Введение к работе
Актуальность темы. Для успешной конкуренции на внешнем и внутреннем рынках отечественной продукции необходимы технологическое перевооружение производства, оснащение промышленных предприятий энергосберегающим технологическим оборудованием, устранение из технологических операций применения угля, нефти, газа как не возобновляемых источников энергии В этой связи особое значение приобретает задача широкого применения электротермических процессов и установок, которые позволяют достичь высокой скорости термообработки, автоматизировать технологический процесс, обеспечить термообработку как металлов, так и диэлектриков
Сложнее всего обеспечить термообработку диэлектриков, так как при конвективном или лучистом энергоподводе теплота подводится к поверхности диэлектрика, а из-за малого коэффициента теплопроводности в центральной части объект нагревается медленно Попытка интенсифицировать процесс термообработки за счет увеличения энергоподвода к поверхности может привести к короблению изделия, растрескиванию из-за возникновения в объеме диэлектрика больших градиентов механических напряжений, вызванных неравномерностью нагрева
Интенсификация термообработки диэлектрика без угрозы его разрушения с улучшением качества обработки может быть достигнута применением энергии электромагнитных колебаний ВЧ или СВЧ диапазонов. В этом случае из-за проникновения электромагнитной волны в глубину объекта имеет место объемный нагрев диэлектрика Выбором геометрии рабочей камеры электротермической установки можно обеспечить достаточно равномерное тепловыделение по всему объему диэлектрика
Работы в области СВЧ диэлектрического нагрева в нашей стране ведутся уже более 40 лет Приходится, однако, признать, что малоисследованными остаются вопросы целесообразности применения установок СВЧ диэлектрического нагрева и их экономической эффективности Практически не исследована проблема ущерба и резервирования при СВЧ диэлектрическом нагреве
В диссертации на базе системного подхода решается проблема минимизации ущерба и оптимизации резерва в установках СВЧ диэлектрического нагрева
Цель работы. Разработка методов проектирования максимально эффективных установок СВЧ диэлектрического нагрева с учетом ущерба и резервирования.
Основные задачи исследования:
1. Исследовать проблему экономической эффективности и целесооб-
4 разности применения установок СВЧ диэлектрического нагрева.
Исследовать проблему надежности, ущерба и резервирования в усг тановках СВЧ диэлектрического нагрева
Разработать метод технико-экономической оптимизации установки СВЧ диэлектрического нагрева с учетом ущерба и резервирования
Провести оптимизацию установок СВЧ диэлектрического нагрева для СВЧ сушки пиломатериалов с учетом ущерба и резервирования.
Методы исследования. В работе использована методология системных исследований, методы технико-экономического анализа электротехнологического оборудования и поиска оптимума функций многих переменных.
Научная новизна работы состоит в том, что впервые сформулирована и решена проблема проектирования максимально эффективных установок СВЧ диэлектрического нагрева с учетом ущерба и резервирования В частности
-определено понятие экономическая эффективность установки СВЧ диэлектрического нагрева;
определено место экономической эффективности в системе технико-экономических расчетов,
предложена целевая функция задачи технико-экономической оптимизации установок СВЧ диэлектрического нагрева с учетом ущерба и резервирования, получены соотношения для входящих в нее величин;
сформулирована задача технико-экономической оптимизации установок СВЧ диэлектрического нагрева для различных вариантов организации резерва,
предложен метод расчета оптимального варианта резервирования с учетом ущерба при эксплуатации установок СВЧ диэлектрического нагрева
Практическая ценность работы заключается в следующем
Результаты исследований позволяют определить взаимосвязь технических, технологических, экономических факторов, параметров установок СВЧ диэлектрического нагрева, позволяющих выбрать оптимальную элементную базу резервирования
Разработанные принципы проектирования установок СВЧ диэлектрического нагрева использованы при проектировании установок СВЧ диэлектрического нагрева для сушки пиломатериалов с оптимальным резервированием.
3. Разработана конструкция СВЧ сушилки пиломатериалов с камерой лучевого типа с совмещенными зонами нагрева и сушки
Научные положения, выносимые на защиту:
1 Разработанная методика проектирования установок СВЧ диэлектрического нагрева позволяет обеспечить ее максимальную эффективность с учетом ущерба и резервирования
Предложенная методика расчета сравнительного интегрального эффекта позволяет выбрать оптимальную элементную базу резервирования установок СВЧ диэлектрического нагрева с учетом ущерба
Предложенная методика расчета установок СВЧ диэлектрического нагрева на примере комбинированной сушки пиломатериалов дает возможность обосновать оптимальную структуру, технические и технологические параметры и режимы работы СВЧ оборудования и элементную базу, при которой достигается максимальная экономическая эффективность СВЧ сушилки
Реализация результатов работы. Работа выполнена на основании плана научной работы ведущей научной школы России НШ-9553 2006.8 (СГТУ), а также по плану госбюджетной НИР СГТУ-139 «Разработка теории нового класса СВЧ электротехнологических установок, использующих комбинированное модифицирующее воздействие на полимерные материалы больших объемов и площадей», № госрегистрации 01200603702
Результаты диссертационной работы использованы Инженерно-технической фирмой «Элмаш-Микро» (г Саратов) при проектировании СВЧ электротермического оборудования для вулканизации резиновых профилей в методическом режиме, а также на ФГУП «Саратовский агрегатный завод» (г Саратов) при проектировании и эксплуатации установки для термообработки диэлектрических изделий
Результаты диссертационной работы используются также при чтении курсов лекций по дисциплинам «СВЧ электротермические установки и системы», «Проектирование и конструирование электротехнологических установок и систем», «Монтаж и эксплуатация электротехнологических установок и систем» для студентов специальности 140605 - Электротехнологиче-ские установки и системы на кафедре «Автоматизированные электротехнологические установки и системы» СГТУ и в дипломном проектировании
Достоверность результатов и выводов диссертационной работы обоснована использованием общей концепции и методологии системных исследований в электротермии, фундаментальных закономерностей электродинамики и тепломассопереноса
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на научно-технической конференции с международным участием «Электротехника, электромеханика, электротехнология» (г Новосибирск, 2003), научно-технической конференции, посвященной 15 летию кафедры радиотехники «Радиотехника и связь» СГТУ (г Саратов, 2004), Международной научно-технической конференции, посвященной ПО летию изобретения радио и 75-летию СГТУ (г. Саратов, 2005), III Международной научно-технической конференции «Радиотехника и связь» (г Саратов, 2006), IV Всероссийской конференции «Прогрессивные технологии в обу-
чении и производстве» (Камышин, 2006)
Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 печатных работ, в том числе 6 работ в изданиях ВАК РФ Список работ приведен в конце автореферата
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы, включающего 72 наименования, двух приложений, содержит 174 страницы, 20 рисунков, 14 таблиц
