автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.08, диссертация на тему:Оценка эффективности энергопотребления сушильного оборудования

кандидата технических наук
Войновский, Алексей Александрович
город
Москва
год
2005
специальность ВАК РФ
05.17.08
цена
450 рублей
Диссертация по химической технологии на тему «Оценка эффективности энергопотребления сушильного оборудования»

Автореферат диссертации по теме "Оценка эффективности энергопотребления сушильного оборудования"

На правах рукописи

Войновский Алексей Александрович

ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЯ СУШИЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

05.17.08 - Процессы и аппараты химической технологии

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 2005 г.

Работа выполнена в Российском химико-технологическом университете им. Д.И. Менделеева.

Научный руководитель

Доктор технических наук, профессор

Меньшутина Наталья Васильевна.

Официальные оппоненты

Ведущая организация

Доктор технических наук, профессор

Дорохов Игорь Николаевич ;

Кандидат технических наук Прибытков Алексей Викторович.

Московский Государственный Университет Инженерной Экологии

/9 »

2005 г. в

Защита диссертации состоится «

на заседании диссертационного совета Д 212.204.03. в РХТУ им. Д. И. Менделеева по адресу: 125047, г. Москва, Миусская пл., д. 9.

С диссертацией можно ознакомиться в Научно-информационном центре РХТУ им. Д. И. Менделеева.

//

Оо

Автореферат диссертации разослан «_

2005 г.

»

Ученый секретарь диссертационного совета Д 212.204.03

Женса А. В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Сегодня пристальное внимание к проблеме энергосбережения обуславливается кризисным состоянием энергетики страны, расточительным использованием энергии в отдельных тепло-технологических процессах, что приводит к превышению удельной энергоемкости внутреннего валового продукта (ВВП) России в 5 раз по сравнению с развитыми странами.

Устойчивому обеспечению экономики энергоносителями, сохранению энергетической независимости и обеспечению энергетической безопасности страны, увеличению экспортного потенциала топливно-энергетического комплекса способствуют не только меры по структурному энергосбережению, но и повышение эффективности использования топливно-энергетических ресурсов. Таким образом, целью работы является разработка подхода для оценки эффективности энергопотребления для процессов сушки в химической промышленности.

Основные научные исследования и практические работы выполнены в соответствии с грантом Российского фонда фундаментальных исследований в соответствии с научно-технической программой «Научные исследования высшей школы в области химии и химических продуктов», раздел «Теоретические основы химической технологии и новые принципы управления процессами (ТОХТ)», подраздел «Разработка фундаментальных основ новых экологически чистых, энерго- и ресурсосберегающих процессов комплексной переработки сырьевых материалов, твёрдых, жидких, газообразных отходов промышленности». Название проекта «Теоретические основы разработки энерго- ресурсосберегающих технологических процессов с использованием методов системного анализа, синергетики, гибкости технологических процессов, оптимального управления» (2002 год).

Цель работы. Основная цель работы заключалась в разработке методики оценки эффективности энергопотребления сушильного оборудования и её

программная реализация Методика и комплекс программ по оценке эффективности энергопотребления должны обеспечить инженерам-технологам, а также специалистам проектно-конструкторских бюро возможность оценки эффективности энергопотребления как действующего сушильного оборудования, так и выбор наиболее эффективного с точки зрения минимальных энергозатрат

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи

1 провести аналитический обзор методик анализа энергоэффекгивносги, программных средств для расчета сушильного оборудования и его энергопотребления,

2 разработать алгоритмы расчета энергопотребления сушильных установок, базируясь на современных принципах моделирования и программирования,

3 для оценки энергоэффективности сушильного оборудования использовать динамические критерии эффективности, учитывающие изменение параметров сушильного агента и материала в каждой точке аппарата во времени,

4 разработать комплекс программ для расчета энергопотребления и эффективности его использования, что позволит провести анализ некоторых существующих производств и дать рекомендации по энергосбережению

Научная новизна. Развиты теоретические основы химической технологии энергосбережения сушильных процессов Предложены динамические коэффициенты, позволяющие с высокой точностью оценить во времени или пространстве эффективность энергопотребления сушильного оборудования

Развит интегральный подход к построению моделей, основанный на соединении математического описания, баз данных и экспертных систем и предложен блочный принцип конструирования алгоритмов и программ расчета

различных типов сушильного оборудования (в частности, энергопотребления), базирующихся на графическом методе определения параметров сушильного агента.

Предложена методика расчета энергопотребления и критериев эффективности, что позволило провести системный анализ энергосбережения сушильного оборудования от уровня аппарата до уровня технологической схемы и дать рекомендации:

• по эффективному использованию объёма рабочей зоны сушильного аппарата;

• по интенсификации процесса в аппарате путем ввода дополнительных устройств и выбора оптимального температурного режима;

• по организации многозонной сушки с различными температурными режимами и рекуперацией тепла отходящего теплоносителя;

• по организации технологической схемы, составленной из нескольких аппаратов.

Практическая значимость

1. Разработан пакет программ для расчёта конструкционных характеристик различных типов сушильного оборудования, параметров ведения процесса, энергозатрат и эффективности энергопотребления.

2. На основе предлагаемой методики определения энергетической эффективности с помощью динамических критериев проанализирован ряд примеров по сушке каучука ДССК-65 (многотоннажное производство) и даны рекомендации по оптимизации параметров ведения процесса, рекуперации тепла; предложены варианты по организации схем сушки с использованием различного оборудования.

3. Показана пригодность динамических критериев для выбора сушильного оборудования на примере анализа сушки маннитола и некоторых типов пигментных красителей.

4. Разработанные модели могут быть включены в качестве расчётного блока в сложные программные продукты и интеллектуально- информационные системы, такие как DRYINF, ChemCad, Aspen.

Апробация работы. Результаты работы были представлены на следующих конференциях: Международных конференциях молодых ученых по химии и химической технологии «МКХТ-2001», «МКХТ-2002», «МКХТ-2003»; Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях», Тамбов, 2002 г.; 13-й Международном симпозиуме по сушке (IDS'2002), Пекин, Китай, 2002 г.; 27-ой Международном симпозиуме (АСНЕМА), Франкфурт-на-Майне, Германия, 2003 г.; 2-ой Северной конференции по сушке, Копенгаген, Дания, 2003 г.; XVI Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях», Санкт-Петербург, 2003 г.; 16-ом Международном конгрессе по химическим и инженерным процессам (CHISA'2004), Прага, Чехия, 2004 г.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 15 печатных

работ.

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, 4

глав, заключения, списка литературы и приложения; содержит_страниц

основного текста,_рисунков,_таблиц, списка литературы из_

наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность проблемы, поставлена цель работы, обоснован подход к решению проблемы.

В первой главе приведены основные принципы энергосберегающей технологии сушки, способы энергосбережения в сушильных установках в зависимости от способа сушки и свойств высушиваемого материала. Приведена классификация способов рекуперации тепла отработанного сушильного агента.

Представлен обзор работ в области оценки эффективности энергопотребления в сушильном оборудовании и методов по повышению эффективности сушильного оборудования. Дана классификация показателей эффективности сушильной установки. Приведён обзор методов анализа и расчета энергетических показателей сушильных установок. Сделан вывод о необходимости введения динамических критериев эффективности сушильного оборудования.

Проведён обзор программных продуктов в области расчёта, оценки эффективности и моделирования сушильных установок.

В соответствии с целью работы и на основании выводов, сделанных в результате анализа литературы, была сформулирована постановка задачи исследования и намечены этапы её решения. На основании существующих проблем предложена общая стратегия разработки системы оценки эффективности энергопотребления сушильного оборудования.

Вторая глава посвящена методологии приближенного расчёта энергопотребления различных типов сушильного оборудования. На рисунке 1 представлен алгоритм расчёта, состоящий из блока материально - теплового баланса, блока энергозатрат калорифера, который связан со справочником потерь энергии, блоков расчёта гидродинамического сопротивления, энергозатрат вентилятора и дополнительных устройств.

Последовательный расчет блоков и суммирование энергозатрат позволяет определить общее энергопотребление. Первые два блока являются общими для всех типов сушильного оборудования. Третий, четвёртый и пятый блоки уникальны для каждого типа сушильного оборудования. В них заложены особенности устройства, математические модели потоков и другие характеристики конкретного типа сушильного оборудования.

Информация, требуемая для функционирования системы, размещена в базе данных.

Рис 1 Алгоритм расчета энергопотребления сушильного оборудования

Информация делится на три основных группы: физико-химические константы, алгоритмы расчёта гидродинамики сушильной установки, алгоритмы расчёта энергозатрат дополнительных устройств.

Программное обеспечение разработано в среде Delphi в соответствии с модульным принципом, что позволяет её дальнейшее расширение.

Разработана компьютерная система для расчётов 11 типов сушильного оборудования (полочная сушилка, барабанная, барабанная с гранулированием, ленточная одноярусная, сушилка фонтанирующего слоя, петлевая, псевдоожиженного слоя, пневматическая, пневматическая с измельчением, циклонная, спиральная). Система предназначена для инженерного расчёта сушильного оборудования и его энергопотребления. На рисунке 2 показан интерфейс системы. На рисунке 3 показано использование блоков системы для расчета конкретных типов сушильного оборудования.

Рис. 2. Пример интерфейса системы

Рис 3 Использование блоков расчета сушильного оборудования для расчета конкретных типов сушильного оборудования

В третьей главе вводятся динамические критерии эффективности и рассматривается возможность их применения для оценки эффективности использования энергии в сушильном оборудовании.

Динамическая энергетическая эффективность определяется как: энергия, затрачиваемая на испарение влаги, на момент времени г вся подводимая энергия на момент времени т

Интегрирование критерия по всему времени сушки или по длине

сушильной установки (1пш) позволяет получить общую энергетическую эффект ивность:

где Ер - общая энергетическая эффективность, б/р; т - время, с; /-длина, м.

Общая энергетическая эффективность является параметром, близким к понятию КПД, однако, данный критерий позволяет более точно определить эффективность энергетического процесса.

Энергетическая эффективность отражает лишь степень использования подводимой энергии. Для более полной картины вводится еще один динамический критерий - эффективность сушки, который отражает, насколько легко удаляется влага при выбранном способе сушки, и определяется как: энергия, затрачиваемая на испарение влаги, на момент времени т (вся подводимая энергия минус тепчо, уходящее с суипшьныи агентом?

]£1>(Т Нт

Еп =

1ПЛХ

\е0(1)<И

где Е/) - общая эффективность сушки, б/р.

В данной главе была исследована возможность применения вышеуказанных показателей эффективности при анализе энергопотребления сушилок и выборе сушильного оборудования. Динамические критерии эффективности для конвективной сушки рассчитывались по формулам:

Ат * г

Лт*г

Сса(^вход 'ос) ^самоход *ос) ^са*^ссМеых Кс)

где - количество испаренной влаги за интервал времени кг/ч;

г - удельная теплота парообразования, кДж/кг; Gca- расход сушильного агента,

кг/ч; Сса- теплоемкость сушильного агента, кДж/кг-К; ^

ВХОД! ЬВЫХ>

температура

входящего, температура выходящего сушильного агента и температура окружающей среды соответственно, С.

Далее, для демонстрации работы динамических критериев

эффективности была проведена оптимизация сушки каучука ДССК-65 в ленточной сушилке, представленной на рисунке 4.

Рис 4. Схема ленточной сушилки

На рисунке 5 представлены графики, отражающие процесс выбора энергоэффективного режима работы ленточной сушильной установки с помощью динамических критериев эффективности.

01 2345678

б) Длина м

0 1 2 3 4 5 6 7 8

в) Длина м

Рис 5 Зависимость динамических критериев эффективности от времени сушки при условиях а) температура сушильного агента во всех четырех секциях сушилки постоянна и равна 100°С, ворошители не работают б) температура СУШИЛЬНОГО агента во всех четырех секциях сушилки постоянна и равна 100°С, материал перемешивается в) температура сушильного агента в третьей секции - 90°С, в четвертой - 70°С, материал перемешивается

Из анализа графиков видно, что средняя эффективность сушки для последнего случая составила -55%, что на 20% больше, чем в начальном варианте

Далее рассматривается сушка каучука ДССК-65 в сушилке фонтанирующего слоя.

Динамические критерии также были применены для анализа таких современных сушильных установок как сублимационная и микроволновая сушилки Формулы для расчёта приведены ниже.

Динамический критерий энергетической эффективности для сублимационной сушилки:

1 * с Г* _ / Л '

са са ^ вход ос '

где - теплота сублимации льда, кДж/кг.

Динамический критерий энергетической микроволновой сушилки:

А т*г

эффективности для

' АIV '

где W- мощность излучения, Вт.

Рис 6. Сравнение различных режимов работы микроволновой сушилки

На рисунке 6 представлен процесс сравнения различных режимов работы микроволновой сушилки с помощью динамических критериев.

В четвёртой главе рассматривается применение разработанной методики для энергосбережения в процессе сушки путём выбора энергоэффективного типа установки (на примере пигментных красителей); создания комбинированных технологических схем сушильных установок (на примере сушки каучука ДССК-65); а также организации производственного процесса с минимальными затратами энергии (на примере рекуперации тепла сушильных установок). Данные расчеты показывают целесообразность использования динамических критериев для повышения эффективности энергопотребления сушильных установок в химической промышленности.

Разработанная методика применима как для рассмотрения различных вариантов оборудования для сушки химических продуктов и оптимизации режимов работы сушильных установок, так и для комбинации установок с точки зрения минимизации энергозатрат и создания энергоэффективного производства в целом.

На основании данной методики выданы рекомендации о режимах работы сушильной установки для предприятия ООО «СОВТЕХ».

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1.Для оценки эффективности энергопотребления сушильного оборудования предложены динамические критерии, позволяющие с высокой точностью определять оптимальность энергопотребления в любой точке аппарата во времени или пространстве.

2. Развит интегральный подход к построению математических моделей, базирующихся на соединении математического описания, баз данных и экспертных систем, на основе которого были созданы алгоритмы и комплекс программ расчета различных типов сушильного оборудования.

3. Создана методика оценки эффективности энергопотребления сушильного оборудования, соединяющая в себе упрощенный расчёт на основе

графического метода определения параметров сушильного агента и точный расчёт на основе динамических критериев энергетической эффективности.

4. Проведён анализ эффективности энергопотребления сушки каучука ДССК-65 (многотоннажное производство) и сделаны рекомендации по оптимизации параметров ведения процесса, конструкционным особенностям, по утилизации и рекуперации тепла, предложена организация схем сушки с использованием различного оборудования.

5. Показана пригодность динамических критериев для выбора сушильного оборудования на примере анализа сушки маннитола и некоторых типов пигментных красителей.

6. Разработанные модели могут быть включены в качестве расчётного блока в сложные программные продукты и интеллектуально- информационные системы, такие как DRYINF, ChemCad, Aspen.

7. Внедрён комплекс программ для расчёта процесса сушки каучука СБС-40МРК, и выданы рекомендации о режимах работы сушильной установки для воронежского предприятия ООО «СОВТЕХ».

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ

1 Меньшутина НВ, Войновскип А А, Муханов НН, Пучков М Н Программа расчета энергетических затрат сушильного оборудования для выбора оптимальной технологии процесса сушки // Международная конференция молодых ученых по химии и химической технологии «МКХТ-2001», РХТУ им Д И.Менделеева. -Москва, 2001. -С. 57-58.

2 Корнеева АЕ, Пучков МН, Войновский А А, Менъшутина НВ Моделирование процесса сушки вымораживанием в распылительной сушилке // Сб. трудов XV-Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях». -Тамбов, 2002. -Т. 10, -С.49.

3 Menshutina NV, Puchkov MN, Goncharova SV, Voynovskiy A A Improvement of Information System "Dryinf // Report "13th International Drying Symposium (IDS'2002)". -Beijing, 2002. -vol. A, -P. 434-439.

4. Корнеева АЕ, Пучков МП, Войновский А.А, Меньшутина НВ Моделирование процесса сушки вымораживанием в сушилке псевдоожиженного слоя // Международная конференция молодых ученых по химии и химической технологии «МКХТ-2002» РХТУ им Д.И. Менделеева.- Москва, 2002. -С. 42-44.

5 Korneeva АЕ, Puchkov MN, Voynovskiy AA, Memhutina NV, Leuenberger H Modelling of freeze drying in fluidized bed dryer // 27th International Exhibition-Congress on Chemical Engineering, Environmental Protection, and Biotechnology (ACHEMA-2003). -Frankfort am Main, 2003. -P. 37.

6. Memhutina NV, Kudra T, Voynovskiy A A, Goncharova SV Drying process selection with minimal energy consumption // 27th International Exhibition-Congress on Chemical Engineering, Environmental Protection, and Biotechnology (ACHEMA-2003). -Frankfort am Main, 2003. -P. 89.

7. Memhutina NV, Goncharova SV, Voynovskiy AA, Kudra T, Gordienko MG Calculation of drying equipment energy consumption // 2nd Nordic Drying Conference. -Copenhagen, 2003. -P. 60.

8 Меиьшутина НЕ, Корнеева АЕ, Войновский А А Моделирование процесса сушки вымораживанием в аппарате с активной гидродинамикой // Сб трудов XVI Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях». -Санкт-Петербург, 2003. -С. 191.

9. Меиьшутина НВ, Войновский A A Internet - портал по энергосбережению в области сушки // Сб. трудов XVI Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях». -Санкт-Петербург, 2003. -С ПО.

10. Меньшутина Н В, Еськин Д В, Голованов А А, Войновский А А Система баз данных по анализу энергосбережения процессов сушки // Международная конференция молодых ученых по химии и химической технологии «МКХТ-2003» РХТУ им. Д И.Менделеева -Москва, 2003. -С.79-81

11. Корнеева АЕ, Пучков МИ, Войновский АА, Леуненбергер Г, Меиьшутина Н В Моделирование процесса сушки вымораживанием в сушилке псевдоожиженного слоя // «Известия высших учебных заведений». -Иваново,

2004 Т47,-№3 -€50-54

12 Войновскгш А А Челноков В В Меньшутина НВ Методика оценки энергопотребления сушичьного оборудования // «Известия высших учебных заведений» -Иваново, 2004 -Т 47, -№3 -С 46-50

13 Menshutma NV Gordwnko MG Voynovshy A A Kudra T A dynamic analysis of drying energy consumption // 16lh International Congress of Chemical and Process Engineering CHISA'2004 -Prague, 2004 -P 1386

14 Menshutma NV Go'dxenkoMG Voynovshy A A Kudra T Calculation of drying equipment energy consumption // Drvmg Technology -2004 -Vol 22,

№10,-P 2282-2290

15 Меньшутина НВ Гордиенко МГ Войновский A A Kudra T Динамические критерии для оценки эффективности энергопотребления сушильного оборудования // «Теоретические основы химической технологии» -2005 -Т39,-№2 -С 1-5

Заказ 3 3._Объем 1,0 и л_Тираж 100 экз

Издательский центр РХГУ им. Д. И. Менделеева

'1 ff Л

Ir

Оглавление автор диссертации — кандидата технических наук Войновский, Алексей Александрович

Содержание.

Введение.

Глава 1. Литературный обзор.

1.1. Основные подходы к энергосбережению в сушке.

1.2. Существующие методы оценки эффективности энергопотребления в сушильном оборудовании.

1.3. Программные продукты в области сушки.

Постановка задачи исследования.

Глава 2. Упрощенный метод расчёта эффективности энергопотребления сушилок.

2.1. Алгоритм расчёта энергопотребления сушильного оборудования. полочная сушилка.

2.2. Примеры использования упрощенного метода расчета.

2.2.1. Расчет сушилок с псевдоожиженным слоем.

2.2.2. Расчет пневматической трубы-сушилки.

Выводы.

Глава 3. Точный метод расчета эффективности сушилок.

3.1. Метод расчета эффективности сушилок с использованием динамических критериев эффективности.

3.2. Примеры использования точного метода расчета.

3.2.1. Расчёт эффективности сушки каучука ДССК- 65 в ленточной сушилке в непрерывном режиме.

3.2.1.1. Модель процесса сушки в ленточной сушилке.

3.2.1.2. Анализ эффективности процесса сушки по длине аппарата и способы интенсификации процесса.

3.2.2. Расчёт и анализ эффективности сушки каучука ДССК-65 в периодическом режиме в сушилке фонтанирующего слоя.

3.3. Использование динамических критериев эффективности для сравнения способов сушки.

3.3.1. Сушка раствора маннитола в сублимационной сушилке.

3.3.2. Сушка лактозы и сравнение микроволновой вакуумной сушилки и микроволновой сушилки.

Выводы.

Глава 4. Примеры повышения эффективности работы сушильного оборудования.

4.1. Выбор оптимального типа установки (на примере пигментных красителей).

4.2. Сушка каучука ДССК-65 комбинированным способом.

4.3. Организация производственного процесса с минимальными затратами энергии.

4.3.1. Одностадийная схема рекуперации тепла.

4.3.2. Двухстадийная схема рекуперации тепла.

Выводы.

Введение 2005 год, диссертация по химической технологии, Войновский, Алексей Александрович

Процесс сушки является одним из наиболее интересных процессов химической технологии. Этот процесс лежит в основе многих современных методов нанесения покрытий, получения композитных материалов и лекарственных препаратов. В свою очередь, сушка — очень энергоемкий процесс. Большое количество энергии расходуется не только на удаление влаги из высушиваемого материала, включающее в себя иногда весьма значительные затраты на подготовку и подачу материала в сушильный аппарат, но и на очистку рабочих сред процесса. Поэтому большое значение имеет разработка оптимальной технологии процесса сушки, что позволит повысить качество продукта, сократить продолжительность процесса, сберечь материальные и энергоресурсы, решить проблемы экологии.

Проблема выбора наименее энергоемкого способа сушки на основании экспериментальных исследований с учетом требований к конечным характеристикам материала, технологии производства, а также вопросов охраны труда и экологической защиты окружающей среды является плохо определенной, трудно поддающейся формализации задачей, связанной во многом не с количественными, а с качественными оценками применения того или иного альтернативного варианта. Большое число фактов, влияющих на выбор способа сушки, и огромное разнообразие использующейся в производстве сушильной техники затрудняют процесс проектирования новых сушильных технологий. В связи с этим возникает проблема разработки эффективных критериев сравнительной оценки энергоемкости альтернативных вариантов как на стадии проектирования аппарата, так и на стадии составления технологической схемы с целью выявления наиболее эффективного способа сушки с точки зрения минимальных энергозатрат.

В связи с вышесказанным актуальной задачей является разработка современного программного обеспечения, позволяющего рассчитать сушильное оборудование, провести анализ эффективности работы аппарата, определить наименее эффективные участки, оценить влияние на процесс сушки режима (температуры, скорости сушильного агента и т.д.), установки дополнительного оборудования и изменения конструкции аппарата (секционирование аппарата, установка ворошителей и т.д.), а также позволяющего при помощи критериев выбрать способ сушки, соответствующий минимальным энергозатратам. Такое программное обеспечение будет способствовать ускорению темпов проектирования технологических процессов, сокращению объемов необходимых экспериментальных исследований и разработке новых экономичных высокоэффективных технологий сушки.

Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка литературы и приложения.

Заключение диссертация на тему "Оценка эффективности энергопотребления сушильного оборудования"

Основные результаты и выводы

1. Для оценки эффективности энергопотребления сушильного оборудования предложены динамические критерии, позволяющие с высокой точностью определять оптимальность энергопотребления в любой точке аппарата во времени или пространстве.

2. Развит интегральный подход к построению математических моделей, базирующихся на соединении математического описания, баз данных и экспертных систем, на основе которого были созданы алгоритмы и комплекс программ расчета различных типов сушильного оборудования.

3. Создана методика оценки эффективности энергопотребления сушильного оборудования, соединяющая в себе упрощенный расчёт на основе графического метода определения параметров сушильного агента и точный расчёт на основе динамических критериев энергетической эффективности.

4. Проведён анализ эффективности энергопотребления сушки каучука ДССК-65 (многотоннажное производство) и сделаны рекомендации по оптимизации параметров ведения процесса, конструкционным особенностям, по утилизации и рекуперации тепла, предложена организация схем сушки с использованием различного оборудования.

5. Показана пригодность динамических критериев для выбора сушильного оборудования на примере анализа сушки маннитола и некоторых типов пигментных красителей.

6. Разработанные модели могут быть включены в качестве расчётного блока в сложные программные продукты и интеллектуально-информационные системы, такие как DRYINF, ChemCad, Aspen.

7. Внедрён комплекс программ для расчёта процесса сушки каучука СБС-40МРК, и выданы рекомендации о режимах работы сушильной установки для воронежского предприятия ООО «СОВТЕХ».

Библиография Войновский, Алексей Александрович, диссертация по теме Процессы и аппараты химической технологии

1. Лыков A.B. Теория сушки. —М.: Энергия, 1968. — 472 с.

2. Данилов О.Л., Леончик Б.И. Экономия энергии при тепловой сушке. -М.: Энегроатомиздат, 1986. 136 с.

3. Сажин Б.С. Основы техники сушки. -М.: Химия, 1984. -320 с.

4. Лебедев ПД. Расчет и проектирование сушильных установок — М.: Госэнергоиздат, 1963.-320 с.

5. Кафаров В.В., Мешалкин В.П. Анализ и синтез химико-технологических систем. -М.: Химия, 1991. 432 с.

6. Лыков М.В. Сушка в химической промышленности. — М.: Химия, 1970.-429 с.

7. Гинзбург A.C. Расчет и проектирование сушильных установок пищевой промышленности. М.: Агропромиздат, 1985. — 336 с.

8. Плановский А.Н., Муштаев В.И., Ульянов В.М. Сушка дисперсных материалов в химической промышленности. — М.: Химия, 1979. -288 с.

9. Энергетическая стратегия России до 2020г. Федеральная целевая программа. -М. 2001.

10. Кафаров В.В., Глебов М.Б. Математическое моделирование основных процессов химических производств. М.: Высшая школа, 1991. — 400 с.

11. Кафаров В.В. Методы кибернетики в химии и химической технологии. — М.: Химия, 1976. 464 с.

12. Интенсификация сушильно-термических процессов: Сборник научных трудов. Минск.: ИТМО, 1986. - С. 23-176.

13. Кафаров В.В., Дорохов И.Н. Системный анализ процессов химической технологии. Основы стратегии. М.: Наука, 1976 — 298 с.

14. Бояринов А. И., Кафаров В.В. Методы оптимизации в химической технологии. — М., 1975. — 576 с.

15. Кафаров В.В., Дорохов И.Н., Кольцова Э.М. Системный анализ процессов химической технологии. Энтропийный и вариационный методы неравновесной термодинамики в задачах химической технологии. — М.: Наука, 1988.-367 с.

16. Романков П.Г., Рагиковская Н.Б. Сушка во взвешенном состоянии. JL: Химия, 1979. - 270 с.

17. Романков П.Г., Рашковская Н.Б. Сушка во взвешенном слое. — Л.: Химия, 1968.-272 с.

18. Сушильные аппараты: Каталог-справочник. — М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1975. 64 с.

19. Мухленова И.П., Сажина Б.С., Фролова В.Ф. Расчеты аппаратов кипящего слоя: Справочник.— JL: Химия, 1986. — 352 с.

20. Данилов O.JI. Нетрадиционный метод энергосбережения в сушильных установках. //1-я международная конференция «Современные энергосберегающие тепловые технологии» (СЭТТ-2002). -2002. т.4 -С.116-123.

21. Данилов О.Л. Научно-технические основы интенсификации сушки и энергосбережения в сушильных установках. Автореф. дис. д.т.н. наук. Моск. акад. хим. машиностроения. -М., 1996.-39 с.

22. Шувалов С.Ю. Энерго- и ресурсосбережение путём направленного воздействия на неравномерность теплогидродинамического режима при сушке дисперсных и диспергированных материалов. Кандидатская диссертация. -М., 2002.-193 с.

23. Систер В.Г., Мугитаев В.И., Тимонин A.C. Экология и техника сушки дисперсных материалов. — Калуга.: Изд. Н.Бочкарёвой, 1999. — 670 с.

24. Шевцов A.A. Развитие научных основ энергосбережения в процессах сушки пищевого растительного сырья: теория, техника, способы производства и управления. Дис. д.т.н. -Воронеж, 1999. -496 с.

25. Серов P.A. Оптимизация энергосбережения в конвективных сушильных установках с рециркуляцией и рекуперацией тепла сушильного агента. Автореф. дис. к.т.н. МЭИ. -М., 1992. -20 с.

26. Кей Р.Б. Введение в технологию промышленной сушки. Мн.: Наука и техника. 1983.—262 с.

27. Шкляр В.Я. Повышение энергетической эффективности и разработка метода расчета конвективной сушки шелковых тканей. 1989, — 15с.

28. Остриков А.Н. Развитие научных основ и разработка способов тепловой обработки пищевого растительного сырья с использованием перегретого пара. Дис. д.т.н. - Воронеж, 1993. - 357 с.

29. Закиров Д.В., Головин Б.Н., Старцева А.П. Концепция энергосбережения и экологизации промышленных предприятий // Теплоэнергетика. 1997. — №11. — С. 22-24.

30. Романков П.Г., Рашковская Н.Б. Сушка во взвешенном состоянии // 3-е изд., перераб. и доп. Л.: Химия, 1979. - 272 с.

31. Tamawski W.Z., Mitera J., Borows P., Klepaczka M.A. Energy analysis on use of air and superheated steam as drying media. //Drying technology, —№1. -P. 1733.

32. Сажин Б.С., Сажин В.Б. Научные основы техники сушки. — М: Наука, 1997.-448 с.

33. Менъшутина Н.В. Разработка и интенсификация технологий сушки синтетического каучука на основе математического моделирования. Дис. д.т.н. - Москва, 1998. - 438 с.

34. Biguang Z, Guangqing H., Jainmin С., Songlin Y. A study drying lumber with solar energy. // IDS-2000.

35. Промышленные тепловые насосы. — М.: Энергоатомиздат., 1989.- 128 с.

36. Mujumdar A.S. Handbook of industrial drying. Second edition. — New York: Marcel Dekker Inc., 1995.

37. Остриков A.H., Кр'етов И.Т., Шевцов A.A., Добромиров B.E. Энергосберегающие технологии и оборудование для сушки пищевого сырья. Воронеж.: ВГТА, 1998. - 344 с.

38. Strommen Ingvald, Trygve М. Eikevik, Odilio Alves-Filho, Kristin Syverud. Heat pump drying of sulphite and sulphite cellulose. //Report "14 th International Drying Symposium (IDS'2004) -Brazil, 2004. -V. B, -P. 12251232.

39. Chua K.J., Chou S.K., Ho J.C., Hawlader M.N. Heat Pump Drying: Recent Development and Future Trends. //Novel developments in Heat Pump Drying Technologies and Advanced Applications. -Sintef, 2002. -P. 57-96

40. Kudra Т., Mujumdar A.S. Advanced drying technologies. — New York.: Marcel Dekker, 2002. 460 c.

41. Рей Д.А. Экономия энергии в промышленности. —М.: Энергоатомиздат, 1983. 240 с.

42. Рашковская Н.Б., Озерова Н.В., Кушкова АД., Осинский В.П. Оценка методов расчета труб-сушилок // — Хим. пром-сть, 1983, № 3. — с. 178-180.

43. Dolinsky A.A. Discrete-pulse technologies and equipment for preparation of solutions and pastes prior to drying. IDS-2000.

44. Mujumdar A.S. Handbook of industrial drying. -1987. -948 p.

45. Коновальцев С.И. Оптимизация неравновесного тепломассообмена- нетрадиционный метод энерго- и ресурсосбережения. //Автореф. дис. док. техн. наук. —Москва, 1999.—40 с.

46. Горштейн А.Е. Научные основы совершенствования ряда технологических процессов с использованием фонтанирующего слоя: Автореф. дис. д-ра технич. наук. — Д., 1982. 37 с.

47. Коновальцев С.И. Энерго- и ресурсосберегающая оптимизация неравномерного тепломассообмена в сушильных установках //Проблемы энергетики. — 1999. -№9-10.

48. Голубев Л.Г., Сажин Б.С., Валашек Е.Р. Сушка в химико-фармацевтической промышленности. — М.: Медицина, 1978. — 272 с.

49. Голубев Л.Г.Н В кн. Тепломассообмен — ММФ. Минск, ИТМО, 1988.-С. 71-182.

50. Сушильные аппараты и установки: Каталог // ВНИиКИХМ. -М.:1972. -67 с.

51. Кафаров В.В., Ветохин В.Н. Основы автоматизированного проектирования химических производств. — М.: Наука, 1987. — 623 с.

52. Ребиндер П.А. II В кн.: Всесоюзное научно—техническое совещание по интенсификации процессов сушки. — М.: Профиздат, 1958. -14 с.

53. Амин С. А. Исследование энергетических показателей и разработка энергосберегающей технологии сушки плодов. //Автореф. дис. к.т.н. -Ташкент, 1999. -21 с.

54. Сажин Б.С., Миклин Ю.А. Технологический расчет аэрофонтанных установок для сушки сыпучих материалов. ХимПром., 1962, -№И. -С.39-42.

55. Сажин Б.С., Булеков А.П. Эксергетический анализ в химической технологии. -М.: Химия, 1992. —205 с.

56. Menshutina N. V., Kudra Т., Computer aided drying technologies. // Drying Technology. 2001 - Vol. 19. -No. 8. -P. 1825-1850.

57. Van't Land C.M. Industrial drying equipment. -New York: Marcel Dekker Inc., 1991.

58. Майков В.П. Энтропийные методы моделирования технологических процессов. 1982. -86 с.

59. Бодров В.И., Дворецкий С.И., Дворецкий Д.С. Оптимальное проектирование энерго- и ресурсосберегающих процессов и аппаратов химической технологии. // "Теоретические основы химической технологии". 1997.-№5, -С. 546.

60. Baker, C.G.J., Lababidi, H.M.S. Developments in computer-aided dryer selection. // Drying Technology. 2001. -V. 19. -No. 8. -P. 1851-1874.

61. Matasov A., Menshutina N., Kudra T. Information system for the selection of dryer. // Drying'98 — Proceedings of the 11th International Drying Symposium <IDS'98>. -Greece, 1998. -V.A. -P.624-629.

62. Kemp I.C., Hallas N.J., Oakley D.E. Developments in ASPEN technology drying software. I I Report "14 A International Drying Symposium (IDS'2004) ". -Brazil, 2004. -V. В. -P.767-774.

63. Kemp I.C., Oakley D.E. Modelling of particulate drying in theory and practice. // Drying Technology. 2002. -V. 20. -No. 9 -P. 1699-1750.

64. Gordeev L.S., Matasov A.V., Puchkov M.N., Menshutina N.V. Artificial intelligent systems of drying process for design and control. Report "Process Control <RIP-96>". -Pardubice, 1996. -V.l. -P. 99-102.

65. Матасов А.В., Пучков М.Н., Меныиутина Н.В. Экспертная система по проектированию сушильного оборудования. // Тезисы докладов на X Международной конференции молодых ученых по химии и химической технологии <МКХТ-96>. Москва:. РХТУ, 1996. С. 27.

66. Menshutina N., Matasov A., Puchkov M. Expert system for selection and control of drying equipment. // The Second Asian Control Conference <ASCC'97>. -Korea, 1997.

67. Kudra T. Software review: WINMETRIC V.3.0 // A Complete reference program for drying scientists and engineers, Drying Technology. — V. 14, -№3&4. 1996. - P. 951-953.

68. Менъшутина Н.В., Никулина Е.А., Сутырин Д.А., Матасов А.А. Математическое моделирование структурообразования частиц модифицированных порошков каучуков в процессе распылительной сушки.

69. Тезисы докладов Международной конференции <NewTec-96>, -Москва, 1996.-С. 57-59.

70. Lu M.D., Motard R.L. Computer-Aided Total Flowsheets Synthesis //Сотр. and Chem. Engng. -1985. -V. 9. -N 5. -P. 431-445.

71. Chow dhurry J. Expert System Gear for Process Synthesis Jobs //Chem. Eng. N.-Y.: 1985. -V. 92. -N 17. -P. 17-23.

72. Cook E.M., DRYER // 3-Dryer calculations. Drying Technology. -V. 9, N5. 199. - P. 1337-1339.

73. Менъшутина H.B., Гордеев JI.С. Современные подходы к проблеме моделирования процессов сушки. // Труды V Международной конференции «Методы кибернетики ХТП (КХТП-У-99)». -М., 1999. — С.146-152.

74. Kiranoudis С. Т., Maroulis L.B., Marinous-Kouris D. An Integrated Computer-Based Dryer Simulator // Computers and Chemical Engineering, 18. -1994.-P. 265-269.

75. COMPUDRY: fluid bed dryer control // Рекламный буклет, Shiri & Алкову Ltd., -Israel, 1997. P.4.

76. Pakowski L., Program for psychrometric and drying computation: dryPAK // Рекламный буклет, TKP OMNIKON, Society of Polish, Consultants, -1996.

77. Менъшутина H.B., Матасов A.B., Пучков M.H. Интеллектуальная экспертная система по выбору сушильного оборудования. Тезисы докладов Международной конференции "Математические методы в химии и химической технологии <ММХ—10>", — Тула, 1996.-С. 107.

78. Пучков М.Н., Матасов А.В., Меншутина Н.В. Система "Drylnf'. // Международный научный семинар "Компьютерные информационные технологии для создания экологически чистых производств". Тезисы докладов, -Москва, 2000. -С. 17.

79. Russo V.F., Peskin R.L. Knowledge-based Systems for the Engineer // Chem. Eng. Progr. -1987. -V. 83. -N 9. -P. 38-43.

80. Zbicinski /., Strumillo P., Kaminski W. Hybrid neural model of thermal drying in a fluidized bed. // European Symposium on Computer aided Process Engineering-6 (ESCAPE-6). -Greece, 1996. -V. 20. -P.695-700.

81. Kikwood R.L., Locke M.H., Douglas J.M. A Prototype Expert System for Synthetising of Chemical Process Flowsheets // Сотр. and Chem. Engng. -1988. -V. 12. -N 3. -P. 329-343.

82. Garnavi L., Kasiri N., Hashemabadi S.H. Computer simulation oftV»fludized bed dryer with bubble size variation. // Report 14 International Drying Symposium (IDS'2004)". -Brazil, 2004. -V. A, -P. 405-413.

83. Kiranoudis C.K., Maroulis Z.B., Marinos-Kouris D. Modeling and optimization of fluidized bed and rotary dryers. //Drying technology —V.15 -P. 735.

84. Anderson J.D. Computational Fluid Dynamics: The Basics with Applications. // McGrawHill. -New York, 1995.

85. FLUENT 6.1, Users guide, -Lebanon NH:Fluent Inc., -2003.

86. Fluent Software Training, Advanced Turbulence, -2002.

87. Harvie D.J.E., Langrish T.A.G., Fletcher D.F. A computational fluid dynamics study of a tall-form spray dryer. //Trans IChemE., —2002. V.80C. P. 163-175.

88. Joshi J.В., Remade V.V. Computational fluid dynamics for designing process equipment: expectation, current status, and path forward. // Ind. Eng. Chem. Res. -2003. -V.42. -P.l 115-1128.

89. Marschall K.J., Mleczko L. CFD modeling of an internally circulating fluidized-bed reactor. // Chem. Eng. Sci. -1999. -V.54 -P. 20852093.

90. Szafran R.G., Kmiec A. Ludwig W. CFD modeling of spouted bed dryer. // 10 Drying Symposium, -Lodz, 2003. -P.55-56.

91. Меньшутина H.B., Челноков В.В., Цуканов В.А. и др. Анализ, хранение и обработка информации в химической технологии. -Калуга: Изд. Н.Ф. Бочкарёвой, 2003. -282 с.

92. Шаталов В.П и др. II В кн.: Синтетический каучук / Под ред. И.В. Гармонова. -JL: Химия, 1983. С. 270-282.

93. Кирпичников П.А., Аверко—Антонович JI.A. Химия и технология СК. -Л.: Химия, 1987, -424 с.

94. Горштейн А.Е., Мухленов И.П. Критическая скорость газа, соответствующая началу фонтанирования // Ж. прикл. химии, 1964. — Т.37, №9.-с. 1887-1893.

95. Элъперин И.Л., Левенталъ Л.И., Тамарин А.И. Гидродинамика фонтанирующего слоя в конических аппаратах // В кн.: Исследование тепло- и массообмена в технологических процессах и аппаратах. —Минск: Наука и техника, 1966. С. 201-206.

96. Элъперин И.Т., Ефремцев B.C. Исследование межфазового теплообмена в конических аппаратах с фонтанирующим слоем // В кн.: Исследование тепло- и массообмена в технологических процессах и аппаратах. — Минск: Наука и техника, 1966. — с. 192—200.

97. Куцакова В.Е., Романков Н.Г., Рашковская Н.Б. Некоторые кинетические закономерности сушки в фонтанирующем и кипящем слое. // Ж. прикл. химии, 1964. -Т.37, -№ 9. -С. 1972-1975.

98. Сажин Б.С., Чувпило Е.А. Типовые сушилки со взвешенным слоем материала // Обзорн. информ. Сер. ХМ-1. М.: ЦИНТИХимнефтемаш, 1975. - 72 с.

99. Кафаров В.В., Дорохов И.Н., Кольцова Э.М. Системный анализ процессов химической технологии. М.; Наука, 1988. — 368 с.

100. Menshutina N.V., Puchkov M.N., Goncharova S.V., Voynovskiy A.A. Improvement of Information System "Diyinf' // Report "13th International Drying Symposium (IDS'2002)". -Beijing, 2002. -vol. A, -P. 434-439.

101. Menshutina N.V., Goncharova S.V., Voynovskiy A.A., Kudra Т., Gordienko M.G. Calculation of drying equipment energy consumption // 2nd Nordic Drying Conference. -Copenhagen, 2003. -P. 60.

102. Менъшутина Н.В., Войновский A.A. Internet портал по энергосбережению в области сушки // Сб. трудов XVI Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях». — Санкт-Петербург, 2003. -С. 110.

103. Корнеева А.Е., Пучков М.Н., Войновский A.A., Леуненбергер Г., Менъшутина Н.В. Моделирование процесса сушки вымораживанием всушилке псевдоожиженного слоя // «Известия высших учебных заведений». -Иваново, 2004. -Т.47, -№3. -С.50-54.

104. Войновский А.А., Челноков В.В., Менъшутина Н.В. Методика оценки энергопотребления сушильного оборудования // «Известия высших учебных заведений». -Иваново, 2004. -Т.47, —№3. -С. 46-50.

105. Гончарова С.В. Математическое моделирование процессов в ленточной сушилке (на примере каучука ДССК-65 ) Кандидатская диссертация. -М., 1996.-177 с.

106. Krol L.H. II Rubbercon -77. Int. Rubber Conf. Brighton, -London, 1977.

107. Гармонов И.В. Синтетический каучук —JL: Химия, 1983, С.223.

108. Menshutina N.V., Gordienko M.G., Voynovskiy А.А., Kudra Т. A dynamic analysis of drying energy consumption // 16th International Congress of Chemical and Process Engineering CHISA'2004. -Prague, 2004. -P.l386.

109. Menshutina N.V., Gordienko M.G., Voynovskiy A.A., Kudra T. Calculation of drying equipment energy consumption // Drying Technology. -2004. -Vol. 22, -№ 10, -P. 2282-2290.

110. Менъшутина H.B., Гордиенко М.Г., Войновский A.A., Kudra Т. Динамические критерии для оценки эффективности энергопотребления сушильного оборудования // «Теоретические основы химической технологии». -2005. -Т.39, 2. -С. 1-5.

111. Coy С. Гидродинамика многофазных систем. М.:Мир,1971 —536 с.

112. Кольцова Э.М., Кафаров В.В., Гордеев JI.C. Методы синергетики в химии и химической технологии. М.: РХТУ, 1998. - 231 с.

113. McLoughlin С.М, McMinn W.A., Magee T.R. Microwave-vacuum drying of phaemaceutical. "Drying technology", 2003. №21(9),.