Помощь в написании студенческих работ
Антистрессовый сервис

Повышение энергетической эффективности промышленного сушильного оборудования конвективного типа для полотенных материалов

Диссертация: Повышение энергетической эффективности промышленного сушильного оборудования конвективного типа для полотенных материалов
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Для сушки тонких полотенных материалов в промышленности наиболее часто применяются сушилки с конвективным подводом теплоты. Однако, конвективные сушилки, используемые в промышленности, имеют низкий коэффициент полезного действия по теплоте (до 60%), так как паровоздушная смесь, выходящая из рабочей зоны сушильного оборудования имеет высокую температуру. В связи с этим представляется актуальной… Читать ещё >

Повышение энергетической эффективности промышленного сушильного оборудования конвективного типа для полотенных материалов (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Содержание

  • 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ МЕТОДОЛОГИИ И 9 АППАРАТУРНОГО ОФОРМЛЕНИЯ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ
    • 1. 1. Обзор сушильного оборудования конвективного типа
    • 1. 2. Математические модели и методы расчета тепловых и массооб- 24 менных процессов при конвективном подводе теплоты
    • 1. 3. Методы и средства использования вторичных энергоресурсов кон- 38 вективных сушилок
      • 1. 3. 1. Виды вторичных энергоресурсов, образующиеся при конвектив- 39 ной сушке
      • 1. 3. 2. Устройства, повышающие потенциал вторичных энергоресурсов
      • 1. 3. 3. Современное состояние технологии использования вторичных 52 энергоресурсов
    • 1. 4. Цели и задачи исследования
  • 2. ТЕХНОЛОГИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВТОРИЧНЫХ 67 ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ
    • 2. 1. Технология утилизации теплоты уходящей с сушильным агентом и 67 испаренной влагой
    • 2. 2. Расчет аппаратурного оформления схемы утилизации теплоты
      • 2. 2. 1. Расчет струйного компрессора
      • 2. 2. 2. Расчет вихревой камеры
    • 2. 3. Расчет локальных коэффициентов тепло- и массообмена при кон- 80 вективной сушке
  • 3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА 86 УТИЛИЗАЦИИ ТЕПЛОТЫ В СУШИЛЬНОЙ МАШИНЕ КОНВЕКТИВНОГО ТИПА
    • 3. 1. Физическая картина конвективной сушки тонких полотенных ма- 86 териалов
    • 3. 2. Математическая модель конвективной сушки тонких полотенных 92 материалов с сосредоточенными параметрами
    • 3. 3. Методика и программно-алгоритмическое обеспечение математического моделирования процесса комбинированной сушки тонких полотенных материалов в сушильной машине DD-1 с учетом технологии утилизации
  • 4. РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯ ПРОМЫШЛЕННОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
    • 4. 1. Рациональные режимы работы утилизационной схемы
    • 4. 2. Экономическое обоснование схемы утилизации теплоты с уходя- 132 щим сушильным агентом и испаренной влагой из сушилки DD — 1 тка-непечатной машины «STORK»

Наметившаяся в последнее время ограниченность запасов топливно-энергетических ресурсов вызвала необходимость проведения энергосберегающей политики.

Общая проблема экономии первичных энергетических ресурсов решается на основе совершенствования процессов их переработки, преобразования и распределения. Производство же преобразованных видов энергии (электроэнергии, пара, горячей воды и др.) соотносится с ее потреблением на различные цели.

Тепловая сушка, как и всякий процесс термического разделения, с точки зрения физики представляет собой совокупность одновременно протекающих явлений теплои массообмена. Сушка материалов является наиболее сложным процессом термического разделения, поскольку под влиянием теплоты изменяются не только свойства испаряющейся жидкости, но и свойства самого высушиваемого материала. Тепловая (или термическая) сушка является теплопотребляющим теплотехнологическим процессом, в результате осуществления которого получают товарную или промежуточную продукцию.

Вопросы экономии энергии при тепловой сушке являются частью общей задачи повышения ее эффективности и должны рассматриваться с учетом комплекса факторов, определяющих эту эффективность и в конечном счете народнохозяйственный эффект.

Сушильные установки относятся к теплотехнологическим установкам, так как представляют собой устройства, в которых процессы переноса теплоты и массы обеспечивают изменение технологических свойств обрабатываемого материала. Обычно они входят в состав более сложных систем.

Среди множества процессов химической и смежных отраслей промышленности сушка материалов, полупродуктов или готовых изделий занимает важное место. Она является одним из основных этапов получения мно4 гих продуктов. Совокупность параметров проведения данного процесса, конструктивные особенности аппаратного оформления во многом определяют качество и стоимость конечного продукта.

Сушильное оборудование в большинстве отраслей промышленности отстает по производительности от другого оборудования. Кроме того, сушка — один из самых энергоемких процессов. Следовательно, повышение производительности сушилок и разработка оптимального способа использования подводимой теплоты являются важнейшими задачами, от решения которых << зависит эффективность работы всей технологической цепочки.

Для сушки тонких полотенных материалов в промышленности наиболее часто применяются сушилки с конвективным подводом теплоты. Однако, конвективные сушилки, используемые в промышленности, имеют низкий коэффициент полезного действия по теплоте (до 60%), так как паровоздушная смесь, выходящая из рабочей зоны сушильного оборудования имеет высокую температуру. В связи с этим представляется актуальной задача разработки технологических схем, предусматривающих использование теплоты уходящей паровоздушной смеси в технологических целях.

Решение задачи оптимального управления процессом сушки тонких капиллярно-пористых материалов в конвективных машинах, в том числе с учетом эффекта использования отработанной паровоздушной смеси, требует разработки соответствующей математической модели.

Целью данной работы является исследование способов наиболее рационального использования вторичных энергоресурсов для повышения энергетической эффективности и увеличения производительности сушильного оборудования конвективного типа и на основе полученных сведений разработка технологии, аппаратурного оформления и методики расчета установок, работающих по данной технологии.

Основное внимание в настоящей работе было сосредоточено на решении следующих задач: Д.

1. Разработка технологии повторного использования теплоты, уходящей с паровоздушной смесью, в сушильных установках конвективного типа.

2. Разработка математической модели конвективной сушки тонких полотен-ных материалов с учетом использования теплоты отходящей паровоздушной смеси в сушильных установках конвективного типа.

3. Разработка методики расчета конвективной сушильной установки, включающей схему использования теплоты, уходящей с паровоздушной смесью.

4 4. На основе полученных математической модели и методики расчета определение рациональных режимов работы сушильного оборудования, в том числе схемы утилизации теплоты.

5. Обоснование экономической целесообразности практического применения предлагаемой технологии утилизации вторичных энергоресурсов.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Предложена технологическая схема утилизации теплоты, уходящей с сушильным агентом и испаренной влагой.

2. Предложена методика расчета схемы утилизации теплоты, уходящей с сушильным агентом и испаренной влагой.

3. Разработано математическое описание процессов теплои массопереноса в тонких полотенных материалах при их конвективной сушке с помощью упрощенной модели с сосредоточенными параметрами, позволяющей учитывать изменение параметров окружающей среды (сушильного агента).

Практическая ценность результатов работы заключается в следующем:

1. Разработана методика расчета схемы утилизации теплоты с уходящим сушильным агентом и испаренной влагой.

2. Разработано программно-алгоритмическое обеспечение математического моделирования процесса конвективной сушки тонких полотенных материалов в сушильной машине с учетом использования технологии утилизации ВЭР.

3. Разработано программное обеспечение для расчета аппаратурного оформления схемы утилизации теплоты: струйного компрессора и вихревой камеры.

4. Для разработанной технологической схемы получены зависимости локальных коэффициентов теплои влагоотдачи сушильного агента от температуры при различных режимах обдува.

5. Установлены интервалы параметров работы дополнительных устройств схемы утилизации теплоты, позволяющие получать наилучшие характеристики теплоносителя.

6. Графически в виде номограмм и численно представлены данные по широкому диапазону работы схемы утилизации, позволяющие определить необходимые параметры работы оборудования.

7. Разработана имитационная модель по оценке экономической эффективности использования технологии утилизации ВЭР.

Структура работы: работа состоит их четырех глав.

В первой главе дается обзор оборудования конвективного типа для сушки полотенных материаловсуществующих математических моделей и методов расчета тепловых и массообменных процессов при конвективном подводе теплотыосновных видов вторичных энергоресурсов, образующиеся при конвективной сушкесуществующего теплоутилизационного оборудования и схем утилизации.

Во второй главе приводится описание технологии повторного использования теплоты уходящей с паровоздушной смесью в сушильных установках конвективного типа, позволяющей повысить энергетическую эффективность сушильного оборудования. Производится расчет схемы утилизации теплоты паровоздушной смеси и соответствующего аппаратурного оформления.

В третьей главе рассматривается физическая картина конвективной сушки тонких полотенных материалов и разрабатывается математическая модель с сосредоточенными параметрами. Предлагается методика расчета 7 конвективной сушильной установки, в основу которой положена данная модель.

В четвертой главе даются практические рекомендации по использованию разработанной математической модели конвективной сушки тонких по-лотенных материалов с применением схемы утилизации теплоты паровоздушной смеси. В данной главе также дается экономическое обоснование схемы утилизации теплоты с уходящим сушильным агентом и испаренной влагой.

1. Предложена новая схема утилизации вторичных энергоресурсов при кон вективной сушке тонких полотенных материалов. Схема отличается по вторным использованием уходящей теплоты непосредственно в прохо дящем технологическом процессе, что позволяет помимо сокращения соб ственно потерь теплоты, снизить удельное энергопотребление и повысить производительность сушильной установки,.

2. Предложена математическая модель процесса конвективной сушки тонких полотенных материалов с сосредоточенными параметрами, позволяющая существенно упростить и ускорить расчеты для предлагаемой сушильной установки. Правомерность использования модели обоснована анализом физической картины механизма сушки, адекватность — модельными рас четами.

3. Разработана методика расчета конструктивных характеристик и парамет ров ведения процесса сушки предлагаемой сушильной установки, вклю чающей схему утилизации теплоты и расчет кинетики сушки тонких по лотенных материалов. Для разработанной методики приведен алгоритм расчета.4. Приведены справочные таблицы и номограмма, позволяющие упростить определение режимов работы схемы утилизации теплоты.5. Проведенный анализ экономической эффективности инвестиций для ус тановки предлагаемой схемы утилизации вторичных энергоресурсов под тверждает целесообразность ее использования. Для тонких полотенных тканей массового ассортимента срок окупаемости проекта составляет до двух месяцев, увеличение прибыли около 700 тыс. руб. в год (в ценах 2003.

Показать весь текст

Список литературы

  1. О.Л., Леончик Б. И. Экономия энергии при тепловой сушке. — М.: Энергоатомиздат, 1986.
  2. В.В., Зайченко В. М., Реутов Б. Ф., Цой А.Д., Шпильрайн Э. Э. Проблема энергосбережения на предприятиях текстильной промышленности // Текстильная промышленность, 2002, № 5.
  3. Кей Р. Б. Введение в технологию промышленной сушки. Пер. с англ. Под ред. Р. И. Солоухина, П. С. Куца. — Минск: Наука и техника, 1983
  4. П.Д., Щукин А.А. Теплоиспользующие установки промышленных предприятий, 1970
  5. Сушильные аппараты и установки. — М.: ЦИНТИХИмнефтемаш, 1975
  6. .С. Современные методы сушки. — М.: Знание, 1973
  7. Л.М., Сажин Б.С, Лаевская М. М. — В кн. Обзорная информация. Химическое и нефтеперерабатывающее машиностроение. Сер. ХМ-1. — М.: ЦИНТИХимнефтемаш, 1973.
  8. .М., Использование газа для интенсификации процессов сушки и термической обработки тканей. — М.: Гизлегпром, 1959
  9. Теплоиспользующие установки в текстильной промышленности: Учеб. Для вузов / Е. А. Ганин, Д. Корнеев, И. П, Корнюхин, В. И. Щербаков. — М.: Легпромбытиздат, 1989. — 392 с.
  10. Справочник по отделке текстильных материалов / Г. С. Сарибеков, Е. Е. Старикович, Ю. И. Осик, В. Л. Молоков. — Киев: Техника, 1984
  11. О.А., Малков Ю. А. Машины для сушки и термообработки ткани. -М.: Машиностроение, 1971.
  12. О.А., Малков Ю. А. Современное оборудование для сушки ткани. — М.: Обзор ЦНРШГЗИЛегпещемаш, 1971
  13. В.П. Завесная сушильная машина для тканей. — М.- Гизлегпром, 1954 f
  14. Отделка хлопчатобумажных тканей. В 2-х ч. Ч. 2. Оборудование для отделки хлопчатобумажных тканей. Справочник / Под ред. Н. В. Егорова. — М.: Легпромбытиздат, 1991. — 240 с.
  15. О.А. Интенсификация сушки ткани. Диссертация на соискание ученой степени к.т.н. — Иваново, ИвНИТИ, 1953.
  16. В.И. и др. Теория и расчет сушильных процессов. — М.: МИХМ, 1974.-152 с.
  17. .С., Гудим Л. И., Реутский В. А. Гидромеханические и диффузионные процессы. -М.: Легпромбытиздат, 1988.
  18. Био М. Вариационные принципы в теории теплообмена. Пер. с англ. / Под ред. А. В. Лыкова. — М.: Энергия, 1975
  19. З.Ю. Тепло- и массоперенос в пористых телах при переменных потенциалах в среде. — Львов: Вища школа, 1979
  20. Процессы сушки капиллярно-пористых материалов: Сб. науч. тр. — Минск: ИТМО, 1990
  21. М.Д. Массотеплообмен в капиллярно-пористых телах в процессе сушки // Математические и физические вопросы тепло- и массо-обмена. — Минск, 1973
  22. Куц П. С, Ольшанский А. И. Некоторые закономерности тепловлагооб- мена и приближенные методы расчета кинетики процесса сушки влажных материалов // ИФЖ, Т. 32, 1977
  23. А.В., Михайлов Ю. А. Теория тепло- и массопереноса. — М.-Л.: Госэнергоиздат, 1963.
  24. А.В. Явления переноса в капиллярно-пористых телах. — М.: Гос- техиздат, 1954. — 296 с.
  25. А.В., Михайлов Ю. А. Теория переноса энергии и вещества // АН БССР, Минск, 1959. — 330 с.
  26. А.В. Теплопроводность нестационарных процессов. — М.-Л.: Госэнергоиздат, 1948.-321 с. •^, 27. Лыков А. В. Тепло- и массообмен в процессах сушки. — М.-Л.: Госэнер-гоиздат, 1956.
  27. Р., Стьюарт В., Лайтфут Е. Явления переноса. Пер. с англ. / Под ред. Н. М. Жаворонкова и В. А. Малюсова. — М.: Химия, 1974
  28. .С. Вопросы теплообмена. — М.: Наука, 1987
  29. Тепло- и массообменные процессы: Сб. науч. тр. — Киев: Наук, думка, 1986
  30. В.Ф. Моделирование сушки дисперсных материалов. — Л.: Хи- < мия, 1987.
  31. .С. Основы техники сушки. — М.: Химия, 1984.
  32. М.В., Леончик Б. И. Распылительные сушилки. — М.: Машиностроение, 1966
  33. М.В. Сушка в химической промышленности. — М.: Химия, 1970
  34. П.Д. Теплообменные, сушильные и холодильные установки. —, М.: Энергия, 1972. — 181 с.
  35. П.Г., Рашковская Н. Б. Сушка во взвешенном состоянии. — Л.: Химия, 1979
  36. А.Н., Муштаев В. И., Ульянов В. М. Сушка дисперсных материалов в химической промышленности. — М.: Химия, 1979.
  37. М.С. Сушка керамических суспензий в распылительных сушилках. -М.: Стройиздат, 1972.
  38. И.И., Тонанайко Ю. Н. Сушильные установки химической промышленности. — Киев: Техника, 1969.
  39. Д.Г., Карягин А. А., Ламм Э. Л. Распыливающие устройства в химической промышленности. — Л.-М.: Химия, 1975.
  40. А.В. Теория сушки. — М.-Л.: Госэнергоиздат, 1950.
  41. П.А. Процессы сушки в целлюлозно-бумажном производстве. — М.: Энергия, 1966. — 476 с.
  42. А.И. Приближенные методы расчета кривой скорости Л сушки. В сб. «Тепло- и массообмен в сушильных и термических процессах». — Минск, 1971. — с. 200−211
  43. Куц П. С, Ольшанский А. И., Шкляр В. Я. Обобщенное уравнение температурной кривой процесса конвективной сушки влажных материалов. — ИФЖ, 1989, т. 57, № 4. — с. 627−631
  44. А.И., Шкляр А. В. К расчету кинетики процесса сушки . влажных материалов // Исследование тепломассопереноса при сушке и термообработке капиллярно-пористых материалов. — Минск, 1985
  45. Куц П. С, Шкляр В. Я. Кинетика процесса конвективной сушки тонких материалов. — Пром. Теплотехника, 1989, т. 11, № 5. — с.55−59
  46. Куц П. С Современные направления оптимизации процессов и техники сушки. — Минск: Наука и техника, 1979
  47. Куц П. С, Шкляр В. Я., Ольшанский А. И., Метод расчета процесса конвективной сушки влажных материалов. — ИФЖ, 1986, т. 51, № 1, — с.99-
  48. Ю.И. Тепломассобмен: Метод расчета тепловых и диффузионных потоков. -Л.: Химия, 1986. — 144 с.
  49. Ю.А. Сушка перегретым паром. — М.: Энергия, 1967.
  50. .М., Реутский В. А. Сушка и промывка текстильных материалов: теория, расчет процессов. — М.: Легпромбытиздат, 1990. — 224 с.
  51. СП. Диффузия в химико-технологических процессах. — М.: Энергия, 1993.-208 с.
  52. СВ. Процессы термической обработки дисперсных материалов с фазовыми и химическими превращениями. — Диссертация на соискание ученой степени д.т.н. — Л., ЛТИ им. Ленсовета, 1987.
  53. В.А. Процессы термической обработки сыпучих и листовых материалов в аппаратах интенсивного действия. — Диссертация на соискание ученой степени д.т.н. — Иваново, ИГАСА, 1996. — 387 с.
  54. Красников В. В Закономерности кинетики сушки влажных материалов. -ИФЖ, 1979, т. 19,№ 1.-с. 34−41
  55. В.Ю., Беляев Н. М. Численные методы теории конвективного тепломассообмена. — Киев, Донецк: Виша шк., 1984
  56. .М., Полевиков В. К. Вычислительный эксперимент в конвекции. — Минск: Университетское, 1989
  57. Н.Д. Моделирование и оптимизация тепломассообменных процессов в химической технологии. -М.: Наука, 1991
  58. Н.В. Физикохимия процессов массопереноса в пористых телах. -М.: Химия, 1990
  59. Интенсификация процессов тепловлагопереноса в процессах сушки: Сб. науч. тр. — Киев: Наук, думка, 1979
  60. М.Н. Исследование процесса сушки тканей, пропитанных растворами нелетучих веществ, и создание высокопроизводительной сушильной установки для его осуществления. Диссертация на соискание ученой степени к.т.н. — Иваново, ИвНИТИ, 1975.
  61. Эффективное использование топливно-энергетических ресурсов. / Под ред. Д. Б. Вольфберга — М.: Энергоатомиздат, 1983.
  62. Промышленная теплоэнергетика и теплотехника / Под общ ред. В. А. Григорьева и В. М. Зорина. — М.: Энергоатомиздат, 1983.
  63. В.П., Торопов Л. И., Дианов В. Н. Перспективы внедрения систем утилизации тепла отработанных паровоздушных смесей на предприятиях текстильной промышленности. — Иваново: ИвНИТИ, 1989
  64. П.И. Нормирование расхода тепла в отделке тканей. — М.: Легкая индустрия, 1973
  65. В. В., Гудков Л. В., Терещенко А. В. Рациональное использование топлива и энергии в промышленности. М.: Энергия, 1978.
  66. Н.А. Вторичные энергетические ресурсы промышленности. -М.-Л.: Госэнергоиздат, 1951.
  67. В.П., Поз М.Я. Теплофизика аппаратов утилизации тепла систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. — М.: Стройиздат, 1983
  68. М.С. Использование отработавшего и вторичного пара и конденсата.-Л.: Энергия, 1971
  69. Г. Е. Теплообменники и теплообменные процессы. — Киев: Наук, думка, 1982
  70. А.Д., Быстров В. П., Зайцев В. А. Методика оценки эффективности работы теплообменных аппаратов // Вопросы теплопередачи в технологических процессах. — М.: МЛТИ, 1983, вып. 152, с 113—119.
  71. А.А., Рамм В. М. Абсорберы с псевдоожиженной насадкой. — М.: Химия, 1980.- 184 с.
  72. Рей Д. Экономия энергии в промышленности: Пер. с англ./ Под ред. В. Е. Аракелова. — М.: Энергоатомиздат, 1983.
  73. Краткая техническая характеристика теплоутилизаторов. — Иваново: ИвНИТИ, 1991
  74. Отчет о HPIP ИвНИТИ 1990 г. «Усовершенствовать работу теплоутили- заторов и разработать типовые схемы горячего технологического водоснабжения отделочных производств с использованием вторичных энергоресурсов»
  75. В.Ю. Сушка полотенных материалов в установках барабанного типа. — Диссертация на соискание ученой степени к.т.н. — Иваново, ИГАСА, 1999.-206С.
  76. Е.Я., Бродянский В. М. Энергетические основы трансформации тепла и процессов охлаждения. — М.: Энергия, 1967.
  77. Е.Я. Расчет и построение характеристики пароструйных компрессоров и водоструйных насосов с цилиндрической камерой смешения// Известия ВТИ, № 9, 1948.
  78. Е.Я. Экспериментальное исследование пароструйных компрессоров// Известия ВТИ, № 11, 1948.
  79. Е.Я. Теплофикация и тепловые сети. Госэнергоиздат, 1963.
  80. А.В. Установки для трансформации тепла и охлаждения. — М.: Энергоатомиздат, 1989.
  81. Н.В. Повышение эффективности энергоиспользования промышленного сушильного оборудования барабанного типа для полотенных материалов. Диссертация на соискание ученой степени к.т.н. — Иваново, 2001.
  82. А.И., Сливина Н.А. Mathcad 2000. Математический практикум для экономистов и инженеров. — М.: Финансы и статистика, 2000
  83. З.Ф., Арсеньев Г. В. Теплоэнергетические установки и теплоснабжение. — М.: Энергоиздат, 1982. — 400с.
  84. А.В., Занемонец Н. А. Теплотехника. — М.: Высшая школа, 1986.
  85. А.В., Бродянский В. М. Исследование вихревой трубы с внешним охлаждением//Холодильная техника, № 5, 1964
  86. К.Ф., Романков П. Г., Носков А. А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. — Л.: Химия, 1987. — 576 с.
  87. Справочник по теплопроводности жидкостей и газов. — М.: Энерго- атомиздат, 1990
  88. Руководство пользователя Project Expert 6. — М.: Про-Инвест Консалтинг, 1998
  89. Вестник Банка России, № 35, 25.06.2003
  90. Теплотехнический справочник. Изд. 2-е, перераб. Под ред. В.Н. Юрене- ва, П. Д. Лебедева. Т. 1. — М.: Энергия, 1975
  91. А.К., Ворошилов В. П. Компрессорные машины. — М.: Энер- гоатомиздат, 1989
  92. В.М. Насосы, вентиляторы, компрессоры. Изд. 2-е, перераб. и доп. — М.: Энергия, 1968
  93. Ranken F. Heat Pumps in Н.М. Sips Modem Refrigeration, April, 1944
  94. Hilsch R. Die Expansion von Gasen im Zentrifiigaifeld als Kalteprozess, Naturforschung, April, 1946
Заполнить форму текущей работой

Сессия? Спокойно!