Введение к работе
Актуальность темы.
Улучшение качества изделий из древесины непосредственно связано с повышением уровня технологии сушки пиломатериалов, который может быть достигнут путем совершенствования конструкций лесосушильных камер и технологического процесса сушки, обеспеченного точным поддержанием нормативных режимов сушки.
Основными характеристиками режима сушки древесины являются температура, степень насыщенности агента сушки, психрометрическая разность. Даже незначительное отклонение от заданных параметров агента сушки оказывает существенное влияние на процесс и качество высушиваемой древесины.
В современных лесосушильных камерах (ЛСК) поддержание параметров сушильного агента осуществляется с помощью сложных систем автоматического контроля и управления. Определяющим параметром агента сушки, требующим постоянного контроля и поддержания заданной величины в процессе является температура агента сушки, которая зависит от стабильности температурного поля на поверхности теплообменного устройства лесосушильной камеры. Существующие системы регулирования параметров агента сушки достаточно сложные и не обеспечивают надежного и точного температурного уровня процесса.
Альтернативным решением задачи поддержания стабильной температуры агента сушки может быть синергетический подход к формированию температурной характеристики агента с помощью устойчивого температурного поля на поверхности калорифера лесосушильной камеры, что позволит исключить дополнительное регулирование параметров агента, и упрощает систему управления процессом. Поэтому проведение исследований в этом направлении является актуальным.
Цель диссертационной работы - повышение качественного уровня ведения процесса сушки древесины путем создания устойчивого температурного поля на поверхности теплообмена калориферной установки ЛСК.
Для достижения цели определены задачи:
На основе анализа состояния вопроса по формированию режимных параметров агента сушки обосновать выбор способа поддержания стабильной температуры процесса сушки древесины в ИСК.
Исследовать процесс изменения температурно-влажностных параметров агента сушки в зависимости от вида и качества теплоносителя в калорифере.
Определить граничные условия температурного поля на поверхности калорифера ЛСК.
Обосновать возможность применения синергетического подхода к решению задачи стабилизации параметров агента сушки.
Уточнить требования к характеристикам рабочего тела применительно к созданию стабильного температурного поля на поверхности теплооб-менной установки ЛСК.
Обосновать выбор теплоаккумулирующего материала для обеспечения постоянной температуры рабочего тела.
Разработать методику расчета системы термостабилизации теплоносителя в теплообменнике лесосушильной камеры.
Разработать технические решения и рекомендации по совершенствованию системы теплоснабжения лесосушильной камеры с использованием аккумуляции тепловой энергии.
Методы исследования. Для решения поставленных задач использовали теорию тепломассопереноса в процессе сушки древесины, применяли методики измерения параметров агента сушки, расчета параметров тепло-аккумулирующих систем и теплоемкости материалов, статистические методы обработки опытных данных с применением теории вероятности.
Обработка опытных данных проводились с применением программ Microsoft Excel, MathCad.
Научная новизна работы:
Научно обоснована возможность качественного повышения уровня поддержания параметров агента сушки путем стабилизации температурного поля на теплопередающей поверхности калориферной установки лесосушильной камеры.
Впервые в практике сушки древесины предложены и применены для стабилизации температуры теплоносителя - рабочего тела материалы с фазовым переходом первого рода.
Экспериментально определены характеристики и осуществлен выбор рабочего тела, обеспечивающего поддержание температурных параметров теплоносителя.
Разработана технологическая схема лесосушильной установки с термостабилизацией рабочего тела с применением теплоаккумулирующих материалов.
На защиту выносятся:
Результаты исследований по стабилизации параметров агента в технологическом процессе сушки пиломатериалов.
Результаты исследований свойств теплоаккумулирующих материалов для системы теплоснабжения лесосушильной камеры.
Технические решения с применением синергетического подхода для совершенствования теплоснабжающих устройств лесосушильной камеры, позволяющие поддерживать нормативные параметры агента сушки за счет аккумуляции дополнительной тепловой энергии в системе и повысить качественную эффективность процесса сушки пиломатериалов.
Методика расчета теплоаккумулирующей системы энергоснабжения лесосушильной камеры.
Практическая значимость. На основании результатов исследований обоснована возможность повышения качества сушки пиломатериалов путем стабилизации параметров агента сушки в лесосушильньгх камерах с помощью применения в системе теплоснабжения лесосушильной камеры накопителя тепловой энергии с устойчивыми температурными характеристиками, что позволяет повысить надежность и упростить систему функционального контроля и управления процессом без сложных систем автоматического регулирования процесса сушки.
Апробация работы. Основные результаты исследований доложены на Международной научно-технической конференции «Проблемы энергетики Европейского Севера» (Архангельск, 1996); Международной научно-технической конференции «Современная наука и образование в решении проблем экономики европейского Севера» (Архангельск, 1999, 2001. 2007), научно-практической конференции «Сушка древесины. Проблемы и перспективные решения» (Москва, 2003), Всероссийской научно-технической конференции «Актуальные проблемы развития лесного комплекса» (Вологда, ВоГТУ, 2003, 2004, 2007, 2009), научно-технических конференциях
профессорско-преподавательского состава Архангельского технического университета 1996 -2009 гг.
Публикации. По результатам исследований опубликовано 10 работ, в том числе 2 в изданиях по перечню ВАК.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения. Общий объем работы 135 страниц, включает 33 рисунка, 23 таблицы, список литературы из 169 наименований.
Похожие диссертации на Повышение качественного уровня процесса сушки древесины на основе синергетического подхода
