Информационное обеспечение и модели САПР режимов проварки фанерного сырья Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

УДК 674.046

ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ И МОДЕЛИ САПР РЕЖИМОВ ПРОВАРКИ ФАНЕРНОГО СЫРЬЯ

Е.А. Мануковский

В статье описываются динамические модели тепловых потоков в бассейне гидротермообработки фанерного сырья, для повышения эффективности нагрева древесины, снижения тепловых потерь предлагается организовать в процессе гидротермообработки циркуляцию воды с её подогревом

Ключевые слова: САПР, гидротермообработка, фанерное сырьё

Производственный опыт на предприятиях фанерной промышленности показывает, что не уделяется внимание использованию САПР при моделировании и проектировании тепловых потоков в технологических режимах гидротермообработки (ГТО). На практике как правило принимается, что тепловые потоки, например на нагрев сырья, имеют постоянное значение на всём протяжении технологического процесса гидротермообработки фанерного сырья, однако это не так. Величина теплового потока имеет максимальное значение в начале процесса прогрева фанерного сырья, и только потом уровень теплового потока принимает постоянное значение.

Так в начале процесса происходит нагрев воды в бассейне до температуры начала прогрева 35 - 40°С , потом, после достижения температуры происходит загрузка. Приведённая математическая модель описывает динамику изменения воды в бассейне без сырья.

Ч = ~(Рв-а+-а-дкп + Кр • ^) _^ +

йт св ■ ре -Уе в

-1

V ( R " (t«0 tr)) +

с, P, V R

(F, -а-11+Ккр - Кр -11) .

с, - ре -V, - Рп)

с, 'Pe 'Ve

гдЄ: Ккр =1/

а д Я

кр.возд кр J

- коэффициент

теплообмена вода-материал крыш-

ки кДж / (м2 -ч-К); акр возд - коэффициент теплообмена материал крышки- воздух кДж/(м2 - ч-К);

Мануковский Евгений Аркадиевич - ВГЛТА, ассистент, тел.: (47341) 5-74-75

- теплопроводность материала крышки кДж /(м-ч-К); ёкр - толщина крышки м; -

площадь поверхности воды в бассейне м2; Екр -площадь крышек м2; а = 0,03 кг /(м2 -ч) -

коэффициент пропорциональности в зоне испарения, св = 4,18 кДж /(кг- К)- теплоёмкость

воды; ре = 1000 кг / м3 плотность воды; Уе -объём воды м ; дш = 2400 кДж / кг удельная теплота конденсации пара; дс -расход тепла на нагревание сырья кДж ; - температура по-

верхности излучающей тепло °С; Рп - расход пара кг / ч.

1

Rq =

ние

Fq

1 do 1

------+ — + —

а, о Яп Я„,

ограждения

тепловое сопротивле-

ч-К

бассейна

кДж

Ло = 5,87 кДж / (м-ч-К) - коэффициент теплопроводности ограждения бассейна (бетон), аео = 7300 кДж/(м2 -ч-К)- коэффициент теплоотдачи между водой и ограждением бассейна, F0 - площадь поверхности бассейна омываемой водой м2; Аог = 45 кДж/(м2 -ч-К)-

коэффициент теплопроводности между ограждением бассейна и грунтом, d0 - толщина ограждения бассейна м,

Y = 1/

1 + -

а.

ао

-d„ + 2 - Яо 'ї

- do + 2 - Яо

аво = 7300 кДж/(м2 -ч-К)- коэффициент теплообмена вода-ограждение,

аог = 46 кДж/(м2 - ч-К)- коэффициент теплообмена ограждение-грунт,

Ло = 5,87 кДж /(м-ч-К)- коэффициент теплопроводности ограждения бассейна (бетон).

q

Т° = с° ■ р° - У° ■у ■ (1 - у) ■ Я°- постоянная времени ограждения ч.; со = 0,84 кДж/(кг-К)- теплоёмкость материала ограждения (железобетон), Р0 = 2400 кг / м3 плотность материала ограждения (железобетон), Ке - объём материала ограждения (железобетон) М , Вс = Сс ■ рс - Ус - сс -теплоёмкость фанерного сырья кДж / (кг ■ К); рс плотность фанерного сырья кг / м3; Ус -

объём фанерного сырья м3.

После загрузки сырья к тепловому потоку на нагрев воды прибавляется тепловой поток вода - сырьё, динамика изменения температуры вода имеет вид.

йГв -(Рв-а+Р,Чкп + КкрР)

т <■

-1

с, ■ ре -Уе

(~-(1е0 - )) +

-1

св -Ре Ке *0

(Ре -а ■< 1+Ккр 1)

се ■ Ре К

Чкп

~-£е +

се ■ Ре К

се ■ Ре К

Рп)

йдс = (-(РВ Ь +Ре-1-дт + Ккр ■Ркр) йт Се ■ ре ■V,

-1

Се ■ V *0

(-^е - Г)) +

" Вс" -1 " Вс"

Чс +

_ Т _ -І-С Се ■ рв ■Vе _ Т _

(Р, ЬА + К ■Рр ■Я

Тс = ■

С ■ ре ■Vе В2 -1пР

в.

- ■ Рп) ■ т

Се -рв -Уе

- коэффициент тем-

8-ас С сс Р

пературопроводности фанерного сырья м2 / с ;

\ коэффициент теплопроводности фанерного сырья кДж /(м-ч-К); сс - удельная теплоёмкость фанерного сырья кДж/(кг-К); рс -

плотность фанерного сырья кг / м3.

С целью повышения эффективности нагрева древесины, снижения тепловых затрат и длительности технологического процесса проварки фанерного сырья необходимо организовать исскуственную циркуляцию воды в бассейне вдоль образующих древесины с дополнительным подогревом циркулирующей воды. В этом случае тепловая мощность цв , кДж / с,

вносимая водой подогретой на А!в = !В1 - t0В ,

будет равна цв = Св - рв -У в - ^ ^в), Св - теплоёмкость воды кДж / (кг - К); рВ - плотность

воды кг / м3; Ус - объём воды м3. Тепловая

мощность, отбираемая древесиной у воды, определяется выражением

С

Че =■

Д ■ Рц ■ К Д

ТД

■ (/В1 ^0В ) ■е

Из этих уравнений можно получить температуру перегрева воды А!в

. = 4 ЯВД V t0В -10Д

в Св-рв Д Вср-Ув Величина Ув определяется мощностью насосов, объёмом бассейнов и количеством секций в бассейне. Наиболее оптимальный вариант управления достигается, если

Ув = (0,05-0,1)-УБ . Температуру же перегрева в дальнейшем необходимо менять по закономерности нагрева древесины А!в = Д^в-е

то есть

, например если средний диаметр фанерного сырья ВСР = 0,25 м , объём фанерного сырья КД = 300 м3, температура воды, при которой начинается гидротермообработка /0В = 35 0С, начальная температура древесины /0Д = 7,5 0С , удельная теплоёмкость фанерного сырья (берёза) СД = 6 кДж / кг ■ °С, плотность фанерного сырья (берёза) рд = 500 кг / м3, коэффициент теплообмена между водой и древе-

синой аВД = 17,5 кДж/м2 -ч- °С . Постоянная времени сырья для данной группы диаметров

ч.,

ВСР = 0,25 м .

Т = Рср ' Св 'р В

4 а

ВД

ТД = 0,25 - 3000 / (4 -17,5) = 10,7ч . Приняв объём перекачиваемой воды Ув = 50 м3 / ч , а также подставив в уравнение Вср в виде

ТдСв-Рв

Рср =-

4 а

ВД

ратуру А/ =

определяем начальную темпе-циркулирующей воды

СД ' РД К 10В 10Д

СВ ■ рВ

Т К

1Д УВ

^В1 ^0 в + А/В

А = 3000 ■ 300 ■35_7,5 = ц0с

4180

10,7 ^50

*е +

Тогда !В1 = 460 С , через интервал 10,7 ч температура перегрева циркулирующей воды должна составить Д!в = Д!0В -е-г/ГД А!в = 35 .е-10-7/10-7, А!в = 40 С то есть !в2 = 390 С , таким образом можно узнать температуру перегрева в любой момент времени т .

Выводы: предложенные модели описывают тепловые потоки вода - фанерное сырьё, вода - ограждение бассейна в процессе гидротермообработки фанерного сырья, а также позволяют вычислить температуру перегрева циркулирующей воды во время прогрева фанерного сырья в произвольный момент времени.

Воронежская государственная лесотехническая академия

SUPPLY WITH INFORMATION AND MODELS SYSTEMS OF AUTOMATION OF DESIGNING OF MODES OF PROCOOKING OF PLYWOOD RAW MATERIALS

E.A. Manukovsky

In article dynamic models of thermal streams in pool of hydroheat treatment of plywood raw materials, for increase of efficiency of heating of wood are described, decrease in thermal losses it is offered to organize in the course of hydroheat treatment circulation of water with its heating

Keywords: systems of automation of designing, hydroheat treatment, plywood raw materials

Литература

1. Круглов М.Г. Компьютерное интегрированное производство в России.

САПР и графика. - 1999. - № 1. - с. 2731.

2. Кирилов М.Г., Карасёв Е. И. Технология фанерного производства. - Москва , 1995. - 312с.