автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.03, диссертация на тему:Совершенствование процесса пассивной очистки волокнистого потока в прядильном производстве

На права:: рукописи

Р Г 5 ОД

г1* т ¿333

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПАССИВНОЙ ОЧИСТКИ ВОЛОКНИСТОГО ПОТОКА В ПРЯДИЛЬНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ

Специальность 05.19.03 — Технология текстильных материалов

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Иваново 2000

Работа выполнена в Ивановской государственной текстильной академии.

Научный руководитель-

кандидат технических наук, профессор Зарубин В. М.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Соркин А. П.,

кандидат технических наук, доцент Пигалев Е. Я.

Ведущее предприятие—

ЗАО «Ивсибинвест», г. Фурмансз.

Защита состоится « ./Р.» _ 2000 г.

в часов на заседании диссертационного совета

Д 063.33.01 в Ивановской государственной текстильной академии по адресу: 153000, г. Иваново, пр. Ф. Энгельса, 21.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ивановской государственной текстильной академии.

Автореферат разослан « Л. » 2000 г.

Ученый секретарь диссертационного совета КУЛ ИДА Н. А.

л

-3-

ЛШЮТАДИЯ

Дюоертациошая работа посвящена вопросам совершенствования процесса пассивной очистки волокнистого потока в прядильном производстве.

В работе рассмотрены основы теории процесса сепарации волшзш-стого потока в устройстве пассивной очистки (УПО). Теоретически исследовано влияние угла наклона рабочей грани кшюсника на процесс разделения сорных примесей и волокнистого потока ГЪ лучены многофяктор-ные регрессионные математические модеш эффективности очистки уст-у' ройспюм волокнистого потока, содержания прядомош вагокна в отходах, выделившихся в бункер (УТЮ и УГЮ-М), выхода отходов на устройстве. V Отреяелшы оптимальные параметры устройства

. Разработаны устовия, позволякгаие обеспечить оптимажное взаимодействие всего вохюкшстого потока с колосниковой регпеткой. -

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ, В современных условиях все балыие возрастает роль новых разроосберепзкшгх технологий. В первую очередь эта проблема должна быть решена в наиболее материшюемких отраслях народного хозяйства, к которым относится и текстильная промышленность. Кризис сырья заставляет комплексно подходить к его использованию и повсеместно внедрять безотходную технологию, поэтому за последние год ы в текстильной промышленности значит елшо увеличилась переработка отходов прядильного производства, которые можно использовать для выпуска текстильных изделий.

Внедрение пассивной очистки позволит значительно снизить засоренность вожжнисгого потока перед основной очисткой, что в конечном

результате облегчит наилучшие услэвия работы основного оборудование. Паазшная очистса дает возможность удалять из технологаческих линий пух н пыль, тем самым улучшает экологическую обстановку на производстве.

Актуальность поставленного исследования обуславливается необходимостью повышения эффеглшносги процесса очистки вошкнистого потока Внедрение данной технологии позволит реыппь проб^кму экономии сырья.

Работа выполнена в соответствии с: межвузовской научно-технической программой «Теория и практика разработки отималышх технологических процессов и конструкций в производстве текстильной промышленности» «Текстиль России» (1992. ..1996гг.), грантом 1996г. по фундаментальным исследованиям в области легкой промышленности (тема «Разработка и организация малоотходной, ресурсосберегающей технологии в праднльном производстве») (1997...1998и\), государственной научно-технической программой Росши «Выоокоэффективные технологии социальной сферы» (таи «Разработка техношши переработки отходов текстильного производства с использованием бдачно-модулшой системы проектирования») (1992... 1995гг.) и направлена на создание технологии по переработке отходов прядильного производства.

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ. Цяыо настоящей работы является совершенствование процесса пассивной очистки волокнистого штока во время его традтортирования с одной машины на другую в тех-нодатческой линии.

Для достижения поставленной цели необходимо разрешить следующие задачи:

• провести шишз отечественного и зарубежного оборудования для очистки отходов прядильного производства и выявить тевденции его развития;

• изучить картину раагрсцелеши воздушных потоков в УПО с цепью нахождения его оптимальной конфигурации;

• рассмотреть процесс взаимодействия волокнистого потока с колэснико-вой ранеткой и обосновать применение модерн ютировш той формы колосника в УТЮ;

• провести технологические испытания УГО в производственных условиях;

• определить оптимальные параметры устройства паосивдой очистки с целью повышения эффективности очистки волокнистого штока

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ. Диссертация содержит теоретические и эксперимасгалшьк исследования.

В теорешческих исследованиях применялись методы математического моделирования в частности ротагабелшый центральный композиционный эксперимент и теории огггамшшии. Достоверность георетичесюсх положений подтверждается результатами эксперимегггалышх исслздова-ний.

Экспериментальные исследования проводились в производственных уешвиях с применением современной аппаратуры Для изучения качественного состава продукта использовались приборы ГВЦ АХ-М, а также «ручной разбор». В ходе аэродинамических испытаний для определения распределения скоростей воздушного потока в пневмосистеме использованы: термоанемометр ТА-11 и микроманометр ММН. При производственных и лабораторных исследованиях применялся метод математического планирования экспериментов. Анализ и обработка подученных в результате экспериментов данных проводились с использованием методов регрессионного анализа на ЭВМ

НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Научная новизна диссертационной работы

• теоретически обоснован принщт действия средств очистки сорно-волюкнисхого потока, позволивших разработать УТЮ.

• разработана математическая модель устройства с целью определения его опгималшьк параметров. Разработана технология и дано теоретическое обоснование процесса очистки волокнистой смеси от сорных примесей.

• найдена взаимосвязь между скоростью витания перерабатываемого продукта и углом наклона рабочей грани колосника Ршработана модернизированная форма колосника для конкретного вида отходов.

• разработано новое техножшческое и конструктивное решение по направлению верхних сжхгв сорш-волокшссгош потока в УТЮ в зону колосниковой решетки с делыо повышения очищающей способности устройства

Новизна преддажений подтверждена патентом 2141012 РФ ш изобретение и свидетельством 10402 РФ на полезную модель.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ. В производственных условиях проведены аэродинамические и технолзгкческие исследования устройства пассивной очистки, позволившие найти его огпимальньв технологические параметры.

В результате теоретических к экспериментальных исследований устройства разработаны рекомендации по его использованию, позволяющие максимально раскрыл, его возможности.

На основе базовой конструкции разработаны новые, боже совершенные конструкции, позволившие значителшо повысить технолмичв-ские возможности УГЮ.

РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ. Основные положения дасоертациошюй работы внедрены в проюводство. Устройство пассивной очистки внедрено на АО «Фатекс» г. Иваново в линию для производства валета из отходов прядильного производства и ООО «Тезинкв» г. Щ/я Ив. обл. в линию по переработке отходов № 3 прядильного производства

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Матеутлы диссертационной работы были доложены и получили положительную оценку на:

-71. Международной научно-техюмежой конференции 'Теория и практика разработки оптимальных технолэгнческих процессов и конструкций в текстильном производстве "(Гфогресс 96). Иваново: ИГТА, 1996;

2 ГЬрвой международной зколэгачесзсой конференции ИВГУ. Иваново, 1997;

3. Международной научно-технической конференции 'Теория и практика разработки оптимальных технологических процессов и конструкций в текстильном производстве" (Г|х)греос-97). Иваново: ИГТА, 1997;

4. Международной научно-технической конференции "Современные про&ЕМы текстильной и хкгкой промышленности". Мэсква: РосЗИГЛД 1998;

5. Международной научно-технической конференции "Современные наукоемкие технологии и перспеюншкв материалы текстильной и лапкой промышленности" (Г|х>гресс-98). Иваново: ИГТА, 1998;

6. Мэвдународкой научно-технической конференции «Актуальные проблемы переработки лыса в современных условиях». Кострома КГТУ, 1998;

7. Всероссийской научно-технической конференции «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности». Москва: МГТА,-1998.

ПУБЛИКАЦИИ. По результатам выполненной исследовательской работы опубликовано 12 печатных работ, в том числе получено:

1. Свидетельство на полезную модель 10402 РФ, МЖ Д 01 09^14. Устройство для сепарации сорных примесей из воздушно-волжнистого потока - Опубл. 1999. Вол №7.- 1а

2. Патент 2141012 РФ МПКД 01 <39/08, Д 01 В1У02. Устройство для сепарации сорных примесей го воздушно-вожжнистого потока — Отубд 1999. Беол №31. — 4с.

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертационная работа включает: введение, четыре главы, обшце выводы, список литературы из

-887 наименований, приложения. Работа выполнена на 178 страницах, имеет 75 рисунков II 76 тайшц. В приложениях приведены расчет ожидаемого экономического эффекта от внедрения устройства пассивной очистки в производство, шегы внедрения и охранные документы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована астуалшость проблемы.

В общей характеристике работы отражены: актуальность работы, цель и зааачи исследований, тучная новизна, метод ы и средства исследования и практическая ценность диссертации.

Первая глава посвящена анализу состояния задачи очистки волокнистого потока в прядильном производстве. Проведен анализ существующих отходов текстильного производства и выявлена тенденция к их полной переработке. Изучено технологическое оборудование, применяемое для очистки волокнистого потока. Большая часть аналитического обзора посвящена проблеме пассивной очистки текстильных материадав. Выявлены положительные и отриц ательные стороны пассивной очистки.

Более глубокое рассмотрение процесса пассивной очистки волокнистого штока представляется весьма целесообразным.

Во второй главе рассмотрен процесс сепаращи вошкнистого штока в устройстве пассивной очистки. Цэоведены аэродинамические исяьпа-ния УПО (рис. 1) в производственных уаювиях АО «Фатежс» г. Иваново и ООО «Тезинка» г. Щгя Ивановской обл.

Данная глава содержит технологические испытания устройства пассивной очиспси. Гфиведоны данныг засоренности испытываемого продукта до и после УПО, а также выхода отходов на устройстве и процентного содержания прядомого волокна в отходах Рассмотрена характеристика продукта, поступакхцего и выходящего из устройства Часть этих резуль-

татов представлена в табл. Î. Исследовано влияние раоводш меэду колосниками и угла их наклона на эффективность очистки устройством отходов прядильного производства г„ выход отходов на устройстве У} и процентное содержание прадомого волокна У3 в отходах, выделившихся в бункер УТЮ.

Таблица 1

Показатели ^Характеристика продукта, поступающего в УТЮ Характеристика продукта, выходящего га УТЮ

Крупный сор, % ' 13,54 12,99

Незрелью, битью семена, % 19,03 17,34

Мзлкий оор, % 0,80 0,64

Кожица с волокном, % 0.77 0.77

Чистое волокно, % 65,86 68,26

Сумма пороков, % 34,14 31,74

Получены многофакгорные регрессионньЕ модели (1) вышеперечисленных параметров оптимизации на основании методики планирования экспериментов:

=11332 + 3,6Ц -0,010*2+0,143^ -0,228*^ Г2 =2,04б+0,78&с,+0369да-ОДООчл:г-а083*?-0Д12л|, (1)

Г, =5,024+ 0,082*, + 0Я5*г +0,621*? + 1,674л^

ЕЬмвляш оптимальные значения технологических параметров устройства: разводка межцу колэадакнми (X , = 15 мм), угол наклона галоо-ников (Х,= 14°). Достигнуты следующие наилучшие показатели: эффективность очистки устройством >;=15,52%; масса выделившихся отходов в УТЮ У2 =3,250%; содержание прядомого волокна в отходах, выделившихся в УТЮ, У, =45,65%.

Q ; \ \ N

t 1

ftic. 1. Устройство паасивной очистки

На рис. 1 обозначено:

1 -головка;

2-колосник;

3 - бункер для сора;

4 - пневмопровод

Третья глава диссертации шсзшцена созданию модернизированного устройства пассивной очистки (УГО-М) и его испытаниям.

Рассмотрено взаимодействие кдачка с колосником (рис.2) и получены уравнения зависимости угла наклона рабочей грани колосника от скорости витания перерабагывааюго продукта Уравнение (2) рассматривает процесс движения клочка вогокна вверх по кожснику, a (3) - движение соринки вниз по кашшику.

.2 (sina-pcosa)

g ■■■"■■ ■■■——■'--—— ■■ ■ ■ . i. .... •

,usina-t-cosa

ггг ^ И?Сцс<»а+зша)

Ув > .

сова-ц зша

£тр

Л»

а)

б)

Рис. 2 Схема взаимодействия клочка с колсхииком В формулах (2), (3) и на рис. 2 обозначено:

- аэродинамическая сила; .М-сит реакции;

- сила трения; т$ - сига тяжести;

а- угол накшна рабочей грани колосника; [1 - коэффициент трения волэкна о сталь; й; - скорость воздушного потока; уа-скорость витания частицы

Вышеприведенные теоретические исследования использованы для конструирования модернизированного устройства пассивной очистки. В производственных условиях, устройство целесообразно применять для очистки сильно засоренною хлопкового волокна Петому рассчитан угол наклона рабочей грани колосника для орешка и пуха трепального. Скорость витания орешка трепального кштейлгтея в пределах 4,2.. .6,6 м/с, а

пуха трепального в пределах 3,5.. .4,3 м/с. Скорость транспортирования материал! составляет 10 м/с. Подставляя данные в (2) получим: а >43°.

В результате сделан вывод, что при угле наклона колосника больше чел 43° вьщегкния прядомого волокна в отходы не будет.

Подставив ¡V, =10 м/с и ос =43° в (3), нашли, что сорные примеси,

имеющие скорость витания больше V3 =]Зз9 м/с, будут выпадать в отходы.

В результате анализа результатов теоретических и технологических испытаний разработано и внедрено в производство модернизированное устройство пассивной очистки (УПЗ-М). Проведены аэродинамические испытания устройства в производственных условиях ООО «Тезинка».

В данной главе содержатся технологические испытания модернизированного устройства пассивной очистки Цжведены данные засоренности испытываемого продукта до и после УПО-М, а также процентного содержания прядомош вошкна в отходах и выхода отходов на устройстве. Рассмотрено влияние разводки между колэсяика-ми и угла их наклона на эффективность очистки устройством отходов прядильного производства г„ процентное содержание прядомого волокна Уг в отходах, выделившихся в бункер УПО и выход отходов на устройстве У}. ГЪлучена характеристика продукта, поступающего и выходящего из устройства Часть этих результатов представлена в табл. 2

Получены многофакторные регрессионные модели (4) вышеперечисленных параметров оптимизации на основании методики планирования экспериментов:

=7.498+0.43 Ц —1.109хг -0.583*,.г2 -0.775г,г +0.506г22, }'2 =7.16-2.319*, -2.996х3 + 0.25л,*2 -0.117^ + 1.03*2\ (4)

Г3 = 0.893+0.0489.*, -0.3086*, + 0.0168^.*, -0.2768.^-0.1193л:|

Выявлены оптимальные значения технолэгических параметров устройства' разводка между колосниками (X , = 14 мм), угол наклона колосников (Ха= -13°). Достигнуты следующие наилучшие показатели: :х})фек-тишюсть очистки устройством =11,24%; содержание пряаомого волокна в отходах, выделившихся в УПО-М, у2=б,7%; масса выделившихся отходов в УПОМ У3 =0,883%.

Таблица 2

Показатели ^Характеристика продукта, поступакхцего в УТО-М }&рактсрисшка продукта, выходящего га УГЮ-М

Крупный сор, % 22,23 16,84

Нярелые, бигыа семена, % 22,00 24,14

Мелкий сор, % 1,40 1,23

Кожица с волокном, % 1,67 1,57

Чистое волэкно, % 52,70 56,22

Сумма пороков, % 47,30 43,78

Четвертая глава посвящена совершенствованию процесса очистки волокнистого потока в зоне колосникового рада Рассмотрение процессов, происходящих в устройствах пассивной очистки, показало, что отсутствует взаимодействие верхних слое» волокнистого штока с колосниковой решеткой. В данных устройствах с колэсниковой решеткой взаимодействует только нижний слой волокнистого потока, что не позволяет вьщеяитъ большую часть отходов. Дальнейшие изьккэддая в диссертационной работе направлены на преодоление данного недостатка Быго предтожено два варианта новых конструкций. Первый - это устройство прежней конструк-

цин с внедренным в него активиэатором, позволяющим в большей степени взаимодействовать волокнистому потоку с колосниковой ранеткой (рис.3). Второй - это устройство, имеющее воздуховод, выполненный в вице витка спирали (рис.4). Цясменение устройств новой конструкции позволит значительно повысить эффективность удалгиия сора га волокнистого потока.

Рис. 3. УПО-М с активизатором

На рис. 3 обозначено: 1-пневмопровод;

2 - головка;

3 - усеченный диффузор;

4 - кошашковая решетка;

5 - вкгивизатор;

6 - раооекагель;

7 - усеченный конфузор, 8-бункер для сора

Рис. 4. Аэродинамический сатаратор

Ш рис. 4 обозначено:

1 - пневмопровод;

2 - колосниковая решетка;

3 - бункер доя сора;

4-шнж.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Проведен анализ технологического оборудования для переработки отходов прядильного производства, а также отходов, которые целесообразно перерабатывать и использовать непосредственно в производственных условиях.

2 Рассмотрены технологии пассивной очистки. Выявласы их положительные и отрицательные стороны Определены тенденции развития пассивного способа очистки отходов прядильного производства и шль-но засоренного хлопка

-163. При прохождении волокнистого потока через УТЮ происходит вьщеле-ние несвязанных с волокном сорных примесей и пуха

4. Разработана математическая модель процессов разделения волокон и сорных примесей в устройстве, даюшая возможность оптимизировать УТЮ для обеспечения его стабильной работы

5. Аналш результатов аэродинамических исследований показал; что распределение скоростей воздушных штоков в УТЮ позволяет эффективно вьщелять сорныг примеси.

6. Получены многофакториые регрессионные модели процесса, показывающие степень измдаеэшя параметров оптимизации с увеличением разводки между колос? шками и изменением угт наклона колосников.

7. Рассмотрено взаимодействие волокнистого потока с колосниковой решеткой и получены уравнения зависимости утла наклона рабочей грани колосника от скорости витания перерабатываемого продукта

8. Рассчитан угол наклона рабочей грани колосника равный а =43°, при котором сорные примеси эффективно выделяются в бункер для сора, а прядомое волокно остается в технолэгаческом процессе.

9. Установлю и оптимальные параметры работы УГЮ-М, обеспечивающие высокую эффективность выделения сорных примесей и минимальное выделение прядомога волокна в отходы.

10. В результате теорепиеосих и экспериментальных исследований разработаны устройства для обеспечения взаимодействия всего сорно-водакнистого потока с колосниковой решеткой. На вышеуказанные изобретения получены: патент 2141012 РФ на изобретение и свидетельство 10402 РФ на полиную модель.

11. Технико-экономический расчет показал целесообразность внедрения устройства пассивной очистка ¡йсономический эффект от внедрения данного устройства в линию по переработке отходов пряпильного производства составит 456063 рублей в год в ценах 1998 года

Матерналы диссертации отражены в следующих публикациях:

1. Васенев НФ, Терешъева ИГ., Афанасьев АЕ Устройства для пассивной очистки отходов прядильного производства // Теория и практика разработки оптимальных технологических процессов и конструкций в текстильном производстве (Прогресс 96): Тез. докл. Международной научно-технической конференции. -Иьаново, 1996. - С. 66-67.

2. Зар>бин ЕМ, Васенев НФ., Афанасьев АН Устройство пассивной очистки (УТЮ). - Иааново, ЦНГИ - Зс. - й[формационный листок №117-96 Серия Р.64.29.17.

3. Зарубин RM, Васенев НФ., Афанасьев АВ Устройство, обеспечивающее снижение засоренности и запыленности волокнистого потока // Экология человека и природы: Тез. докл. Первой международной научно-технической конференции. - Иваново: ИВГУ, 1997. -.С. 108.

4. Васенев НФ, Афанасьев А В С*шт использовамя устройств пассивной очистки в производственных условиях // Теория и практика разработки оптимальных технологических процеосов и конструкций в текстильном производстве (Прогресс-97): Тез. докл. Международной научно-технической конференции. - №аново, 1997. - С. 19.

5. Афанасьев АН, Васенев НФ., Васеадва Т.И Оптимизация устройства пассивной очистки // Теория и практика разработки оптимальных технологических процессов и конструкций в твсстильном производстве (Г|ю1ресс-97): Тез. докя Х^ждуннродной научно-технической конференции. -Иваново, 1997. - С. 53.

6. Афанасьев АВ, Зарубин ЕМ, Васенев НФ, Лагышея АА Взаимодействие сороволокнистой смеси с колосниковой решеткой / Ивановская государственная текстильная академия - Иваново, 1998. — 8с. -Деп. в ЦНИИГЭИлешром 16.11.98, №3802-ЛП

7. Афанасьев АЕ, Зарубин ЕМ, Васенев НФ. Модерншация устройства пасашной очистки отходов // Современные проблемы тезссгальнай и

jjencrai промыншз! с юсп г. Тез. докл. Международной научно-технической конференции. Москва: РосЗИГЛД 1998. - С. 64.

8 Афанасьев А.В, Зарубин RM, Васенев НФ. Совершенствование процесса очистки сорновошкнистого потока // Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промыш-лзшости (Г$х>гресс-98): Тез. докл. Международной иа^шо техничеосойконференщш. №вново, 1998.-С. 11.

9 Афанасьев А В, Зарубин ВМ, Васенев НФ. Отгамизация модернизированного устройства гсзсаязной очистки // Актуальные проблемы переработки льна в современных усговиях: Тез. докл. Международной научно-технической конференции.- Кострома' КГТУ, 1998. - С. 150151.

Ю.Афанасьев АВ, Зфубш ВМ, Васенев НФ., Латышев АА Исследование модернизированного устройства пассивной очистки // Современные технологии и оборудование текстильной промышленности; Тез. докл. Всероссийской научно-технической конференции - Москва МГТА, 1998.-С. 17-18.

11. Свидетельство на полезную модель 10402 РФ, МПК Д 01 G 9/14. Устройство для сепарации сорных примесей то воэдушно-вошкнистого потока/ ИГ. Терентьева, ВМ Зарубин, А В. Афанасьев, НФ. Ввсеиео, С.А Шмелев. Опубл. 1999. Вол №7. - 1с.

ИПашгг 2141012 РФ, МПК Д 01 G S^OS, Д 01 В1/01 Устройство для сепарации сорных примесей из воэдупшо-вошкнистого потока / ВМ Зарубин, А В Афанасьев, Г. А Мэрыганов, НФ. Васенев, С.А Шмелев Опубл. 1999. йод №31. - 4с.

Подписано к печати 22 12.99 г. Формат издания 60 х 84 '/)«. Печ. л. 1,0. Усл. п. л. 0,93.

Заказ 2910/р. Тираж 80 экз._

Типография ИЭК Минтопэнерго РФ г. Иваново, ул. Ермака, 41

ВВЕДЕНИЕ.

ОБЩДЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАЮШ.

1. состояние проблемы очистки волокнистого

ШТОКА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЙ.

11. Особенности развития текстильной прсмьшшенности

Российской Федерации на современном этапе.

1.2. Анализ отходов прядильного производства.

1.3. Тенденции совершенствования отечественного и зарубежного технологического оборудования для ошстки и обеспыливания хлопкового волокна и отходов прядижюго производства, механическим воздействием.

1.4. Направления развития отечественной изарубежной технологии пассивной очистки и обеспыливания хжпкового волокна и отходов прядильного производства.

1.5. Постановка задач исследований.

2. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПАССИВНОЙ ОЧИСТКИ ВОЛОКНИСТОГО ПОТОКА.

2.1. Рассмотрение процесса очистки в аэродшамичеосом сепараторе.

22. Анализ распределения скоростей воздушных потоков в технологической линии.

2.3. Определение показателей эффективности очистки орешка и пуха второго пропуска существующим устройством пассивной очистки.

2.4. Анализ распределение скоростей воздушных потоков в устройстве пассивной очистки.

2.5. Определение показателей эффективности очистки орешка и пуха трепального устройством пассивной очистки.

2.6. Выводы по главе.

-33. СОВЕРШЕНСТЮВАНИЕ ПЮЦЕССА ПАССИВШЙ ОЧИСТКИ

ВОЛОКНИСТОГО ШТОКА.

3.1. Математическое описание процесса взаимодействия волокнистого клочка с колосником.

3.2. Рассмотрение процесса очистки волокнистого потока в аэродинамическом сепараторе.

3.3. Анализ распределения воздушных потоков в модернизированном устройстве УПО-М.

3.4. Оптимизация процесса очистки волокнистого потока на модернизированном устройстве пассивной очистки в производственных условиях.

3.5. Выводы по главе.

4. НАПРАВЛЕНИЯ МОДЕРНИЗАЦИИ ОЮРУДОВАНИЯ ДЛЯ ПЮЦЕССА ПАССИВНОЙ ОЧИСТКИ волокнистого ПОТОКА.

4.1. Совершенствование узла выделения сорных примесей из волокнистого потока.

4.2. Влияние геометрических параметров воздуховода на показатель эффективности удаления сорных примесей из волокнистого потока.

4.3. &лводы по пиве.

Десятилетиями отходы с ршрыхлителшо-трешльного агрешга и чесальных машин считались мажпригодными для переработки, хотя технологические отходы текстильной промышленности и вторичные материальные ресурсы (BMP) составляют около 25% всего перерабатываемого в мире текстильного сырья. Это огромные резервы, которые мшено использовать в наг родном хозяйстве. В дальнейшем была найдена возможность перерабатывать эти отходы на специальных линиях, подобных линтм для производства вигоневой пряжи, в пряжу большой линейной плотности. В настоящее время высокие цезны на хлопок и его ограниченное количество на мировом рынке заставляет искать пути снижения себестоимости готхвой продукции, так как около 80% в себестоимости пряжи составляет стоимость сырья.

Рациональное и эффективное использование теютильных технологических отходов и BMP непосредственно влияет на штшсивность развития экономики страны и требует нового подхода к экономш сырья и материалов.

Одним из средств эффективного иотользованш сырья в хлопчатобумажной промышленности является переработка хлюжовош волокна низких сортов и отходов прядильного производства Климатические условия хлопкосеющих стран обуславливают наличие в балансе хлопкового сырья волю-кон с килой зрелостью и повышенной засоренностью, причем переработка такого волокна в больших объемах приводит к увешчеиию отходов производства, которые, однако, могут быть использованы в производстве пряжи больших линейных плотностей, ваты, ватина и другой продукции.

Существует две системы переработки отходов пряд ильного производства;

1.на специально созданных предприятиях с использованием оборудования для эффективной очистки засоренного сырья;

2.на действующих предприятиях с исшшьзованием как специального оборудования для очистки засоренного сырш, так и оборудования, имеющегося на предприятии.

В последнем случае отходы, вдделившиеся с разрыхлительно-трепального агрегата и чесальных машин и после предварительной обработки, добавляются к полноценным волокна« и перерабатываются вместе с ними. Это приводит к снижению себестоимости готовой продукции.

Разумеется, что для максимального использования сырья необходимо правильно отрегулировать чесальные машины и разрыхлительно-трепальные агрегаты Регулировку и скоростной режим машины можно считать оптимальными в том случае, когда отделяется около 100% сорных примесей, в отходы переходит небольшое количество прядомош волокна, а основная масса вбжжна не рвется и не повреждается.

Критериями оценки качества работы хлопкоочистительных машин являются степень очистки волокна и количество отходов.

В свое время большое внимание уделялось степени очистки волокна, тогда как сегодня, когда расход сырья знтаигельно увеличился, специалисты все больше внимания уделяют качесгвенюму составу отходов, то есть при высокой степени очистки необходимо обеспечить относительно низкий процент волокна в отходах. Установлено, что с увеличением количества отходов в них значительно увеличивается количество прддомого волокна

На рис.1 представлено среднее содержание прддомого волокна в отходах на основании данных, полученных за последние годы в научно-исследовательском центре фирмы «ТпйасЫег».

1- отходы с разрыхлительно- трепального агрегата;

2- отходы с чесальных машин;

3- шляпочные очесы

Изучение опыта предприятий текстильной промышленности показывает, что при переработке низкосортного сырья и отходов возникает ряд проблем с наличием специального оборудования. Поэтому в настоящее время актуальными задачами технолэгии стали создание и внедрение в производство оборудования, предназначенного для очистки и возврата в сортировку прядомых отходов [1-11].

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В современных условиях все больше возрастает роль новых ресурсюсберегакжцих технологий. В первую очередь эта проблема должна быть решена в наиболее материалоемких отраслях народного хозяйства, к которым относится и текстильная промышленность. Кризис сырья заставляет комплексно подходить к его использованию и повсеместно внедрять безотходную технологию. Вследствие этого за последние годы в текстильной промышленности значительно возросла роль переработки отходов прядильного производства, которые можно использовать для выпуска текстильных изделий. В связи с этим все больше ученых занимаются созданием и внедрением в производство специального оборудования, предназначенного для переработки прядильных отходов.

Актуальность поставленного исследования заключается в создании и внедрении оборудования для переработки отходов прядильного производства Внедрение данной технологии позволит решить проблему экономии сырья.

Настоящая работа натравлена на восполнение пробела в решении поставленных задач в текстильной промышленности.

Цредставленная работа выполнена в соответствии с: межвузовской научно-технической программой «Теория и практика разработки оптимальных технологических процессов и конструкций в производстве текстильной промышленности» «Текстиль России» (1992. 1996гг.), грантом 1996г. по фундаментальным исследованиям в области легкой промышленности (тема «Разработка и организация малоотходной, ресурсосберегающей технологии в прядильном производстве») (1997.,.199&т.), государственной научно-технической программой России «Высокоэффективные технологии социальной сферы» (тема «Разработка технологии переработки отходов текстильного производства с использованием блочно-модульной системы проектирования») (1992. 1995гг.) и направлена на создание технологии по переработке отходов пряд ильного производства

Цель и задачи исследования. Целыо настоящей работы является совершенствование процесса пассивной очистки волокнистого потока в текстильном производстве.

Для достижения поставленной цели необход имо разрешить следующие задачи.

• провести анализ отечественного и зарубежного оборудования для очистки отходов прядильного производства и выявить тенденции их развития;

• изучить законы распределения воздушных потоков в УТЮ;

• теоретически обосновать процесс очистки волокнистого потока от сорных примесей в УПО;

• провести технологические испытания УТЮ в производственных условиях;

• определить диапазон регулировок, необходимых для нахождения оптимальных параметров устройства, по результатам технологических исследований методами математического планирования.

Методика исследований. Диссеряация содержит теоретические и экспериментальные исследования.

В ходе теоретических исследований были использованы различные математические методы Широко испожювалась электронно-вычислительная техника Достоверность данных исследований подтверждается использованием современной высокоточной ашарщуры, а также результатами технологических исследований.

Экспериментальные исследованм проводились в производственных условиях с применением современной шпаратуры Для изучения качественного состава продукта использовались приборы ГВС, АХ-М, а также «ручной разбор». При производственных и лабораторных исследованиях применялся метод планирования экспериментов. Аеилиз и обработка, полученных в ре-зультатё экспериментов данных, проводались с использованием методов регрессионного анализа на ЭВМ

Научная новизна. Научная новизна диссертационной работы выражается в теоретическом обосновании прищипа действия средств очистки оор-но-волокнисгого потока, позволивших разработать УПО.

Разработана математическая модель устройства с целью определения ег о оптимальных параметров. Разработана технология и дано теоретическое обоснование процесса очистки волокнистой смеси от сорных примесей. Разработана модернизированная форма колосника Предложено новое технологическое и конструктивное решение по направлению верхних слоев оорно-волокшстого потока в УПЭ в зону колосниковой решетки с целью повышения очищающей способности устройства

Новизна предложений подтверждена патентом №2141012 РФ на изобретение и свидетельством РФ на полезную модель №10402 от 11.08.98.

Практическая ценность. В производственных условиях проведены аэродинамические и технологические всследования устройства пассивной очистки, позволившие найти его оптимальные технологические параметры.

-9В ходе теоретических и экшериментальных исследований устройства разработаны рекомендации по его использованию, позволяющие максимально раскрыть его возможности.

На основе базовой констржции разработаны новые, более совершенные конструкции, позволившие значительно повысить технологические возможности УПО.

З^ономический эффект от внедрения результатов исследования составил 456063 рублей в год в ценах 1998 года

Реализация результатов работы. Основные положения диссертационной работы внедрены в производство. Устройство пассивной очистки внедрено в АО «Фатекс» г. №ановв в линию для производства ватина из отходов прядильного производства и в ООО «Тезинка» г. Шуя Ив. обл. в линию по переработке отходов №3 ирдщлыюго производства

Апробация работы. Материалы диссертационной работы бьши доложены и получили положительную оценку на:

1. Международной научнскгехничесжой конференции 'Теория и практика разработки оптимальных технологических процессов и конструкций в текстильном производстве " (Прогресс 96), Иваново, 1996;

2. ГЬрвой международной экологической конференции, Иваново, 1997;

3. Международной научно-технической конференции 'Теория и практика разработки оптимальных техншэгических процессов и конструкций в текстильном производстве" (Цх>греа>97), Иваново, 1997;

4. Международной научно-технической конференции "Современные проблемы текстильной и легкой громышлетности", Москва, 1998;

5. Международной наушо-техничесзсой конференции "Современные наукоемкие технологии и першжтивньк материалы текстильной и легкой промын1ленности"(Про1ресс-98), Иваново, 1998;

6. Международной научна-технической конференции «Актуальные проблемы переработки льна в современных условиях», Кострома, 1998;

- 107. Всфоссийской научно-технической конференции «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности», Москва 1998.

Публикации. По результатам выполненной исследовательской работы опубликовано 12 печатных работ, в том числе получено:

1. Свидетельство на полезную модель 10402 РФ, МПК Д 01 09/14. Устройство для сепарации сорных примесей из воздушно-волокнистого потока -Опубл. 1999. Еюл №7.

2. Патент 2141012 РФ МПК Д 01 09/08, Д 01 В1/02. Устройство для сепарации сорных примесей из воздушно-волокнистого потока - Опубл 1999. Бкж №31.

Структура и объем работы. Диссертационная работа включает: введение, четыре главы, общие выводы список литературы го 87 наименований, приложения. Работа выполнена на 178 страницах, имеет 75 рисунков и 76 таблиц. В приложениях приведены: акты внедрения, охранные документы и расчет ожидаемого экономзгаеского эффекта от внедрения устройства пассивной очистки в производство.

- 170-ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Проведен анализ технологического оборудования для переработки отходов прядильного производства, а также отходов, которые целесообразно перерабатывать и использовать непосредственно в производственных условиях

2. Рассмотрены технологии пассивной очистки. Выявлены их положительные и отрицательные стороны Определены тенденции развития пассивного способа очистки отходов прядильного производства и сильно засоренного хлопка

3. При прохождении волокнистого потока через УПО происходит выделение несвязанных с волокном сорных примесей и пуха

4. Разработана математическая модель процессов разделения волокон и сорных примесей в устройстве, дающая возможность оптимизировать УТЮ для обеспечения его стабильной работы

5. Анализ результатов аэродинамических исследований показал, что распределение скоростей воздушных потоков в УТЮ позволяет, эффективно выделять сорные примеси.

6. Получены многофакторные регрессионные модели процесса, показывающие степень изменения параметров оптимизации с увеличением разводки между колосниками и изменением угла наклона колосников.

7. Рассмотрено взаимодействие волокнистого потока с колосниковой решеткой и получены уравнения зависимости угла наклона рабочей грани колосника от скорости витания перерабатываемого продукта

8. Рассчитан угол наклона рабочей грани колосника равный ОС =43°, при котором схрные примеси эффективно выделяются в бункер для сора, а пря-домое волокно остается в технологическом процессе.

9. Установлены оптимальные параметры работы УПО-М, обеспечивающие высокую эффективность выделения сорных примесей и минимальное выделение прядомого волокна в отходы

-17110. В результате теоретических и экспериментальных исследований разработаны устройства для обеспечения взаимодействия всего сорно-волэкнистого потока с колосниковой решеткой. На вышеуказанные изобретения получены патент 2141012 РФ на изобретение и свидетельство 10402 РФ на полезную модель. 11. Технико-экономический расчет показал целесообразность внедрения устройства пассивной очистки. Экономический эффект от внедрения данного устройства в линию по переработке отходов прядильного производства составит 456063 рублей в год в ценах 1998 года

-172

1. Петканова Н Н, Урумова Д Г., Чернов В. П Переработка текстильных отходов и вторичного сырья. Москва, 1991.

2. Решетников Я. Я. Создание безотходных технологий на текстильных предприятиях// Текстильная промышленность. 1991. - №3. - С. 29-31.

3. Фролов В. Д. и др. Производство текстильных материалов на основе малоотходной технологии. Куровское, 1995.

4. Широков В П, Смирнов А Н, Павлов Ю. В., ИЬрова Т. М Прядение хлопка низких сортов и отходов производства — М: Легкая и пищевая пром-стъ, 1984., С. 34.

5. Лебедев Н А Текстильные волокнистые отходы в производстве смешенной пряжи // Текстильная промышленность.- 1994. -№5-6. С. 19-21.

6. Лебедев Н А Использование натуральных отходов в прядении // Текстильная промышленность. 1994. -№2. - С.20-23.

7. Плеханов А Ф. Безотходная технология в пневмопрядении. М. Лег-промбьпиздат. - 1994. - С. 4-12, 104-124.

8. Баев К В., Драшук Т. В. Переработка текстильных отходов-// Текстильная промышленность. 1978. - №2. — С.38.

9. Гордейчик Г. П Использование и переработка угаров и вторичного сырья в ПНР // Текстильная промышленность. 1975. - №3. - С.41.

10. Ю.Юркова В. А, Ефимова А К О переработке и использовании угаров в прядильном производстве // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. 1979. - №1.-С.112.

11. П.Сергеев К В. и другие. Основные направления в совершенствовании конструкции хлопкопрядильного оборудования // Текстильная промышленность. 1976. - Ш. - С. 41-45.

12. Производство нетканых материалов за рубежом. Научно-техническая информация. М 1963. №4.

13. Лебедев Н А Использование отходов текстильного производства // Текстильная промышленность. 1980. - №4 -С.32.

14. Тихомиров В. Б. Нетканые материалы. -М: Легкая индустрия, 1967.

15. Фролов В. Д Анализ факторов, влияющих на структуру волокнистого слоя при производстве нетканых материалов. Дис. канд. техн. неук -Иваново, 1972.

16. Фролов В. Д Производство нетканых материалов на основе малоотходной технологии. — Текст лекций. Иваново, 1990.

17. Берсиев Е H Состояние проблемы и тенденции развития текстильных нетканых материалов // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. -1989. -№2. -С. 38-42.

18. Перспективы переработки хлопка низких сортов и угаров // Текстильная промышленность. - 1979. -№4. -С. 33.

19. Черкашина M В. Использование отходов текстильного производства // Текстильная промышленность. 1980. -№4. -С. 32.

20. Сапрыкин Д. H Создание технологии и оборудования по регенерации текстильных отходов и разработка способов их использования. Дис. док. техн. наук. -Иваново, 1997.

21. Машина интенсивной очистки Novacotonia Проспект фирмы «Trutschler»1. ФРГ)

22. Очистительная машина 'Clean Star" модель 0210. Проспект фирмы «Temafa» (ФРГ).

23. Линия по очистки отходов прядильного производства Проспект фирмы «Laroche» (Франция).

24. Наклонный разрыхлитель. Проспект фирмы «Laroche» (Франция).

25. Тонкий разрыхлитель. Проспект фирмы «Laroche» (Франция).

26. Очищающее устройство «ОТ». Проспект фирмы «S АСМ» (Франция).

27. Двухбарабанный очиститель. Проспект фирмы «Schubert и Salar-Ingolstadt» (ФРГ).

28. Тонкий разрыхлитель. Проспект фирмы «Schubert и Salzer-Ingolstadt»1. ФРГ)

29. Ас. 1148912 СССР, МПКД 01 О 9/14. Очиститель волокнистого материала/ В. Г. Артемьев, К А Дроздов. Опубл. 1985. Бюл № 13.

30. Ас. 1146340 СССР, МПКД 01 О 9/14. Очиститель волокнистого материала/ В. К Асташев, Л. И Тывес. Опубл 1985. Бюл №11.

31. Ас. 1148913 СССР, МПКД 01 в 11/00. Машина для обработки волокнистых отходов/ Г. М Ворошилов. Опубл 1985. Бюл №13.

32. А с. 1164323 СССР, МПКД 01 В 1/10. Хлопкоочистительный агрегат/ Е Ф. Будин, X К Давьщбаев, П К Бородин. Опубл 1985. Бюл. №24.

33. Ас. 1341256 СССР, МПК Д 01 в 9/14. Устройство для очистки волокнистого материала/ Р. В. Корабельников. Опубл 1987. Бюл №36.

34. Ас. 1270175 СССР, МПКД 01 в 9/14. Очиститель волокнистого материала' Е. Ф. Будин, Р. Н Яушева. Опубл 1986. Бюл №42.

35. Ас. 1234460 СССР, МПКД 01 О 9/14. Очиститель волокнистого материала/ X К Давьщбаев, НК Хафизов. Опубл 1986. Бюл №20.

36. Ас. 1219683 СССР, МПКД 01 О 9/14. Волокноотделитель/ А Н Кралин, Г. П Нестеров. Опубл 1986. Вол №11.

37. Ас. 1217936 СССР, МПКД 01 в 9/14. Очиститель волокнистого материала/ Е Ф. Будин, П Н Бородин. Опубл 1986. Бюл №10.

38. Ас. 1216263 СССР, МПКД 01 в 9/14. Очиститель волокнистого материала/ Б. Г. Кадыров, А Е Лугачев. Опубл 1986. Бкж №9.

39. Сорная коробка завода Тейлор-Ланга Павлов Н Т. Хлопкопрядение. том.1. -Гизлегпром. 1938. С. 138.

40. Сорная коробка завода Сако-Лоуэлл и заводов СССР. Павлов Н Т. Хлопкопрядение. том.1. -Гизлегпром. 1938. С. 139.

41. Сорная коробка завода Ппатг. Павлов Н Т. Хлопкопрядение, том.1. -Гизлегпром. 1938. С. 140.

42. Ас. 99142 СССР, МПК Д 01 в 9/08. Устройство для очистки волокна к разрыхлительно-трешльному агрегату/ АН Брюхин, В. П Грачев и др. Опубл 1954. Бюл №10.

43. Обеспыливающая машина «DUSTEX DX». Проспект фирмы «Trutzschler»1. ФРГ)

44. Машина для сепарации посторонних веществ «SEKUROMAT SCF». Проспект фирмы «Trutschler» (ФРГ).

45. Сепаратор тяжелых частей «SEPAROMAT ASTA». Проспект фирмы «Tmtachler» (ФРГ)

46. Электронный сепаратор металла «ЕМА». Проспект фирмы «Trutzschler» (ФРГ).

47. Воздушный сепаратор «LT». Проспект фирмы «Trutzschler» (ФРГ).

48. Обеспыливающая машина «MAS». Проспект фирмы «Trutzschler» (ФРГ).

49. Первый разделитель воздуха «LTB». Проспект фирмы «Trutzschler»1. ФРГ).

50. Сепаратор металлических частиц «MRO». Проспект фирмы «Trutschler»1. ФРГ)

51. Пневматическая очистительная машина, модель 0714. Проспект фирмы «Temafa» (ФРГ)

52. Сепаратор тяжелых частиц марки В170. Проспект фирмы «Maraoli» (Италия).

53. Угарный очиститель для текстильных машин УО-1. Фролов В. Д. Положительное решение о вьщаче патента по заявке №93009028 от 23.02.93.

54. Ас. 1194917 СССР, МПКД 01 G 9/08. Устройство для аэродинамического удаления сорной фракции из транспортируемого потока/ Г.П Нестеров,

55. B.М ГЬкрас. Опубл. 1985. Бюл Ш4

56. Ас. 1296635 СССР, МПК Д 01 G 9/14. Узел вывода сорных примесей из волокноочистительной машины/ В.М Зарубин. Отубл. 1987. Бкж №10.

57. Зарубин В.М О моделировании процессов в гравитационном сепараторе // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. -1992. -№5.1. C. 29-31.

58. Госмен АД. и др. Численные методы исследования течений вязкой жидкости. -М: Мир, 1972- 17658. Fortin M //Lecture Notes in Physics. 1971. -№8. P. 337-342.

59. Роуч П Вычислительнаягидродинамика M: Мир, 1980.

60. Булеев НИ Пространственная модель турбулентного объема М: №у-ка, 1989.

61. Сорокин НС., Талиев В.Н Аспирация машин и пневмотранспорт в текстильной промьпцленности. M : Легкая индустрия, 1978.

62. Алытиуль АД, Киселев ПГ. Гидравлика и аэродинамика М: Изд-во литературы по строительству, 1965.

63. Кавалерчик МЯ. Пневматический транспорт на текстильных предприятиях -М: Легкая индустрия, 1969.

64. Рабкин АН и др. О взаимосвязи между скоростями витания, трогания и транспортирования отходов хлопка прядильного производства // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. -1971. -№3. -С. 124127.

65. Борзунов ИГ. Прядение хлопка и химических волокон. М: Легкая и пищевая промышленность» 1982.

66. Севостьянов А Г. Методы и средства исследования механико-технологических процессов текстильной промышленности. М: Легкая индустрия, 1980.

67. Тихомиров В. В. Планирование и анализ эксперимента М: Легкая индустрия, 1974.

68. Адлер Ю.П Введение в планирование эксперимента М: Металлургия, 1969.

69. Адлер Ю.П и др. Планирование эксперимента при поиске оптимальных решений. М: Наука, 1971.

70. Зарубин В.М, Васенев НФ., Афанасьев А В. Устройство, обеспечивающее снижение засоренности и запыленности волокнистого потока // Экология человека и природы Тез. доки Первой международной научно-технической конференции. №аново: ИВГУ, 1997. - С. 108.

71. Будникова В. И и др. Прядение хлопки. Ч. 1.-М: Росгехиздат, 1962.

72. Борзунов ИГ. и др. Прядение хлопка и химических волокон. -Изд. 2-е, перераб. и доп. М: Легкая и пищевая пром-стъ, 1982.

73. Афанасьев А В., Зарубин В.М, Васенев НФ, Латышев А А Взаимодействие сороволокнисгой смеси с колосниковой решеткой / Ивановская государственная текстильная академия. Иваново, 1998. - 8с. - Дел. в ЦНИИТЭИлегпром 16.11.98, №3802-ЛП

74. Павлов Г. Г. Аэродинамические основы безверетенных способов прядения. -М: Легкая и пищевая промышленность, 1982.

75. Павлов Г. Г. Аэродинамика технологических процессов и оборудование текстильной промышленности. М: Легкая и пищевая пром-стъ, 1975.

76. Патент 2141012 РФ, МПК ДОЮ 9/08, Д 01 В 1/02. Устройство для сепарации сорных примесей из воздушно-волокнистого потока / В.М Зарубин, А В. Афанасьев, Г.А Морыганов, НФ. Васенев, С. А Пкелев. Опубл 1999. Бюл №31.-4с.

77. Свидетельство на полезную модель 10402 РФ, МПКД 01 в 9/14. Устройство для сепарации сорных примесей из воздушно-волокнистого потока / ИГ. Теренгьева, В.М Зарубин, А В Афанасьев, НФ. Васенев, С. А Шмелев. Опубл 1999. Бюл №7. 1с.

78. Расчет экономический эффективности мероприятий по реконструкции предприятий. Му. по дипломному проектированию / Сост. С.И Меджи-бовской. Иваново, 1991.