Факторы, влияющие на эффективность работы сушильных установок бумагоделательных и картоноделательных машин Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Уда 676.056.521.1.012.77 ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ РАБОТЫ СУШИЛЬНЫХ УСТАНОВОК БУМАГОДЕЛАТЕЛЬНЫХ И КАРТОНОДЕЛАТЕЛЬНЫХ МАШИН

JI.M. Бойков1, Н.С. Нечаев2

1 Санкт-Петербургский государственный университет сервиса и экономики (СПбГУСЭ),

191015, Санкт-Петербург, ул. Кавалергардская, 7 Фирма «СПИРАКС САРКО» 198097, Санкт-Петербург, ул. Возрождения д. 4

Аннотация - На основе изучения процессов сушки бумаги и картона в производственных и лабораторных условиях установлены факторы, которые способствуют повышению производительности бумагоделательных и картоноделательных машин при одновременном сокращении затрат теплоты.

Ключевые слова: сушильная установка; тепломассообмен; бумагоделательная машина; картоноделательная машина; удельный влагосъем; удельные расходы пара и теплоты.

THE FACTORS INFLUENCING OVERALL PERFORMANCE OF UNITS FOR DRYING OF MACHINE FOR MANUFACTURE OF A PAPER AND A CARDBOARD

L.M.Bojkov, N.S.Nechaev 1The Sankt-Petersburg state university of service and economy (SPbSUSE),

191015, St.-Petersburg, streetKavalergardsky, 7 2Firm «SPIRAKS SARCO» 198097, St.-Petersburg, street Vozrogdenja, 4

The summary - On the basis of studying paper drying processes and a cardboard in industrial and laboratory conditions factors which promote productivity increase paper and cardboard machines at simultaneous reduction of expenses of warmth are established.

Keywords: installation for paper drying; warm- mass- carrying over; the car for paper manufacture; the car for cardboard manufacture; the specific I will eat a moisture; specific expenses of steam and warmth.

При проектировании новых и эксплуатации существующих сушильных частей бумаго- и картоноделательных машин (БКДМ) определяющими являются вопросы повышения эффективности работы контактных сушильных установок, которые связаны с интенсификацией тепломассообменных процессов, снижением энергозатрат, выбором оптимальных режимов сушки и определением рациональных конструктивных решений сушильных установок. Это, в свою очередь, отражается на производительности установок и сокращении удельных затрат теплоты.

Анализ выполненных экспериментальных и теоретических исследований приводит к выводу, что производительность сушильных установок, интенсивность сушки и удельный расход теплоты являются функциями многих переменных величин, зависящих от конструктивных особенностей и эксплуатационных характеристик контактных сушильных установок. С целью определения этих зависи-

мостей по методикам [1 - 3] с помощью ЭВМ выполнены численные тепловые расчеты сушильной части картоноделательных машин (КДМ). В качестве объекта выбраны КДМ типа К-2, К-2М, К-3, К-2М, КП-22 и КДМ фирмы «Фампа». Результаты расчетов приведены графически на рис. 1 - 8. Анализ приведенных графиков позволяет выявить основные направления по интенсификации сушки и экономии теплоты. Расчеты показали, что интенсивность сушки на машинах при выработке кровельного картона массой 350 г/м2 примерно одинакова и составляет 10,5 - 12,0 кг влаги/(м2.ч), за исключением КДМ типа КП-22, где она составляет 15,5 кг влаги/(м2.ч).

Увеличение удельного влагосъема на данной машине обусловлено применением пара повышенного давления до 1,0 МПа. Удельные расходы находятся в пределах: по пару 1,9 - 2,4 кг пара/кг картона, по теплоте 5,86- 5,87 кДж/кг картона, по влаге 3,94 -4,39 кДж/кг влаги.

Факторы, влияющие на эффективность работы сушильных установок бумагоделательных и

картоноделательных машин

количество цилиндров, длина и диаметр каждого цилиндра, а также угол обхвата цилиндра полотном влияют на увеличение производительности прямо пропорционально.

Рисунок 1 - Зависимость производительности КДМ от давления греющего пара Р, массы 1 м2 полотна РСП и критического влагосодержания материала и К1 .

кг/ч

2100

2000

1900

1?о

•( —1 _ 2л У

та

36

40

42

4*1

%

50

20 30 «0 50 60 70

Рисунок 2 - Зависимость производительности КДМ от начальной сухости полотна Т 0 и начальной температуры полотна и 0 перед сушильной установкой

кг

ц

£500

2400

£200

2ооо

1800

&м | Г

_ !

1

г*-5^ гг--О- -* ’ 0

с*, ч

500

600

700 800 Э00

Рисунок 3 - Зависимость производительности КДМ от коэффициентов теплообмена: внутри цилиндра ах и на наружной поверхности а 2

Из графических зависимостей следует, что производительность машин в значительной степени зависит от конструктивного исполнения и режимов эксплуатации сушильных установок. Конструктивные характеристики, такие как,

_м_

иіМ

т ! А* **

V к

І** уй

у

-

А

у Л

! р,л

ад о,м 0 і ,46 0,50

56

18

АО

кг

44

. !_Тя, %

53С

ІІЮ

дао

аоо

"ікс

9СО

ЗЕСЙ

------ь™,.

.VIі гр

оЦ,Зт/м’'і

Рисунок 4 - Интенсивность сушки кровельного картона в зависимости от массы 1 м2 полотна РСП, начальной сухости полотна Т 0, коэффициентов теплообмена внутри а 1 и снаружи а2 цилиндров кг

М*Ц 10,#

10,7 Щ6-

10,5

10,4

т 1І

г"5

г--‘ к

> 1

у І 1 К

[ і *

10 2П І0 40 50 60 70 30

0,6! 0,63 0,65 0,67 0,69

Рисунок 5 - Интенсивность сушки кровельного картона в зависимости от начальной температуры полотна и 0 и угла обхвата цилиндра полотном ф ц

2400 2000 згоо

Рисунок 6 - Интенсивность сушки кровельного картона в зависимости от критического влагосодержания материала и К1 и давления греющего пара Р в сушильных цилиндрах

ТЕХНИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ СЕРВИСА №1(15) 2011

27

Рисунок 7 - Удельный расход теплоты на 1 кг испаряемой влаги в зависимости от давления греющего пара Р, критического влагосодержания материала и К1, начальной сухости полотна Т 0 и начальной температуры массы и0

ч

2600

гчоп

гш

гооо

«00

1600

\

—*

і / | \

1,1 1,6 1 6 2,0 ,2 г 4 9

т 064 ад ' о'ба ста о.іг и

58

42

45

Рисунок 8 - Зависимость производительности КДМ от диаметра цилиндров Б ц, числа цилиндров п ц и угла обхвата цилиндра полотном фц.

Таким образом, выявлены основные факторы, влияющие на эффективность работы контактных сушильных установок.

На основе анализа современного состояния сушильных установок БКДМ мною намечены пути развития сушильной техники для сушки волокнистых материалов:

- развита теория тепломассоперено-са применительно к БКДМ [4] ;

- научно обоснован и предложен более совершенный механизм сушки картона и бумаги [4] с односторонним теп-лоподводом по сравнению с двухсторонним;

- уточнена и дополнена методика теплового расчета цилиндровых контактно-конвективных сушильных установок [4, 5], на основе которой можно производить реконструкцию БКДМ;

- разработана теория оптимальной длины свободного пробега полотна, которая позволяет оптимизировать конструкцию сушильных установок и снизить их металлоемкость [4, 6];

- разработаны и апробированы мероприятия по повышению эффективности действующих и вновь проектируемых сушильных установок БКДМ.

Литература

1. Жучков П.А. Тепловые процессы в целлюлозно-бумажном производстве. М.: Лесная промышленность, 1978.

2. Жучков П.А., Саунин В.И. Тепловой и гидравлический режимы работы бумагоделательных и картоноделательных машин М.: Лесная промышленность, 1972.

3. Бойков Л.М. Универсальная методика расчета контактных сушильных установок. // Химия и технология целлюлозы и полуцеллюлозы: Межвузовский сборник научных трудов. / ЛТА. Л., 1989. С. 28-32.

4. Бойков Л.М. Совершенствование процессов контактно-конвективной сушки картона и бумаги. // Диссертация на соискание ученой степени д.т.н./ СПб ГТУ РП. СПб., 2001.

5. Нечаев Н.С., Бойков Л.М. Совершенствование процессов тепломассопереноса при сушке картона и бумаги. // Машины и аппараты целлюлознобумажного производства: Межвузовский сборник научных трудов. ГОУВПО СПб ГТУ РП. СПб., 2005. С. 47-52.

6. Бойков Л.М. Опыт оптимизации работы сушильной части бумагоделательных машин. // Бумажная промышленность. 1990. №8. С. 25,26.

1 Бойков Лев Михайлович, доктор технических наук, профессор, профессор кафедры «Сервис торгового оборудования и бытовая техника» тел: +7 (812) 700 72 1 6

2 Нечаев Николай Сергеевич, главный специалист фирмы «СПИРАКС САРКО» тел. (812) 1842933 Е-mail:bdm-teploservis@mail.ru