Математические модели САПР параметров бассейнов гидротермообработки древесины Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

УДК 674.046

МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ САПР ПАРАМЕТРОВ БАССЕЙНОВ ГИДРОТЕРМООБРАБОТКИ ДРЕВЕСИНЫ

Е.А. Мануковский, В. С. Петровский

В статье описывается последовательность, модели бассейна гидротермообработки фанерного сырья, а также математические модели для проектирования бассейна, теплообменника и фильтра очистки оборотной воды

Ключевые слова: математические модели, проектирование бассейнов, гидротермообработка, фанерное

сырьё

Проектирование бассейнов ГТО

(гидротермообработки) фанерного сырья целесообразно проводить последовательно, в несколько этапов.

1. Определение размеров бассейна

гидротермообработки. Размеры бассейна

лимитируются по длине типом выбранного крана, а по ширине секции длинной кряжей. Эти величины в основном определяют ёмкость секции. Число секций как частное от то деления требуемой производительности в целом на производительность одной секции. Производительность секции П за данное время Т выражается уравнением

П = Е-

Т Т

----= Б-к-Ь-в-----—

где

продолжительность обработки ч., т2 - время загрузки и разгрузки (определяется как частное от деления вместимости секции на количество потребляемого сырья за 1 ч.) ч., Е - вместимость секции произведение объёма на в -

коэффициент загрузки. При проектировании добавляется одна - две резервные (остановка на ремонт или очистка или отклонение фактического режима работы от расчётного). Объём бассейна У6 = Б-к-Ь мъ, зная объём бассейна и коэффициент загрузки можно посчитать объём воды (1 - в), м3 в объём сырья в бассейне V = Е = БкЬв м3, где Ь, Б, к - длинна, ширина и глубина секции бассейна м. По уравнению описывающему изменение температуры воды 40 - 50 0С , определяются оптимальные значения параметров ^ толщина крышек, и Рп расход пара.

-1

с в Ре - К

(~-(Хо - )) +

-1

с Рв-К —

(Ев -а-{1+Ккр -Екр 1)

св - р - Ке

-Чс +

св Ре -Кв

(

св - рв -Кв

- Рп) - т

где

Кр = 1/

1

а д Я

кр.возд кр J

а

в.кр

коэффициент

теплообмена

вода-материал крышки кДж / (м2 -ч- К); акрвозд - коэффициент

теплообмена материал крышки- воздух

кДж / (м2 -ч- К); Лкр - теплопроводность

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

крышки м; Ее - площадь поверхности воды в

бассейне

м

Е -площадь крышек

м

а = 0,03 кг / (м2 - ч) -коэффициент пропорциональности в зоне испарения,

се = 4,18 кДж /(кг- К)- теплоёмкость воды,

ре = 1000 кг / м3 плотность воды, Ув -объём

воды м ; дкп = 2400 кДж / кг удельная теплота

конденсации пара, Цс -расход тепла на нагревание

сырья кДж; Х1 - температура поверхности

излучающей тепло 0С ; Рп - расход пара кг / ч. После определения оптимальных параметров ^ толшина крышек, и Рп расход пара, по формуле тепловых потерь на нагрев ограждения, вычисляется d - толщина ограждения бассейна м

Мануковский Евгений Аркадиевич - ВГЛТА, ассистент, тел. (4732) 15-74-75

Петровский Владислав Сергеевич - ВГЛТА, д-р техн. наук, профессор, тел. (4732) 53-70-50

-(Ев -а + Ев -а-

,+ Ккр- Екр)

св- Ре -Кв- До-(То + У)

їв +

(До- г)

1

К •(— -(1во - 1Г )) +

св Ре Кв До

-(—о - Г) - + До -У- ?1-( Ев Я+ Ккр- Екр )

т г ^С т г

св - Рв' К в св - Рв - К в

+ 1кп'—о' 7 - Рп)-т

До-То св- Рв 'Кв

Я

где

Д0 = — о Е

о

1 йо 1

------+ —- + —

,а Я Я .

V в.о о о.г /

тепловое

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

теплопроводности ограждения бассейна (бетон), аво = 7300 кДж/(м2 - ч-К) - коэффициент

теплоотдачи между водой и ограждением бассейна, Е0 - площадь поверхности бассейна омываемой

водой м 2 ; До г = 45 кДж / (м2 -ч-К) - коэффициент теплопроводности между ограждением бассейна и грунтом, dо - толщина ограждения бассейна м,

1+

-йо + 2 -Я. 'ї

,где

коэффициент

ограждение,

коэффициент

ограждение-грунт,

коэффициент

аво = 73оо кДж/(м2 -ч-К)-теплообменавода -

аог = 46 кДж / (м2 -ч-К)-теплообмена

Яо = 5,87 кДж / (м-ч-К) -теплопроводности ограждения бассейна (бетон). То = со - ро - Ко -у- (1 -у)- До - постоянная

времени ограждения ч ; со = о, 84 кДж / (кг - К) -теплоёмкость материала ограждения (железобетон), ро = 24оо кг / м3 плотность материала ограждения (железобетон), Ко - объём материала ограждения (железобетон) м 3 .

2. Зная объём фанерного сырья в мъ можно определить количество тепла, необходимого для прогрева фанерных кряжей. Отдельно для летних и зимних условий

-(Ев-Я + Ев-Я дкп + Ккр-Ер)

Св- ре - ув

-1 , 1 , с-----------(Д -(1в-г г ))+

Св- Ре-V, До

■ їв +

-1

Св- рв ■ ув

С,- рв - Ув

(Ев- Я-г, + КкР- Екр- О

Св - Ре • Ув

- Рп) - т

■ -коэффициент температуропроводности

сс -Рс

фанерного с^ірья кг / с; Яс - коэффициент

теплопроводности фанерного сырья

кДж/(м-ч-К); сс - удельная теплоёмкость

фанерного сырья кДж/ (кг -К), рс - плотность

фанерного сырья кг / м3. По формуле определяется

С - А -(г - г ) - О

в в V гр с' х-'пот

расход греющей воды ОФ = -

V

где Ае - расход греющей воды кг / с, 1гр, 1с -

температура греющей воды и температура среды 0С , 0пот - потери через ограждение (0,5 от величины полезных затрат).

3. Вычислив количество необходимого для прогрева фанерного сырья тепла и расход греющей воды можно выполнять проектирование параметров теплообменника.

Ф = ср2-Оа-(Ц-Т')-

1 - ехр

Г1 + ср1 -О1Л ср2 - °ш2 .

К-Б

ср1 - °т\ срХ - °т1

1+

ср1 - бт1

ср2 - бт2

Ср2 - Qm2

Ф - количество теплоты переданное то горячего к холодному теплоносителю Вт / с ; ср1, с 2-теплоёмкости горячего и холодного теплоносителей Вт / кг; Qml, 0т2- расходы горячего и холодного

теплоносителей м3 / с; К- коэффициент

теплопередачи (от конденсирующегося пара к воде К = 2900-300, от газа к воде К = 55 - 60 Вт /м-К ,

8 - поверхность теплообмена м2; Т[— Т2 -начальные температуры горячего и холодного теплоносителей К; задаваясь количеством тепла необходимым для ГТО определённого объёма фанерного сырья, вычисляется расход холодного

теплоносителя Qm 2 = - Б = w - п - d2, w - скорость

потока принимается для жидкости имеющей взвешенные частицы w = 1,5 - 2 м / с , d - диаметр трубы, подающей подогретую воду в бассейн м .

где Вс = Сс - рс - Кс, где сс - теплоёмкость

фанерного сырья кДж / (кг - К); рс - плотность фанерного сырья кг / м3; Кс - объём фанерного

А,2 • 1п ^с-

3 гр

сырья м ; 1С =■

А,,

8 - ас

постоянная времени

фанерного сырья ч.;

4. Определяя объём перекачиваемой воды можно проектировать параметры фильтра для очистки оборотной воды.

( \---------——_ Л

К = Е

2- Ар - т

М- Го -хо

Д

фп

Дфг.

Го

где V - объём фильтрата м , Б- площадь

фильтрования

м

Д

фп

фильтровальной перегородки

сопротивление

м-1 ; /и -

динамическая вязкость фильтрата Па-с; го -удельное объёмное сопротивление осадка м-1; хо -отношение объёма осадка к объёму фильтрата; Ар -перепад давления до и после фильтровальной перегородки Па.

Выводы: предложенные модели позволяют выполнить проектирование бассейна

гидротермообработки фанерного сырья, теплообменника и фильтра очистки оборотной воды.

Литература

1. Круглов М.Г., Компьютерное интегрированное производство в России. САПР и графика. - 1999. - № 1. -С. 27-31.

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

3. Обливин, А.Н., Прокофьев Н. С. Процессы и аппараты химической технологии. - М.: МГУЛ, 2002. -656 с.

Воронежская государственная лесотехническая академия

MATHEMATICAL MODELS SYSTEMS OF AUTOMATION OF DESIGNING OF PARAMETERS OF POOLS OF HYDROHEAT TREATMENT OF WOOD

E.A. Manukovsky, V. S. Petrovsky

In article the sequence, models of pool of hydroheat treatment of plywood raw materials, and also mathematical models for designing of pool, the heat exchanger and the filter of clearing of turnaround water is described

Key words: mathematical models, designing of pools, hydroheat treatment, plywood raw materials