Введение к работе
Актуальность темы. В современных условиях мирового финансового кризиса и тенденций роста тарифов на энергоносители особенно актуальной становится проблема энергосбережения в промышленности. По оценкам экспертов в ближайшие годы Российская Федерация войдет во Всемирную торговую организацию, что приведет к неизбежному повышению тарифов. Ввиду этого внедрение эффективных энергосберегающих технологий является одним из важнейших направлений повышения рентабельности производства, качества товара, а, следовательно, и конкурентоспособности предприятия в условия рыночной экономики.
Развитие производства строительной индустрии неразрывно связано с увеличением спроса на продукцию стекольной и керамической промышленности при одновременном повышении требований к качеству товара. Ввиду этого, стремление модернизировать действующие производства и снизить себестоимость товара способствует развитию здоровой конкуренции среди производителей. Одним из способов уменьшения себестоимости продукции является сокращение наиболее существенных статей затрат на производство, поэтому с научно-практической точки зрения наибольший интерес предсташіяют энергоемкие процессы. Одним из таких технологических процессов в стекольной и керамической промышленности является сушка в барабанных сушилках, на режим которой оказывает воздействие множество факторов, по-разному влияющих на энергозатраты. Поскольку на испарение жидкости затрачивается значительное количество теплоты, соответственно, требуются значительные энергозатраты, то проблема оценки работы существующего оборудования и выбора оптимального режима сушки, обеспечивающего повышение эффективности использования сушильной установки, является актуальной задачей.
Содержание данной работы составляют результаты теоретических и экспериментальных исследований, выполненных в соответствии с ФЦП «Интеграция» (2.1 -А118. Математическое моделирование ресурсосберегающих и экологически безопасных технологий) и планов НИР ВлГУ.
Цель работы - разработка математической модели процесса сушки в барабанной сушилке для выявления условий энергоэффективного использования оборудования.
Объектом исследования являются тепловые процессы удаления жидкости из дисперсных материалов в барабанных сушилках.
Предмет исследования - закономерности процесса сушки и их представление в математической модели.
Задачи исследования:
Разработка расчетных методов определения температуры материала.
Обобщение экспериментальных данных равновесия между влажным материалом и сушильным агентом расчетными зависимостями.
Создание и экспериментальная проверка математических моделей различных стадий конвективной сушки дисперсных материалов в барабанной сушилке.
Разработка методики расчета сушильной установки.
Научная новизна. Предложен расчетный метод определения температуры материала в периоде прогрева и удаления связанной влаги, как с учетом разрабо-
тайных равновесных зависимостей, так и дополнительного подвода тепла от нагретых поверхностей элементов барабана.
Разработаны математические модели конвективной сушки материалов с учетом продольного перемешивания сушильного агента и при наличии контактного подвода тепла от нагретых поверхностей.
По результатам математического моделирования и экспериментальных исследований представлены закономерности конвективной сушки дисперсных материалов в барабанной сушилке и выявлены особенности процесса.
Показаны характерные зависимости между режимами сушки, параметрами сушильного агента и высушиваемого материала.
Практическая ценность. Использование предложенных методов исследования математическим моделированием процесса конвективной сушки глины в барабанной сушилке позволило выявить закономерности процесса, разработать рекомендации по интенсификации и управлению процессом.
Экспериментальные зависимости и математические модели процесса сушки, полученные в работе, позволяют анализировать процесс сушки, проводить его оптимизацию, управлять процессом, выявлять пути интенсификации, экономить энергетические ресурсы, снижать себестоимость продукции - в конечном итоге решать одну из первоочередных задач - повышать энергоэффективность.
Результаты проведенных в работе исследований по созданию методики расчета сушки дисперсных материалов в барабанной сушилке приняты к внедрению на стекольном заводе ОАО "Красное Эхо". Автор защищает:
формулы обобщения равновесных зависимостей эмпирическими и полуэмпирическими выражениями;
расчетные методы определения температуры материала с учетом равновесных зависимостей между сушильным агентом и материалом и при дополнительном подводе тепла от нагретых конструктивных элементов барабана;
.математическую модель конвективной сушки с учетом контактного подвода тепла и продольного перемешивания сушильного агента;
результаты математического моделирования и экспериментального исследования конвективной сушки дисперсных материалов;
методику расчета сушильной установки барабанного тина.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на международных и всероссийских конференциях: "ММТТ-19" (Воронеж, 2006); "Наукоемкие технологии XXI века" (Владимир, 2006); "ММТТ-20" (Ярославль, 2007); Всероссийской молодежной научной конференции "Мавлю-тинские чтения" (Уфа, 2007); "ММТТ-21" (Саратов, 2008).
Публикации. По материалам исследований опубликовано 9 печатных работ, в том числе 1 статья в журнале, входящем в список ВАК.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованной литературы (105 наименований) и приложений. Работа изложена на 148 страницах основного текста, содержит 53 рисунка и 1 таблицу.
