• разработана методологическая основа создания и совершенствования те-плоиспользующего оборудования по условиям энергосбережения и экологии, нашедшая отражение в следующих методиках, рекомендуемых для практического применения:

- методика расчета и использования тепловых вторичных энергоресурсов (ВЭР);

- методика сопоставительного анализа эффективности различных схем использования условно чистых вод;

- методика расчета оптимального уровня использования тепловых ВЭР без изменения агрегатного состояния стока;

- методика определения оптимальной температуры подогрева воды в рекуперативных теплообменниках для процессов стирки и крашения;

- методика определения оптимальных значений основных параметров теплообменных устройств;

- методика расчета тепловой нагрузки предприятий легкой промышленности и бытового обслуживания;

- методика расчета параметров газовоздушной смеси, выбрасываемой котельными предприятий легкой промышленности и бытового обслуживания;

- методика разработки предельно допустимых выбросов (ПДВ) и инвентаризации выбросов котельными предприятий легкой промышленности и бытового обслуживания.

Практическое значение работы.

На основе глобализации методов и методик, обеспечивающих создание

конкурентоспособных технологий и принципиально новых технических решений, создан ряд современного и более совершенного в квалиметричееком и технико-экономическом отношении технологического оборудования для предприятий легкой промышленности и сервиса. На уровне изобретений создана группа устройств, способствующих созданию высокоэффективных технологий. Предложены методы создания малоотходных и безотходных технологических процессов на предприятиях по химической чистке, стирке белья, красильных производств.

Большинство полученных результатов исследований имеют практическую направленность. Они позволяют решать задачи повышения качества и эффективности технологических процессов легкой промышленности и бытового обслуживания.

Для практического использования разработаны методики оптимизационных расчетов технологических схем и оборудования, оценки теплового потенциала предприятия, а также рекомендации по снижению вредных выбросов в атмосферу от производственной деятельности.

Результаты диссертационной работы могут быть использованы в проект-но-конструкторских, научно-исследовательских организациях и на предприятиях легкой промышленности и бытовЪго Обслуживания при:

• разработке и совершенствовании технологического оборудования, существующих технологических процессов химчистки, крашения и стирки одежды, производстве кожи и меха й др.;

•. разработке научно-обоснованных исходных требований на проектирование технологического оборудования, систем автоматического регулирования и управления, технологических схем;

• разработке нового оборудования с требуемыми техническими характеристиками, позволяющими повысить качество и эффективность технологических процессов; ■ % ''У ! ^ \

ь^Л^аТггкл

• разработке малоотходных и безотходных технологий, позволяющих эффективно использовать вторичные теплоэнергоресурсы;

• разработке мероприятий по снижению вредного воздействия технологических процессов на окружающую среду как на стадии их проектирования, так и в процессе производства.

Практическую ценность и значимость работы подтверждает тот факт, что все разработки по рассматриваемой проблеме выполнялись в рамках координационных планов и научно-технических программ Минбыта РСФСР и Росбыт-согоза, обеспечении постановления СМ СССР №670 от 16.07.85 «О развитии в 1986-90 гг. машиностроения для легкой и других отраслей промышленности», выполнении приказов Минбыта РСФСР №9 от 12.01.82 и №12 от 10.03.82 по природоохранным мероприятиям и приказа Минбыта РСФСР №106 от 13.03.87 «О разработке комплексных систем и машин, приборов и оборудования для предприятий отрасли», региональных целевых программ по развитию бытового обслуживания населения, планов НИР ГОРГУЭС (ШТИБО, ДГАС), хозяйственных договоров с отдельными предприятиями. Результаты исследований использовались отраслевыми научно-исследовательскими и проектно-конструкторскими институтами (ЦНИИБЬГГ, НИТХЙБ, ЦБНТИ Минбыта РСФСР), вузами легкой промышленности » бытового обслуживания. Они нашли отражение в предназначенном для инженерно-технических работников отрасли в справочном пособии, выпущенном «Легпромбытиздатом» «Тепловые процессы и теплоиспользующее оборудование предприятий бытового обслуживания» объемом 27 пл., отраслевой методике «Временная методика расчета выхода и определения экономической эффективности тепловых ВЭР на предприятиях бытового обслуживания», в семи межвузовских учебных пособиях. Внедрение результатов подтверждается актами внедрения с суммарным экономическим эффектом 4750 000 р./год:

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций, представленных в диссертации, подтверждается одобренными научной общественно-

стью и практикой результатами теоретических и экспериментальных исследований, выполненными под руководством и при активном участии автора; ходом их реализации и использованием в промышленности; применением современных методов и средств ведения исследований.

Апробация работы и публикации.

Материалы научно-исследовательской работы докладывались на юбилейной научно-технической конференции Московского технологического института (1977 г.), IV-XVÍ конференциях ЩТИБО - ДГАС (1973-1999 гг.), научно-технических советах Минбыта РСФСР (1980-1990 гг.), VII научно-технической конференции НТО КХ и БО (1981 г.), Областных научно-технических конференциях (1983 -1997 гг.).

Образцы технологического оборудования, выполненные по результатам исследований, представлялись на выставках Минбыта РСФСР, Минлегпрома, экспонировались на ВДНХ, получили 4 медали и 3 диплома.

Полностью работа докладывалась на расширенном заседании кафедры «Энергетика и безопасность жизнедеятельности» ЮРГУЭС с участием представителей кафедр: «Прикладная механика и конструирование машин», «Машины и аппараты бытового назначения», «Вычислительная техника», «Математика».

По материалам диссертации опубликовано 102 работа, в том числе 2 монографии, 7 учебных пособий, 5 авторских свидетельств на изобретения, 8 методик, 21 научных отчет