Введение к работе
Актуальность проблемы. Эффективность работы бумагоделательных (БДМ), картоподелательпых (КДМ) и сушильных машин определяется работой их составных частей, в том числе и работой прессовой части. От работы прессовой части зависит не только энергоемкость производства бумаги (картона), но и качественные показатели выпускаемой продукции. За последние десятилетия произошли существенные изменения в конструкциях прессов и прессовых сукон. Например, прессы с удлиненной зоной прессоваїшя позволили увеличить продолжительность прессования в несколько раз по сравнению с валковыми прессами. В настоящее время они применяются не только при выработке тяжелых, трудно обезвоживаемых видов бумаги и картона, но и при производстве газетной бумаги. Новые конструкции прессовых сукон позволяют удовлетворять требованиям прессования различных видов продукции. Промышленной стадии достигли разработки в области совмещения процесса механического обезвоживания и сушки бумажного полотна. К сожалению, все это - успехи ведущих западных фирм. В отечественном же бумагоделательном машиностроении в настоящее время наблюдается резкий спад, который может привести к полной ликвидации этой отрасли машиностроения. Отсутствие современных технологий, материалов и надежных методов расчетов оборудования и процессов, а, следовательно, и невозможность использования современных методов проектирования и производства, не позволяет надеяться на положительные сдвиги в этом направлении. Большинство предприятий отрасли вынуждено работать на старом оборудовании или изготовлять новое полукустарным способом. Поэтому для этих предприятий главной задачей сегодня становится оптимизация работы существующего оборудования с целью снижения энергоемкости производства и повышения качества выпускаемой продукции. Это возможно только путем углубления существующих знаний о процессах и разработки более точных методов расчетов. Кроме того, сохранение достигнутых позиций в области проектирования бумаго-, картоноделателышх и сушильных машин и движение вперед возможно только на основе опережения западных фирм в понимании процессов производства бумаги и картона, на пути создания научно обоснованных и надежных методов расчета, в частности, прессовых частей.
Несмотря на многочисленные работы, посвященные вопросам прессования, в настоящее время отсутствуют общепринятая теория процесса прессования и методы расчета прессовых частей. Это объясняется сложностью процес-
сов, протекающих при прессовшши, взаимным влиянием их друг на друга, невозможностью непосредствешюго наблюдения за многими параметрами, определяющими эффективность процесса. Экспериментальные исследования оказываются справедливыми только для тех условий, при которых они были выполнены, а их результаты могут быть использованы лишь для качественной оценки влияния конструктивных и технологических параметров на процесс прессования. Именно поэтому проектирование новых и модернизация существующих прессов базируется в основном на использовагаш результатов исследований, выполненных на пилотных установках, па обобщенном опыте эксплуатации промышленных установок и интуиции проектировщиков. В отечественных условиях создание пилотных установок в связи с высокой их стоимостью нереально. Снижение престижа инженерного труда привело к потерям высококвалифицированных кадров, способных проектировать на современном уровне пресса БДМ и КДМ. Таким образом, разработка математической модели прессования бумажного полотна и методов расчета обезвоживающей способности прессов является актуальной для настоящего времени задачей, позволяющей в какой-то степени компенсировать развал отечественного бумагоделательного машиностроения, обусловленный объективными и субъективными причинами настоящего времени.
Работа выполнялась в соответствии с подпрограммой «Комплексное использование древесного сырья» в рамках ФЦНТП, проект 08.04.Н02.001 «Разработка экологически безопасных видов бумаги и картона для упаковки пищевых продуктов».
Целью работы является разработка научно-обоснованных методов расчета обезвоживающей способности прессов и прессовых частей сушильных машин.
Научная новизна.
-
Разработаны математическая модель прессования и методы ее численной реализации, позволяющие автоматизировать расчеты обезвоживающей способности прессов сушильной машины.
-
Разработана методика комплексного определения эффективных значений таких параметров бумажного полотна, как проницаемость, сжимаемость и коэффициент предельной пористости, позволяющая использовать для их определения не только результаты лабораторных исследований, но данные работы прессовых частей промышленных сушильных машин.
Практическую ценность представляют: методика определения фильтрационно-компрессионных характеристик бумажного полотна;
а математическая модель обезвоживания бумажного полотна и методы ее численной реализации, позволяющие при помощи вычислительного эксперимента оцегаггь влияние различных факторов на эффективность работы прессовых частей сушильных машин; результаты вычислительного эксперимента, позволяющие оценіггь влияние различных факторов на эффективность работы прессов сушильных машин. Получешше в работе результаты позволяют автоматизировать расчетную стадию проектирования прессовых частей сушильных машин, выполнять анализ и оценку эффективности работы существующих прессовых частей и тем самым решать вопрос о целесообразности их модернизации, а также выявлять основные факторы, позволяющие повысить проговодительность пресса. Результаты работы использованы при аналігзе эффективности работы прессовой части сушильной машины Сясьского ЦБК и выдачи рекомендаций по ее модернизации. Ожидаемый годовой экономический эффект составляет 283,25 тыс. руб.
Достоверность полученных результатов базируется на научно-эбоснованных методах проведения теоретических и экспериментальных исследований, выполненных на полупромышленном прессе, высоком уровне адекват-юсти разработанных методов и моделей реальному процессу прессования.
Эффективность разработанных методов и моделей подтверждается новыми возможностями расчетов, недоступными при помощи других моделей. На-гример, расчет последовательного прессования бумажного полотна, оценка їлияния параметров прессования на качество вырабатываемой продукции и т.д.
Основные положепня, выносимые па защиту: . Математическая модель процесса обезвоживания многослойных материалов при прессовании. :. Методы численной реализации предложенной математической модели. . Методика комплексного определения фильтрационно-компрессионных свойств бумажного полотна. . Результаты вычислительного эксперимента ггроцесса обезвоживания целлюлозной папки в прессовых частях сушильных машин.
Публикации. По теме.диссертации опубликовано 4 статьи. Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, че-ырех глав и приложения. Работа содержит 174 страниц машинописного текста, а которых 62 рисунка и 5 таблиц. Список использованной литературы включает 32 наименования.