CC BY
18
seline was validated. This baseline is log geometric (linear regressive) axis. The value of bow height is characterized by doubled value of deviation from log geometric (linear regressive) axis. Three main determinations of effective identification for availability of log multiple sweep (curvature) were proposed. The method of modification for log multiple sweep (curvature) identification and effective crosscut of that log into parts (permissible pieces) was developed.
Keywords: log, multiple sweep (curvature), baseline, deviation of log shape, bow height, crosscut (dividing), part (piece), axis of log, optimization, log length.
УДК 674 621.928.93 Викл. А.В. Ляшеник1, канд. техн. наук;
доц. Л.О. Тисовський2, канд. фп.-мат наук; викл. Л.М. Дорундяк1; ст. викл. Ю.Р. Дадак2, канд. техн. наук
обГрунтування КОНСТРУКЦП ЦИКЛОНА ДЛЯ ОЧИЩЕННЯ ПОВ1ТРЯ НА ШДПРИСМСТВАХ ДЕРЕВООБРОБНО1 ГАЛУЗ1
Здшснено аналiз юнуючих конструкцш циклошв з погляду сучасного дерево-обробного тдприемства. Вказано на деяю ix недодши та необхщшсть розроблення нового апарата. На основi побудовано1 рашше математично1 моделi розроблено ре-комендацп щодо форми та розмiрiв окремих частин ново'" конструкцп циклона.
Основш типи циклошв, що використовуються в деревообробнш промисловост та вимоги, що висуваються до них. У попередшх публжа-щях [1, 2] автори зробили висновок про те, що циклони, незважаючи на втра-ту популярности не можуть бути повшстю усунеш з сучасного деревооброб-ного виробництва. Ix "шша" - очищення повггря вщ станцш перекачування вщход1в, де концентращя пилу в пов1тряному потощ може становити до 60 %. Внаслщок змши умов роботи, необхщно провести анашз вщомих конструкцш циклошв, як традицшно використовуються на шдприемствах галуз1 та, в раз1 потреби, розробити на ix основ! нову конструкцш апарата.
До циклона в умовах сучасного деревообробного тдприемства вису-вають таю основш вимоги:
1. Простота конструкцп. Досвщ використання свщчить, що в умовах реального деревообробного виробництва надшно i ефективно працюе тальки таке обладнання. Вiдомi на сьогоднi пристроi з автоматично регульова-ними витратами та iншi надмiрно ускладненi конструкцii циклошв не знайшли застосування.
2. Здаттсть працювати за високоi концентрацii пилу у вхщному потоцi.
3. Висока ефективтсть уловлення пилу.
4. Низький гiдравлiчний опiр.
5. Стiйкiсть до абразивно!" дп повiтряного потоку.
Найбшьш вiдомими конструкцiями пристро1в, якi призначеш для використання на деревообробних шдприемствах, е циклони "Ппродрева", "Пп-родревпрома" та "К".
1 Коломийський полiтехнiчний коледж;
2 НЛТУ Украши, м. Львiв
Циклони "Ппродрева" призначенi для очищення повiтря вщ грубих фракцiй пилу. Характерною особливютю цього сепаратора е наявнiсть у ви-хiдному патрубку радiальних ребер, як перешкоджають обертанню потоку у вихлопнш трубi. Оптимальна швидкiсть пов^я у вхiдному патрубку 1725 м/с, у вихщному - 1-1,65 м/с. Апарати цього типу характеризуются великими розмiрами, що школи призводить до обмеження ix використання.
Циклони "К" використовують у системах пневмотранспорту стружки i деревних вiдxодiв. Такi сепаратори ефективно вловлюють стружку та крупш фракци пилу. Швидюсть повiтря у вxiдному патрубку - 14-18 м/с. Ефектив-нiсть циклошв становить 88-95 %. Основною ix перевагою е невисокий, по-рiвняно з iншими конструкцiями, гiдравлiчний отр. Останнiми роками, коли значно зросли вимоги до охорони довкшля, циклони "К" рщко застосовують самостiйно. Найбшьш доцiльно застосовувати таку конструкцiю шд час очищення потоку повггря, в якому вiдсутнiй пил. Наприклад, у разi видалення волого'' тирси вщ пилорам.
Бiльш ефективними е циклони "Ппродревпрома" (Ц). Швидкiсть потоку у вхщному патрубку такого циклона рекомендуеться у межах 1624 м/с. Конструктивна особливють полягае в тому, що поверхню вихлопно'' труби у внутрiшнiй частинi циклона утворюють жалюзь Такий пiдxiд шдви-щуе ефективнiсть вловлювання крупних частинок пилу. До недолтв конструкци циклона такого типу потрiбно вiднести шдвищений опiр i часте забивання жалюзi в процесi експлуатаци. Результати дослщжень на рядi меб-левих та деревообробних шдприемств дали змогу ощнити ix реальну ефек-тивнiсть. Стушнь очищення у вловлюваннi сумiшi зi стружки та пилу склала 90,8 % на циклонах великих дiаметрiв та 97,5 % на циклонах малого дiамет-ра. Шд час вловлювання шлiфувального пилу ефектившсть вщповщно стано-вила 76 % i 87 %.
Першi двi конструкци циклошв не дають змоги ефективно уловлюва-ти частинки пилу. Циклони "Ц" теж не задовольняють сучасних вимог, ос-кшьки пiд час очищення повггряних потокiв з високою концентращею вщхо-дiв будуть часто забиватися. Тому необхщно розробити нову конструкщю пиловловлювача.
Аналiз основних фактор1в, що впливають на ефектившсть роботи циклошв. Зроблено спробу визначити основш характеристики ново'' конструкци циклона для використання в умовах сучасного деревообробного виробництва. У попередшх публшащях було встановлено, яким чином змша форми та геометричних розмiрiв циклона впливае на характеристики процесу сепараци пилу з пов^яного потоку. На основi розроблено'' математично'' мо-делi [2] проведемо аналiз руху повiтряниx потокiв у циклонах i здiйснимо пiдбiр параметрiв циклона для деревообробного пiдприемства. За основу для порiвняння вiзьмемо циклон ЦН-15. Такий вибiр спричинений широкою по-пулярнiстю, надiйнiстю та простотою конструкци. О^м того, iснуе велика кшьюсть публiкацiй результатiв дослiджень циклона ЦН-15.
На аеродинамшу руху пов^ряних потокiв та процес сепараци пилу в циклош мае значний вплив внутршнш дизайн циклона. Навiть шорстюсть стiнок впливае на характеристики апарата. У циклош не повинно бути час-
тин, яю виступають, значних нерiвностей, грубих швiв. Проведемо аналiз рiз-них конструкцш окремих складових частин циклона для ново! конструкци пиловловлювача. Виберемо рекомендовану форму вхщного патрубка та ко-шчно! частини, значення висоти цилшдрично! частини та глибини занурення вихлопно! труби.
Форма вхiдного патрубка. Вплив форми вхщного патрубка на характеристики циклона дослщжено у монографи [3]. Скористаемося рекомендаць ями [3, 4] i використаемо гвинтовий вхiдний патрубок, який забезпечуе висо-кий стушнь очищення повiтряного потоку в апаратг
Висота цилшдрично1' частини циклона i глибина занурення вих-лопно1' труби. На основi результатiв, яю були отриманi у статтi [5], проаналь зуемо вплив висоти цилшдрично! частини на гiдравлiчний опiр апарата (рис. 1) та критичний дiаметр частинок пилу, яю будуть уловлеш в циклонi (рис. 2), тобто на його ефектившсть. Збiльшення значення висоти цилшдрич-но! частини знижуе гiдравлiчний опiр та пiдвищуе ефектившсть циклона. Надмiрне збiльшення - приводить до зростання габаритних розмiрiв пиловловлювача, шдвшцення його металом\ ст косп вщповщно, соб1вартост1.
£00 750 \ -
700 1 2
550
500
100 200 300 400 500 600 700 Висота цил| ндрич но! частини, мм 800 90С
Е
£30
0 20
1
15 2 2 5 3 3 5 Висота цмлшдрично! частини Нц. мм
Рис. 1. Залежшсть гiдравлiчного опору циклона вiд висоти цилтдрично'Х частини за значень глибини занурення вихлопноХ труби 116 мм (крива 1) та 316 мм (крива 2)
Рис. 2. Залежшсть дiаметра частинки пилу, яка будеуловлена у циклон вiд довжини цилтдрично'Х частини апарата
Глибина занурення вихлопно! труби мае значний вплив як на пдрав-лiчний ошр циклона так i на його ефектившсть. Таю параметри, як висота ци-лшдрично! частини та глибини занурення вихлопно! труби потрiбно розгля-дати одночасно, осюльки вони тюно пов'язаш мiж собою. У разi зростання значення глибини занурення, доцшьно збшьшувати висоту цилшдрично! частини. Далi зручно використовувати такий параметр, як вщстань (Ну) вщ нижньо! частини вихлопно! труби до початку кошчно! частини циклона. Залежшсть гiдравлiчного опору циклона вщ глибини занурення вихлопно! труби та вщстат вiд И нижньо! частини до початку кошчно! частини циклона проаналiзовано у статл [5] та представлено на рис. 3 та 4. У пропонованш конструкци циклона доцшьно значення Ну приймати з дiапазону 600-700 мм. З оглядом на закони аеродинамiчно! подiбностi, зручно використовувати вщ-ношення значення параметра до дiаметра цилшдрично! частини апарата.
Приймаемо Ну=(1,5^1,75) Б. Значення висоти цилшдрично! частини доцшь-но прийняти Н=(2^2,2) Б.
200
Глибина занурення вихлопноТ труби, мм
400 И», мм
600
800
Рис. 3. Залежтсть гiдравлiчного опору циклона вiд глибини занурення вихлопноИ труби
Рис. 4. Залежтсть гiдравлiчного опору циклона вiд вiдстанi Ну
Форма i розмiри кошчноТ частини. На сьогодш юнують два види ви-конання котчно! частини циклона: з традицшним чи зворотним конусом. Циклони з традицшним конусом - ЦН-15, "Ц", "К" та багато шших. Зворот-ний конус використаний у конструкщях ЦОК, "РИСИ". Форма котчно! частини мае значний вплив як на аеродинамшу руху повпряних потокiв у цикло-нi, так i на ефектившсть процесу очищення запиленого потоку. При виборi ^е! чи шшо! конструкцп котчно! частини, варто брати до уваги й умови ви-вантаження вiдходiв у бункер. На рис. 5 представлено розподш статичного тиску по висот циклона у випадку застосування традицшного (крива 1) та зворотного (крива 2) конуЫв.
Рис. 5. Розподт статичного тиску по оа циклона в апаратi зi зворотним (крива 1) та традицшним (крива 2) конусами
Рис. 6. Розподт статичного тиску на промiжку вiд оа до зовшшньоХ сттки циклона на рiвнi середини вихлопноИ труби в апаратi зi зворотним (крива 1) та традицшним (крива 2) конусами
У сепарацшнш зош менший градiент статичного тиску (рис. 6) спосте-р^аеться у циклон зi зворотним конусом, що мало б створювати бшьш спри-
850
800
го 750
700
650
600
550
500
0
100
200
300
400
500
600
700
0
ятливi умови для протжання процесу очищення повгтряного потоку. Ще одним аргументом на користь використання зворотного конуса е висока кон-центрацiя пилу у вхщному потоцi. У циклонах з традицшним конусом мож-ливим е забивання пиловипускного отвору в той час як конструкцп зi зворотним конусом тако! небезпеки позбавлеш На рис. 7 та 8 вщповщно представ-ленi графжи залежностi гiдравлiчного опору циклона вщ дiаметра пиловипускного патрубка та висоти кошчно! частини при використанш традицшно-го конуса. Приймаемо значення висоти кошчно! частини Нк=800-900 мм, або 2,0-2,2 Б. Остаточним критерiем на користь використання ^е! чи шшо! конструкцi! конiчно! частини повинш стати експериментальнi дослiдження апарата, для проведення яких буде виготовлено конуси рiзних конструкцш
640 -ГС 620 -600 -
О
'! 580 -х
560 -
ю
га
| 540 -¡_
520 500
0
Рис. 7. Залежтсть гiдравлiчного Рис. 8. Залежтсть гiдравлiчного
опору циклона вiд дiаметра опору вiд висоти котчноХ частини
пиловипускного отвору
Конструкщя бункера. Експериментально було доведено [6, 7], що визначальним фактором у робот циклона е тиск у бункерi апарата. Якщо у пилозбiрнику виникае розрщження, то з'являеться пiдсмоктування повiтря з атмосфери у бункер, що значно знижуе ефектившсть процесу очищення газового потоку. З шших джерел [8] вщомо, що вщсмоктування частини пов^я з бункера сприяе шдвищенню ефективност процесу очищення та одночасно знижуе гiдравлiчний опiр апарата. На думку авторiв, влаштовувати складнi мехашзми для такого вiдбору повiтря з бункера е недоцшьно, оскiльки це призведе до ускладнення конструкцi! циклона. Також вщомими е приклади роботи циклошв на деревообробних шдприемствах без бункера. Це пояс-нюеться тим фактом, що традицшно такi апарати встановлюють на нагшталь-нiй сторош вентилятора, тобто вони працюють шд напором, а тому легко до-битися пiдвищення статичного тиску в мющ з'еднання конуса з бункером та у самому пилозбiрнику. Далi ефекту вiдсмоктування частини очищеного повгт-ря можна добитися встановленням невеликого фшьтрувального рукава на бункерi. При цьому варто особливу увагу придшити тому, щоб у пилозбiрни-ку не виникало розрiдження. З'ясуемо, вщ яких параметрiв циклона залежить значення тиску в бункерт На рис. 9-11 представлен залежностi статичного тиску на ос циклона вiд верхнього краю вихлопно! труби до дна бункера для рiзних значень дiаметра пиловипускного отвору, висоти цилiндрично! частини, дiаметра вихлопно! труби та глибини !! занурення.
Рис. 9. Розподт статичного тиску по oci циклона за pi3Hux diaMempie пиловипускного отвору: 1 - 150 мм,
2 - 110 мм, 3-150 мм
Рис. 10. Розподт статичного тиску по оы циклона заpiзнuх значень висоти цилшдричноХ частини:
1 - 300 мм, 2 -600 мм, 3 - 800 мм
Рис. 11. Розподт статичного тиску по оы циклона заpiзнuх значень дiaмempa вихлопно'1 труби:
1 - 210 мм, 2 - 180 мм, 3 - 120 мм, 4 - 90 мм
Рис. 12. Розподт статичного тиску на пpомiжку eid оЫ до зовншньоХ сттки циклона на piern середини вихлопноХ труби заpiзнuх значень висоти цилшдричноХ частини: 1 - 300 мм, 2 - 800 мм
Рис. 13. ПристрШ для регулювання площi поперечного пepepiзу
Найбшьший вплив на характер змши статичного тиску в нижнш час-тин! циклона мае значення д1аметра вихлопно! труби. Такий результат дае змогу розробити конструкцш циклона з регульованими витратами повггря. Для цього достатньо використати конструкцш пристрою для змши плошд поперечного перер1зу вихлопно! труби, як це, наприклад, зроблено у двигунах лггаюв (рис. 13). Сучасна елементна база дае змогу зробити такий циклон без надм1рного ускладнення конструкцп.
Висновки. Представлен вище результати отримаш на основ1 анашзу розроблено! математично! модел1 руху запиленого потоку повггря у сепаратора Наступним кроком мають бути експериментальш дослщження та пор1в-няння !х результат з результатами теоретичних дослщжень. Автори розро-били дослщну конструкцш пиловловлювача, яка дае змогу змшювати висоту цилшдрично!, змшювати площу перер1зу вихлопно! труби та використовувати р1зш типи кошчно! частини. Дослщження такого циклона будуть проводитися на стенд1, який був представлений у робот [3]. Метою наступних дослщжень е пор1вняння теоретичних та експериментальних результатв i розроблення остаточних рекомендацiй щодо проектування ново! конструкцп циклона.
Лггература
1. Постановка задач1 про математичне моделювання руху повiтряного потоку в цикло-ni та шляхи !! числово! реалiзацi! / G.M. Лютий, Л.О. Тисовський, Ю.Р. Дадак та in. // Науковий вюник НЛТУ Укра!ни : зб. наук.-техн. праць. - Львiв : РВВ НЛТУ Укра!ни. - 2009. -Вип. 19.1. - С. 48-54.
2. Побудова математично! моделi для задачi про рух пов^я в циклош / Л.О Тисовський, Л.М. Дорундяк, А.В. Ляшеник // Всеукра!нський nауково-техniчnий журнал nrin, 2010/ - Вип. 2(28). - С. 57-62.
3. Циклони в деревообробнш промисловосп : монографiя / G.M. Лютий, Л.О. Тисовський, Ю.Р. Дадак, А.В. Ляшеник. - Львiв : Ред. журналу "Укра!нський пасiчnикм, 2009. - 148 с.
4. Пирумов А.И. Обеспыливание воздуха / А.И. Пирумов. - М. : Стройиздат, 1981. -
296 с.
5. Про вплив висоти цилшдрично! частини та глибини занурення вихлопно! труби на характеристики циклона / А.В. Ляшеник, Л.О. Тисовський, Л.М. Дорундяк та ш // Науковий вюник НЛТУ Укра!ни : зб. наук.-техн. праць. - Львiв : РВВ НЛТУ Укра!ни. - 2009. -Вип. 21.3. - С. 48-54.
6. Страус В.Д. Промышленная очистка газов / В. Д. Страус. - М. : Изд-во "Мир", 1981. -
616 с.
7. Ebbenhorst-Tengbergen H.J. van, Problems and Control of Air Pollution. Ed. Mallette. -P. 255, Reinhold (1955).
8. Кирсанова Н.С. Новые исследования в области центробежной сепарации пыли: обзорная информация (НИИгаз) / Н.С. Кирсанова. - М. : Изд-во "Наука", 1989. - 57 [1] с.
Ляшеник А.В., Тисовский Л.О., Дорундяк Л.М., Дадак Ю.Р. К вопросу обоснования конструкций циклона для очистки воздуха на предприятиях деревообрабатывающей промышленности
Произведен анализ существующих конструкций циклонов с точки зрения современного деревообрабатывающего производства. Указаны их недостатки и необходимость разработки новых аппаратов. На основе построенной раньше математической модели описаны рекомендации к форме и размерам отдельных частей новой конструкции циклона.
Lyashenyk A.V., Tysovskyy L.O., Dorundyak L.M., Dadak Yu.R. To the questions of design of cyclone for cleaning air in the woodworking plants
The analysis of existing constructions of cyclones in terms of modern woodworking enterprise is carried out. The conclusion about their imperfections and necessity to develop a new device is drawn. Based on the previously constructed mathematical model, recommendations on the type and size of separate parts of a new design of cyclone were elaborated.
УДК[338.45:621.71/. 74](477) Мол. наук. ствроб. М.С. Габрель,
канд. екон. наук - 1РД НАН Украти, м. Rbeie
ВИРОБНИЦТВО ТВЕРДОГО Б1ОПАЛИВА В УКРА1Н1: СТАН ТА ПЕРСПЕКТИВИ РОЗВИТКУ
Обгрунтовано особливосп формування виробництва твердого бюпалива в Ук-рш'ш. Проаналiзовано основш його проблеми та окреслено напрямки розвитку виробництва твердого бюпалива у структурному розрiзi.
Ключов1 слова: бюпаливно-енергетичш ресурси, тверде бюпаливо, ринок твердого бюпалива, енергетичний потенщал.
Постановка проблеми. Скорочення споживання природного газу, розвиток енергозбереження та виршення нагальних еколопчних проблем -найбшьш актуальш задачу що постають сьогодш перед Украшою. Незважа-ючи на це, в Укршт розвиток виробництва та використання твердих бюпа-лив стримуеться та вщстае як вщ внутршшх потреб краш, так i вщ свггово1 динамжи И розвитку.
Варто зазначити, що тверде бюпаливо вадграе iстотну роль в енерго-забезпеченнi промислово розвинених краш: у США и частка становить близько 4 %, у Дани - 6 %, у Канадi - 7 %, в Австри - 14 %, у Швеци - 16 % загального споживання первинних енергоресурсiв, а альтернативш джерела енерги повнiстю забезпечують потребу в енерги в Австри - 22,0 %, Швеци i Норвеги - 45-55 %. Цi краши, а також Нiмеччина, передбачають до кшця поточного столiття вс потреби в енерги забезпечити за рахунок вщновлюваль-них джерел. За матерiалами Програми ООН, частка вщновлюваних джерел енерги в загальносвiтовому паливно-енергетичному балансi у 2050 р. може досягти 50 %, а вщповщно до прогнозу Св^ово! енергетично! Ради, на кшець поточного столiття вона сягне 80-90 %. Отже, бюмаса за значенням посщае четверте мюце серед палив i забезпечуе близько 2 млрд т у. п. на рш, або 14 % загального споживання первинних енергоносив у свт (у крашах, що розвиваються - понад 30 %, iнодi до 50-80 %). В Укра!ш економiчно доцшь-ний потенцiал бюмаси оцiнюеться у 27 млн т/рж, де основними складовими його е сшьськогосподарсью вiдходи та енергетичнi культури [1]. Разом з тим, виробництво твердого бюпалива в Укра!ш у 2011 р., за оцшками експер^в становитиме близько 300,0 тис. т/рж, з яких 95 % експортуватиметься в краши GC. Таким чином, нова для економжи Украши галузь е на сьогодш ек-спортоорiентованою.
Аналiз останшх дослвджень. Вагомий внесок у вирiшення теоретико-методологiчних аспектiв розвитку сировинних ресурЫв для виробництва бь опалив та розвитку ринюв твердого бiопалива в Укра!ш здiйснили такi вченi: В.Г. Андршчук, А.О. Бабич, В.1. Бойко, П.1. Гайдуцький, В.П. Галушко,
