CC BY
8
Для визначення бшьш точних оптимальних napaMeTpiB роботи газоге-нераторно! установки потрiбно побудувати математичну модель у виглядi рiвняння регреси i здiйснити оптимiзацiю.
Лггература
1. Патент УкраТни "Газогенератор" : а.с. Украши № 38952, МКП C10J 3/00, надрукова-но 26.01.2009 р.
2. Пилипчук М.1. Основи наукових дослiджень : пiдручник / М.1. Пилипчук, А.С. Гри-гор'ев, В.В. Шостак. - Львiв : Вид-во "Знання". - 2007. - 234 с.
3. Саламов А.А. Тепловые электростанции с газификацией топлива / А. А. Саламов // Теплоэнергетика. - 2004. - № 5. - С. 75-77.
Лыс С. С. Анализ экспериментальных исследований газогенератора со сплошным слоем
На сегодня известно немало способов переделывания древесины и отходов из нее в энергию, но одним из самых перспективных есть газификация. Благодаря большому потенциалу, малым срокам окупаемости проектов, экологическим преимуществам древесина является наиболее приоритетной среди других возобновляемых источников энергии в большинстве стран мира.
С этой целью была разработана конструкция газогенераторной установки, на которой проведен ряд опытов с целью определения закономерности влияния входных факторов на процесс газификации и на качество синтез-газа. Статистическая обработка экспериментальных данных дает возможность определить оптимальные параметры работы газогенератора.
Lys S.S. An analysis of experimental researches of gazogene is with a continuous layer
For today are known quite a bit methods of redoing of wood and its wastes in energy, but one of the most perspective is gasification. Due to large potential, small terms of recoupment of projects, wood is ecological advantages most priority among other renewable energy sources in the most world countries.
The construction of the gazogene, on which the row of experiments is conducted with the aim of determination of conformity to law of influence of entrance factors which influence on the process of gasification and on quality of synthesis-gas, was worked out for this purpose. The statistical processing of experimental data enables to define the optimal parameters of work of gazogene._
УДК 674.816.3 Проф. П.А. Бехта, д-р техн. наук;
асист. П.В. Лютий - НЛТУ Украти, м. Львiв
МОДИФ1КУВАННЯ ДЕРЕВИННО-ПОЛ1МЕРНИХ КОМПОЗИЦ1Й СУМ1ШШЮ Л1ГНОСУЛЬФОНАТУ КАЛЬЦ1Ю ТА ПОЛ1В1Н1ЛОВОГО СПИРТУ
Проаналiзовано вплив сум^ лтносульфонату кальщю та полiвiнiлового спирту (за стввщношення компонент: 1/2; 1/1; 2/1) за рiзноi температури (160-200 оС) та тривалосп (0,8-1,2 хв/мм) пресування на межу мщносп тд час статичного згинання, водопоглинання та набрякання за товщиною деревинно-полiмерних плит. Встановле-но, що найвищi показники мщносп та водостшкосп деревинно-полiмерних плит спос-тер^аються за стввщношення л^носульфонату кальцш та полiвiнiлового спирту 1/1, а також за таких умов пресування: температури - 200 оС; тривалосп - 1,2 хв/мм.
Постановка проблеми. Деревинно-пол1мерш матер1али (ДПМ) на основ! термопластичних пол1мер1в характеризуються задовшьними ф1зико-ме-
Науковий вкиик НЛТУ УкраТни. - 2010. - Вип. 20.7
хашчними показниками за вмюту деревинного наповнювача до 50 %. Подальше збшьшення вмюту наповнювача призводить до рiзкого зниження во-достiйкостi й попршення показникiв мiцностi. Для збереження високих експлуатацшних характеристик ДПМ iз шдвищеним вмiстом деревинного наповнювача в 1х композицiю потрiбно додавати модифiкувальнi добавки.
Як модифiкувальнi добавки можуть бути використаш: полiвiнiловий спирт (ПВС), стеаринова кислота, полiетиленовий вiск ПВ-200, парафiн, бь тум, рiдке скло, дисперсiя ПВА, карбамiдоформальдегiдна смола КФ-МТ [1]. Таю добавки, як б^ум, дисперЫя ПВА, рiдке скло, полiетиленовий вiск, нез-начно впливають на збшьшення показниюв мiцностi та водостшкосл компо-зици. Найефективнiшими добавками е ПВС i парафiн. ПВС, будучи поляр-ним полiмером, може взаемодiяти з функцiональними групами на поверхш деревини, що призводить до його переважно! локалiзацil на межi розподшу деревина - полiмер. Водночас, ПВС може також взаемодiяти iз функцюналь-ними групами, що е у вторинному полiетиленi. Однак, додавання ПВС може пришвидшувати процеси бюдеградаци ДПМ. Оскшьки полiвiнiловий спирт е бюдеградуючим полiмером, то для запобiгання його деструкци пiд час експлуатацп до композицп доцiльно додати стабiлiзатор.
Мета дослщження - модифiкування деревинно-полiмерних компози-цiй сумiшшю лiгносульфонату кальцiю та полiвiнiлового спирту, а також встановлення рацюнальних спiввiдношень компонентiв модифжувально1 добавки за рiзноl температури та тривалост пресування.
Матерiали та методи дослвджень. Для виготовлення деревинно-поль мерних плит (ДПП) використовували стружку аналопчного породного та фракцiйного складу, як i у виробництвi стружкових плит. Як стабшзатор по-лiвiнiлового спирту було використано л^носульфонат кальцiю, який, маючи значну кiлькiсть реакцiйних цен^в, зв'язуе його гiдроксильнi групи, що дае змогу продовжити термши експлуатацп таких плит. Спiввiдношення компонент деревинно-полiмерноl композицп складало: деревиннi частинки -60 %; вторинний полiетилен - 32,5 %; сумш л^носульфонату кальцiю та по-лiвiнiлового спирту - 7,5 %.
Для отримання математичних залежностей межi мiцностi шд час статичного згинання, водопоглинання та набрякання деревинно-полiмерних плит за товщиною вiд технологiчних параметрiв 1хнього виготовлення реалiзовано трирiвневий В-план, рiвнi та iнтервали змiнювання яких наведено в табл. 1.
Табл. 1. Рiвнi та штервали змшювання факторiв
Назва фактора Нормал1зова-не позначен-ня фактора Р1вень зм1нювання фактора 1нтервал змшювання
нижнш (-1) основний (0) верхнш (+1)
Ствввдношення л1гносуль-фонату кальцш та пол1в1-ншового спирту Х1 1/2 1/1 2/1 1/2
Температура пресування, °С Х2 160 180 200 20
Тривалшть пресування, хв/мм Хз 0,8 1,0 1,2 0,2
Деревинно-полiмернi плити пресували плоским способом у гарячому гiдравлiчному пресi за тиску 3,5 МПа i пiсля пресування охолоджували у холодному пресi за тиску 1,5 МПа.
Результати та 1х обгрунтування. Збiльшення температури вщ 160 до 200 оС за тривалост пресування 1,0 хв/мм для ушх спiввiдношень 1/2, 1/1 та 2/1 л^носульфонату кальцiю та полiвiнiлового спирту призводить до стрiм-кого пщвищення показникiв мiцностi ДПП на 42,3; 62,7 та 64,1 %, вщповщ-но. Подiбнi залежностi межi мiцностi пiд час статичного згинання спостер^а-ються за усiх дослщжуваних спiввiдношень (1/2, 1/1, 2/1) л^носульфонату кальцiю та полiвiнiлового спирту, температур (160; 180; 200 оС) i тривалостей (0,8; 1,0; 1,2 хв/мм) пресування. Хоча за температури пресування 160 оС iз змiною сшввщношення компонентiв модифшувально! сумiшi вiд 1/2 до 2/1 межа мщност тд час статичного згинання прямопропорцiйно змен-шуеться.
12
О ri Я"
.g
с
*н о о к =:
я
С
«
а
S
я s s
Cl
s
О К SF1
S
й H о
11
10
1/2 1/1 2/1 Сшввщношення лпносульфонату кальцпо та псипвпплового спирту
Рис. Вплив змшних napaMempie виготовлення ДПП на межу M^Hoemî nid час статичного згинання за mpuemocmi пресування 1,0 хв/мм
Вплив сшввщношення лпносульфонату кальщю та полiвiнiлового спирту за рiзних температур i тривалостей пресування на водостшюсть ДПП мае зовЫм iнший характер. За температур 160 та 180 оС та вЫх тривалостей пресування найменшi показники водопоглинання спостерiгаються за сшввщношення компоненлв модифiкувальноï сумiшi 2/1 (табл. 2). Однак, у разi пщ-вищення температури до 200 оС за всiх тривалостей пресування мшмальш значення цього показника спостер^аються вже у ДПП за сшввщношення компоненлв 1/1.
Змiна ж набрякання за товщиною вiд спiввiдношення лпносульфонату кальцiю та полiвiнiлового спирту мае зовЫм iнший характер. У вЫх випадках мiнiмальнi значення цього показника спостер^аються за спiввiдношення компонентiв модифiкувальноï сумiшi 1/1, особливо яскраво це проявляеться iз пiдвищенням температури пресування. Зокрема, за максимальноï температури 200 оС iз змiною сшввщношення сумiшi лiгносульфонату кальцiю та по-лiвiнiлового спирту вiд 1/1 до 2/1 спостер^аеться значне пiдвищення набрякання за товщиною на 22,9; 31,2 та 19,4 % за тривалост пресування 0,8; 1,0 та 1,2 хв/мм, вщповщно.
Науковий вкиик- НЛТУ УкраТни. - 2010. - Вип. 20.7
Табл. 2. ВодостШшсть деревинно-пол'ичерних плит
Показник Ствввдношен-ня л1гносульфо-нату кальцш та полтншового спирту Температура пресування, оС
160 180 200
Тривалшть пресування, хв/мм
0,8 1,0 1,2 0,8 1,0 1,2 0,8 1,0 1,2
Водопоглинання, % 1/2 42,2 31,9 27,0 30,3 25,9 21,2 25,3 20,1 15,0
1/1 36,7 29,8 23,5 26,7 21,1 16,9 20,2 16,3 12,5
2/1 30,4 23,9 18,0 25,6 20,4 16,0 21,2 15,8 12,7
Набрякання за товщиною, % 1/2 20,3 18,3 15,7 17,9 14,4 12,9 13,4 11,2 8,4
1/1 18,6 15,5 13,4 16,4 12,7 10,2 11,8 9,1 7,2
2/1 18,8 16,5 13,7 16,8 13,6 10,8 14,5 12,0 8,6
Унаслщок реашзацп ip^ÎBHeBoro В-плану отримано адекватш регре сiйнi залежностi:
• меж1 мщност тд час статичного згинання:
азг = 8,89 - 0,04 • xi +1,82 • х2 + 0,79 • х3+0,04 • xf - 0,55 • х| +
+0,68 • х2 - 0,24 • х1 • х2 + 0,08 • х1 • х3 + 0,01 • х2 • х3,
v3
• водопоглинання:
Aw = 23,41 + 3,22 • х1 - 5,21 х2 - 5,6- х3+0,11- х{ + 2,02- х|
Х 2
х3
-1,57 • х2 -1,79 • х1 • х2 - 0,56 • х1 • х3 +1,1 • х2 • х3,
• набрякання за товщиною:
At = 13,72 + 0,3 • х1 - 2,63 • х2 - 2,64 • х3+0,32 • х? + 0,38 • х| -
Х 2
3
-0,23 • х3 - 0,6 • х1 • х2 + 0,17 • х1 • х3 - 0,13 • х2 • х3,
(1)
(2)
(3)
вщ технологiчних параметрiв виготовлення деревинно-полшерних плит.
Отриманi рiвняння регресiï дають змогу здiйснити аналiз впливу тех-нологiчних параметрiв виготовлення ДПП на показники ïx мiцностi та водос-тiйкостi, а також дають змогу вщшукати оптимальнi режими виготовлення таких плит.
Висиовок. Отже, з точки зору досягнення високих показниюв мщнос-т та водостшкосп деревинно-полiмерниx плит, рекомендовано таю парамет-ри ïxнього виготовлення: стввщношення лiгносульфонату кальцiю та полiвi-ншового спирту 1/1; температура - 200 оС; тривалiсть - 1,2 хв/мм.
Лггература
1. Вплив модиф1куючих добавок на властивосп деревно-под1мерних матер1ал1в / В.Д. Мишак, В.Ф. Анненков, 1.П. Мельник та ш. // Люове господарство, люова, паперова i де-ревообробна промисдовiсть : мiжвiдомч. наук.-техн. зб. - Львiв : Вид-во ЛЛТ1. - 1988. - № 3. - С. 36-37.
Бехта П.А., Лютый П.В. Модификация древесно-полимерных композиций смесью лигносульфоната кальция и поливинилового спирта
Проанализировано влияние смеси лигносульфоната кальция и поливинилового спирта при разной температуре (160-200 оС) и продолжительности (0,8-1,0 мин/мм) прессования на границу прочности при статическом изгибе, водопоглощении и разбухании по толщине древесно-полимерных плит. Установлено, что самые высокие показатели прочности и водостойкости наблюдаются в древесно-полимерных плитах при соот-
ношении лигносульфоната кальция и поливинилового спирта 1/1, а также при следующих условиях прессования: температуре - 200 оС; продолжительности - 1,2 мин/мм.
Bekhta P.A., Lyutyj P.V. Modification of wood-plastic compositionS by compound of lignosulfonat calcium and polyvinyl alcohol
The influence of compound of lignosulfonat calcium and polyvinyl alcohol by the different temperatures and times pressing on the properties of wood-plastic composites was analysed. The higher bending strength and water resistance observed for WPC when the ration of lignosulfonat calcium and polyvinyl alcohol was 1/1 and also under pressing temperature - 200 оС and pressing time - 1,2 min/mm._
УДК 621 Acnip. С.С. Лис; доц. Я.М. Гнатишин, канд. техн. наук -
НЛТУ Украти, м. Львiв
МАТЕМАТИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ПРОЦЕСУ ГАЗИФ1КАЦ11 ДЕРЕВИНИ В НОВ1Й КОНСТРУКЦП ГАЗОГЕНЕРАТОРА
З1 СУЦ1ЛЬНИМ ШАРОМ
Розроблено математичну модель газифшацн деревних вiдходiв у новш конструкцн газифшатора. Методика дае змогу отримати детальну шформащю про якють синтез-газу залежно вщ вхщних факторiв, як! впливають на процес газиф!ка-ци. Отримана математична модель може бути основою для оптим!заци дослщжува-ного процесу або рацюнального керування ним. Маючи рiвняння залежностi вхщних факторiв вiд вихiдного параметра, можна прогнозувати вс можливi значення параметра оцшки дослiджуваного процесу за будь-яких значень факторiв, що перебува-ють мiж верхнiм i нижшм рiвнями.
Реал!защя программ розроблення методiв математичного моделюван-ня процесiв термохiмiчного перероблення деревини сприяе пiдвищенню еко-логiчних показникiв процесiв, скороченню термшв розроблення агрегатiв, модернiзацii iнженерних методiв розрахунку та проектування обладнання, пошуку оптимальних умов функцiонування апаратiв та рацюнальних шляхiв використання палив [2].
Для експериментальних дослiджень газифшаци деревини з метою ви-роблення синтез-газу було розроблено нову конструкщю протитокового газогенератора, на яку отримано патент Украши "Газогенератор" [А.С. Украши № 38952, МКП C10J 3/00, надруковано 26.01.2009 р.].
Для розроблення технолопчного процесу вироблення синтез-газу проведено комплекс дослщжень з використанням сучасноi методологи та досяг-нень сучасноi науки i техшки. У процесi експериментальних дослiджень ви-користовували деревину вологiстю 43 %, рiзних розмiрiв. Змiннi вхiднi х[ фактори експериментальних дослiджень процесу газифшаци деревини:
• розм1ри фракцш деревини, 10, 20, 30, 40, 50 мм;
• об'ем повггря, що подаеться в газогенератор, 40, 65, 90 нм3/год.;
• об'ем деревини в газогенератор! ввд загального об'ему, 50, 75, 100 %.
Вихщний параметр у: нижча теплота згорання синтез-газу, МДж/м .
Постановка завдання
Завдання полягае у визначенш залежност! нижчоi теплоти згорання синтез-газу в!д розм!р!в подрiбненоi деревини, яка подаеться в газогенератор,
