автореферат диссертации по , 05.06.02, диссертация на тему:Разработка конструкции сушилки для шпона пониженных толщин

Введение.

Глава I. Состояние вопроса, оОъект и задачи исследования.

1.1. Вопросы возникновения и развития задачи.

1.2. Методы и аппараты, оослуживающие процесс.

1.3. Выбор объекта и направления исследований.

Глава 2. Исследование подобия процессов тепломассопереноса на барабанно-ленточной сушилке, моделирование и постановка задачи.

2.1. Уравнения, описывающие процесс.

2.2. Определение основных числе и критериев подобия процессов.

2.3. Анализ чисел подобия.

2.4. Конкретизация целенаправленности исследований и постановка задачи.

Глава 3. Исследование процессов теплопередачи, связанных с переносом тепла в элементах сушилки и шпоне.

3.1. Тепловой баланс барабанно-ленточной сушилки.

3.2. Анализ теплопроводности транспортирующих лент.

3.3. Анализ теплопереноса во влажном шпоне.

Глава 4. Исследование массопередачи в процессе сушки шпона на барабанно-ленточной сушилке.

4.1. Анализ массопереноса в шпоне.

4.2. Исследование взаимодействия турбулентного пограничного слоя с поверхностью шпона.

4.3. Исследование влияния шероховатости транспортирующих лент на турбулентность в пограничном слое.

-34.4. Составление уравнения массоотдачи шпона в пограничный турбулентный слой.

4.5. Массоотдача шпона.

Глава 5. Исследование динамических, кинематических и геометрических характеристик барабанно-ленточной сушилки.

5.1. Определение предельного радиуса изгиба шпона.

5.2. Анализ сил, действующих на шпон.

Глава б. Экспериментальные исследования тепломассопереноса и методов его интенсификации в процессах сушки.

6.1. Задачи экспериментальных исследований.

6.1.1. План проведения экспериментальных исследований и планирование экспериментов.

6.1.2. Выбор измерительной аппаратуры, ее тарировка и определение точности проведения экспериментов.

6.2. Описание лабораторной экспериментальной установки.

6.3. Методика исследования тепломассопереноса на модельной лабораторной установке.

6.3.1. Выбор и заготовка опытных образцов.

6.3.2. Методика исследования массопереноса в процессе сушки шпона на лабораторной установке.

6.3.3. Методика исследования температурного режима процесса сушки шпона на лабораторной установке.

6.4. Экспериментальные исследования тепломассопереноса на модельной лабораторной установке.

6.4.1. Анализ результатов экспериментальных исследований тепломассопереноса на модельной лабораторной установке.

6.5. Экспериментальные исследования интенсификации процесса тепломассообмена.

6.5.1. Экспериментальная установка.

6.5.2. Методика экспериментального исследования теплообмена.

6.5.2а. Методика исследования динамического пограничного слоя при обтекании пластины газом.

6.5.26. Методика исследования теплового пограничного слоя при обтекании пластины.

6.6. Результаты экспериментального исследования теплообмена.

6.7. Исследования влияния турбулентных характеристик пограничного слоя на интенсивность протекания процессов тепломассообмена.

6.7.1. Методика исследования теплообмена пластины в турбулентном потоке.

6.7.2. Результаты экспериментального исследования теплообмена пластины в турбулентном потоке.

6.8. Анализ результатов экспериментальных исследований интенсификации процесса теплообмена. .,.

6.9. Исследование влияния турбулентных характеристик пограничного слоя на массообмен.

6.10. Внедрение результатов работы в производство.

Глава 7. Обоснование экономической эффективности использования в фанерной промышленности разработанных в диссертации научных предложений.

Главная задача одиннадцатой пятилетки, - отмечалось на ХХУ1 съезде КПСС, - состоит в обеспечении дальнейшего роста благосостояния советских людей на основе устойчивого поступательного развития народного хозяйства, ускорении научно-технического прогресса и перевода экономики на интенсивный путь развития, более рационального использования производственного потенциала страны, всемерной экономии всех видов ресурсов и улучшения качества работы" [ 1 ] .

Решение этих задач требует дальнейшего улучшения деятельности всего народнохозяйственного механизма страны, что нашло свое отражение в провозглашенном на ХХУ1-ом съезде КПСС лозунге: "Экономика должна быть экономной". Исходя из этого, главной проблемой, охватывающей все сферы народного хозяйства, является завершение перехода на преимущественно интенсивный путь развития. Интенсификация экономики, повышение ее эффективности состоит прежде всего в том, чтобы используя в производстве сравнительно меньше ресурсов можно было добиться большего.

Одним из путей решения этой проблемы в деревообрабатывающей промышленности является производство строганого шпона пониженных толщин от 0,4 до 0,8 мм и декоративного лущеного шпона толщиной от 0,2 до 1,0 мм, позволяющего более эффективно использовать лесные ресурсы страны, улучшить качество и снизить материалоемкость продукции. Однако, применение в производстве шпона пониженных толщин затруднено из-за отсутствия специальных сушильных аппаратов.

В настоящее время нет практически такой отрасли промышленности где бы не использовались в той или иной мере.процессы сушки. При этом, сушка является одним из наиболее крупных потребителей энергии (в стране расходуется на сушку около 20% совершенствования сушильной техники и технологии придается особое значение. Очевидно, что крупные сдвиги в этой области возможны только с применением нового оборудования и технологии, основывающихся на последних достижениях науки и техники.

В представленной работе исследованы способы интенсификации тепломассообмена в процессе сушки шпона, определены основные динамические, кинематические и геометрические характеристики сушильного аппарата новой конструкции и их влияние на качество шпона.

Теоретически рассмотрены явления переноса в шпоне в зависимости от его теплофизических характеристик и режимных параметров процесса сушки.

С помощью модельной установки проведены экспериментальные исследования и подтверждены найденные теоретически зависимости. Рассмотрены задачи развития конструктивного оформления технологического процесса сушки в направлении увеличения эффективности, экономичности и уменьшения металлоемкости аппарата при одновременном увеличении его производительности и улучшении качества шпона.

Работа выполнена по тематике кафедры ТЕМ и ГТОД Львовского лесотехнического института и в содружестве с ней. всей вырабатываемой энергии 2 связи с чем вопросам

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основными из комплекса проведенных исследований являются следующие научные результаты:

1. Теоретически и экспериментально обоснованы конструктивные параметры новой сушилки, обеспечивающей высокоинтенсивную и высококачественную сушку шпона пониженных толщин.

2. Установлены зависимости изменения температуры и влажности шпона от геометрических параметров разработанной сушилки и теплофизических свойств шпона на основании дифференциальных уравнений потока тепла и массы.

3. Получена зависимость связи пульсационной составляющей скорости с геометрическими характеристиками шероховатости обтекаемой поверхности.

4. Установлена зависимость коэффициента массообмена в турбулентном пограничном слое от пульсационной составляющей скорости потока и пористости шпона.

5. Экспериментально подтверждено положение о том, что на интенсификацию процесса тепломассообмена существенное влияние оказывают турбулентные характеристики обдувающего потока.

6. Установлено, что обдув сушимого материала потоком воздуха с наведенной турбулентностью позволяет при одинаковых его скоростях интенсифицировать процессы тепломассообмена на 25-30% по сравнению с ненаведенной.

7. Установлено, что при соответствующем подборе турбули-заторов появляется режим течения в пограничном слое, при котором пульсации скорости резко возрастают за счет резонансного взаимодействия.

8. Установлена зависимость распределения температуры в транспортирующих лентах от геометрических характеристик сушилки и пористости лент на основании дифференциального уравнения теплопроводности, составленного для процесса переноса тепла на барабанно-ленточной сушилке.

Анализ полученных научных результатов позволил сформулировать рад практических выводов и рекомендаций при проектировании новых и эксплуатации действующих сушилок. Главные из них:

1. Радиус направляющих вальцов должен выбираться из условий прочности шпона на изгиб и составлять Г с ^ 84 мм.

2. Диапазон рабочих температур сушильных барабанов t-vp должен находиться в пределах 150°.200°С.

3. Выбор радиуса сушильного барабана, угла его обхвата лентами, скорости вращения, количества барабанов и их температурного режима проводить по установленным зависимостям и разработанной методике.

1. Материалы ХХУ1 съезда КПСС. М.: Политиздат, 198I, 265 с.

2. Кремнев O.A. Некоторые проблемы совершенствования сушильных процессов и аппаратов. В кн.: Разработка и внедрение высокоэффективных сушильных установок. УСНТО, АН УССР, Киев, 1978, с. 3-8.

3. Кремнев O.A., Боровский В.Р., Долинский A.A., Скоростная сушка. К.: Изд-во техн.лит. УССР, 1963, 381 с.

4. Серговский П.С. Гидротермическая обработка и консервирование древесины. М.: Лесная промышленность, 1975, 397 с.

5. Исаев С.И., Кожинов И.А., Кофанов В.И. и др. Теория тепломассообмена. М., 1979, 495 с.

6. Лыков A.B. Тепло- и массообмен в процессах сушки. М-Л., 1956, 565 с.

7. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. М.: Гос. изд-во технико-теорет. лит., 1957, 784 с.

8. Бетиов Р., Криминале В. Вопросы гидродинамической устойчивости. М.: Изд-во Мир, 197I, 350 с.

9. Нестеренко A.B. Экспериментальные исследования тепло- и массообмена при испарении жидкости со свободной поверхности. Журнал технической физики АН СССР, т.24 № 4, 1954.

10. Нестеренко A.B. Основы термодинамических расчетов вентиляции и кондиционирования воздуха. М.: Высшая школа, 197I, 453 с.

11. Хинце И.О. Турбулентность. М.: Гос. изд-во физ-мат. литературы, 1963, 680 с.12