CC BY
9
4. Закон УкраТни "Про альтернативнi види палива" { Назва Закону в редакцп Закону № 1391-VI (1391-17) ввд 21.05.2009 } // Вiдомостi Верховно! Ради Укра!ни (ВВР), 2000. - № 12, с. 94).
5. Лгсове господарство Украши. - К. : Вид-во "Держком. лiсового господарства Украши". - 2009. - 71 с.
6. Пристая А.Д. Совершенствование транспортной инфраструктуры в лесах Украинских Карпат / А. Д. Пристая, В. Л. Коржов // Оборудование и инструмент для профессионалов. - 2008. - № 5. - С. 76-78.
Пристая О.Д. Регуляторные предпосылки, ресурсный потенциал и технико-экономические перспективы энергетического использования древесины и ее отходов в Украине
Описаны ресурсные возможности, экономические, технико-технологические, транспортные и потребительские перспективы использования отходов переработки древесины, как энергетического источника в производстве щепы и брикетов. Установлено, что при последующих благоприятных государственных подходах и выполнении задекларированных властью решений, в течение ближайших лет в Украине может быть осуществлено ощутимое строительство лесных дорог, и производство всего перечня оборудования для комплексной лесоэксплуатации и переделывания древесины и на этой основе внедрено комплексное использование древесины для получения готовой продукции, а ее отходов - в качестве восстанавливаемого источника энергии.
Ключевые слова: отходы лесопиления, лесные дороги, топливная щепа, древесные топливные гранулы.
Prystaya O.D. Regulator pre-conditions, resource potential, technical and economic perspectives of using wood and sawmill waste as energy resources in Ukraine
It is described resource possibilities, economic, technical, technological, transport and consumer prospects of utilization of wastes of redoing of wood, as a power source in the production of wood chips and preforms. It is set that in the case of subsequent assistance of the state and implementation of the decisions declared power, during the nearest years in Ukraine it can be adjusted building of forest roads, the production of all list of equipment for complex люоексплуатацп and redoing of wood It will give possibility complex to use wood for the receipt of the prepared products, and its wastes - as a refurbishable energy source
Keywords: sawmill waste, forest roads, fuel chips, fuel wood pellets.
УДК 674.047 Проф. 1.М. Озармв, д-р техн. наук; доц. I.A. Соколовський,
канд. техн. наук; доц. Н.Д. Довга, канд. фЬ.-мат наук; доц. М.С. Кобринович, канд. фiз.-мат наук - НЛТУ Украти, м. Rbeie
ОСНОВН1 ЗАСАДИ СУШ1ННЯ ПОДР1БНЕНО1 ДЕРЕВИНИ У В1БРОКИПЛЯЧОМУ ШАР1
Розглянуто основш piB^HHH, що вщображають особливосп сушшня подрiбне-них матерiалiв у вiброкиплячому шарь Наведено вщповщш графiчнi залежносп. Встановлено, що внаслщок впливу пов^ряного потоку для досягнення режиму i3 безперервним тдкидуванням величина пришвидшення вiбрацiй може бути трохи за-ниженою, що позитивно впливае на довговiчнiсть роботи приводу вiброустановки. Пщ час оброблення подрiбнених матерiалiв на коливнш решггщ iз одночасною подачею газу (пвдгр^ого пов^ря) пришвидшення вiбращi, швидше за все повинно бути нижчим за величину (3,296-g, м/с2).
Вщомо, що шар подрiбненого матерiалу можна довести до псевдороз-рiдженого стану внаслщок впливу вiбрацiйних коливань на цей шар. Зазначи-мо, що вiбрацiйнi коливання робочо! поверхнi сушильно! установки або всьо-го корпусу 11 може здiйснюватися механiчно-iнерцiйними, пневматичними, гiдравлiчними, електромагнiтними вiбраторами.
Важливою характеристикою будь-яко! вiброустановки, що мае вщчут-ний вплив на матерiал, е ампл^уда (А) коливань.
Вiбросушiння може здшснюватися без примусово! подачi нагрiтого повггря внаслiдок кондуктивного або терморадiацiйного шдведення тепла або безпосереднього подавання пщгр^ого повiтря, тобто конвективного шд-ведення теплоти. Тод^ в першому випадку, такий шар подрiбненого матерь алу називають вiброкиплячим, а в другому, коли використовуеться конвек-цiя - вiброаерокиплячим.
Внаслщок перюдичного руху матер1алу ("вперед-назад" або "вгору-вниз"), що перебувае на вiбру-вальнiй машиш, мiж шаром подрiбненого матерiалу i площиною (сiткою) виникае знакозмiнний ("+" на "-" i, навпаки) аеродинамiчний тиск. 1накше кажучи, пiд час шдкидування подрiбненого матерiалу в цш зонi створюеться певне розрiдження. Своею чергою, пiд час подання цього матерiалу створюеться вiдповiдне пiдвищення тиску.
Для анал^ичного опису гiдродинамiки вiбро-
моОелъ вШрокиплячого шару В. Кролль запропонував модель (рис. 1), яка
шару: 1 - поршень, г; г г ;
Рис. 1. Мехатчна
2 - цилшдр
представляе собою поршень iз отвором посередине Сам поршень, своею чергою, рухаеться в цилшдр^ що здшснюе вертикальш гармонiчнi коливання. При цьому допускаеться, що порiзнiсть шару матерiалу в процесi його шдшмання i падiння не змiнюеться. 1накше кажучи, шар подрiбненого матерiалу розглядають як тверде пористе тшо, тобто поршень iз отвором.
Ця модель описуеться системою таких диференщальних рiвнянь: а) рiвнянням сил, що ддать на шар подрiбненого матерiалу шд час його пiднiмання, тобто
М'
д2у + д2(Ау)'
дт2 дт2
+ М • в + (ра - р1 )• Б = 0.
(1)
де М - маса подрiбненого матерiалу, що висушуеться; у - вщдаль мiж шаром та сiткою сушарки; Ау - шлях перемщення шару; g - пришвидшення земного тяжiння; Р{ - зусилля, що здiйснюе повггря на шар; ^ - площа перерiзу шару подрiбненого матерiалу.
Питомий парщальний тиск визначають за формулою
Р1
Р1=
(2)
б) рiвнянням стану повiтря, яке перебувае мiж шаром подрiбненого матерiалу та сiткою (пiддоном)
Pi • Vi = G • R • T, (3)
де G - маса повiтря, що перебувае пiд шаром у момент часу т; R - ушверсаль-на газова стала; Т - абсолютна температура повггря, К;
в) рiвняння, що визначае об'ем повiтря, яке проникло за одиницю часу через шар внаслщок рiзницi тискiв (ра-р1), тобто
dGF = к •Pa-P, , (4)
дт Pa
де GF - маса повiтря, вщнесена до одиницi площi, Gf= G/F;
К - коефщент, що характеризуе газопроникшсть шару, кг/(м •с);
Ввiвши позначення
P = Р
Pa M
Pa - Pi • Pa
P =—— i S = , (5)
та виразивши об'ем газу (V) через
V = y • F, (6)
i, замшивши (T • R/pi) = V0, (V0 - питомий об'ем повггря) за умови нехтування
стисливгстю самого повгтря i прийнявши, що F=1 м , ргвняння (1), (3) i (4) на-будуть такого вигляду:
d2y+е • р=-д2Ш - g. (7)
дт2 +8р дт2 g; (7)
Ü^F = ^У (8)
дт дт Vo
к.р. (9)
дт
Для спрощення останнього ргвняння зроблено допущення в ргвняннг (9), що р=0, тобто Рг=Ра-
Таким чином, внаслщок розв'язання вище наведено! системи ргвнянь за початково! умови
y (0) = 0; p (0) = 0; Gf (0) = 0 (10)
можна отримати вираз для розрахунку р, тобто для розрахунку аеродинамгч-ного тиску, що виникае шд шаром подргбненого матергалу.
За певних допущень проекщю сили тиску повгтряного потоку на час-тинку подргбненого матергалу визначають з ргвняння виду
V 2
Р = m • g • —, (11)
^руж
де v, ^руж - вгдповгдно швидкгсть повгтряного потоку та кружгння частинки.
Використовуючи методику I.I. Блехмана та Г.Ю. Джанелгдзе i допустивши, що швидюсть повпря не залежить вгд параметрiв коливань решiтки, отримаемо ргвняння, яке зумовлюе iснування режиму гз безперервним тдки-дуванням частинки за наявносл потоку шд^ргтого повпря
®0 = ку Vп2 • Р2 +1,
(12)
1
; ®0 - параметр режиму коливань.
Величину ®0 визначають за формулою
/ А •а>1 В
®0 =---,
g 008«
(13)
де а - кут нахилу решiтки вiдносно горизонтально! поверхнi, тобто кут нахи-лу; Р - кут мiж напрямком коливань i решiткою; Р - кiлькiсть перiодiв коливань, (Р=1,2).
У разi вiдсутностi повiтряного потоку (у=0) коефщент ку=1 i вираз, який обумовлюе юнування того чи iншого режиму iз безперервним пiдкиду-ванням частинки, мае вид
Якщо полгт частинки здiйснюеться в межах одного перюду коливань (Р=1), то величина пришвидшення вiбрацiй дорiвнюватиме
Аналiз рiвняння (12) вказуе на те, що внаслщок впливу повiтряного потоку для досягнення режиму iз безперервним шдкидуванням величина пришвидшення вiбрацiй може бути трохи заниженою, що позитивно буде впливати на довговiчнiсть роботи приводу вiброустановки. Таким чином, шд час оброблення подрiбнених матерiалiв на коливнш решiтцi iз одночасною подачею газу (пщгрггого повiтря) пришвидшення вiбрацil, швидше за все повинно бути нижчим за величину (3,296^, м/с ).
Експериментальне дослщження пдродинамши вiброаерошару викону-ються, зазвичай, шляхом вимiрювання порiзностi е i опору шару Ар.
Для характеристика стану вiбророзрiдженого шару можуть бути вико-ристаш такi показники:
а) вщносне збiльшення висоти шару у=АЬ/И0 (АЬ - збiльшення висоти шару, яке буде залежати вiд амплiтуди коливань);
б) порiзнiсть вiброзрiдженого шару ев=80-(1+у).
На рис. 2 показано графiчну залежнiсть гiдравлiчного опору вiбророз-рщженого шару вiд швидкостi продування "знизу-вверх" повiтря за частоти /=50 Гц та амплггуд: 1-2 мм; 2-1,50 мм i 3-1 мм для 6^=0,165-0,355 мм i тов-щиш Но=15 мм. 1з графiка видно, що за мало! швидкост повггря опiр шару подрiбненого матерiалу е невеликим, а створюваний тд шаром вщ'емний опiр сприяе фiльтруванню повггря через шар. За швидкост пов^я у'кр - Ар = 0 i за дальшого зростання швидкостi V величина Ар збшьшуеться, а в межах (V'- V) натр повпряного потоку i вiбрацiйний вплив зрiвноважують навантаження матерiалу, тобто Ар«оопв1
ш0 =4 п2 • Р2 +1, (Р=1, 2, ...)
(14)
В' = 3,296 • в, м/с2.
(15)
Л Р, МП 6od cm, 30
20 10 О -10 -го
j
Uj г—
3/ -/А I ■ —О —1— i j I
L I i I i г I t I
¿f о}1 V' 0}Z Wn 0,3 V, м/с
_
Рис. 2. ridpaeni4Huu onip вiброаеророзрiдженого шару залежно eid швидкост1 повШря, що продуваешься "знизу-вгору", коли f=50 Гц i амплшудах:
1 - 2,0 мм; 2 - 1,5 мм; 3 - 1,0 мм
У випадку, коли V > V внаслщок зростаючого впливу повггря рух час-тинок MaTepiany штенсифшуеться i Ар зростае, прямуючи до величини, характерно! для киплячого шару.
Kprni псевдорозрщження свiдчaть про те, що за швидкосп, нижчо! за критичну швидюсть, високочaстотнi вiбpaцi! i3 малими aмплiтyдaми (до 1 мм) ущшьнюють шар подpiбнeного мaтepiaлy, а низькочастотш вiбpaцi! i3 великими амплпудами - розрихлюють шар. За критично! швидкост повiтpя i вище !! опip i3 збiльшeнням aмплiтyди зменшуеться.
На рис. 3 показано залежшсть змiни aмплiтyди вiд частоти вiбpоколи-вань для piзних дiaмeтp (deKe =0,355...0,600 мм - крива 1, deKe =0,60...1,0 мм -крива 2, deKe =8,0.8,5 мм - крива 3). Крива, яка побудована за piвнянням am6p=g, дiлить площу дiaгpaми на двi облaстi: область А, в якш вiдбyвaеться вiбpоpозpiджeння частинок, що не вщриваються вiд поверхт; область Б, в якiй вщбуваеться вiдpивaння частинок, пepeмiшyвaння !х i вiбpокипiння шару. Характерно те, що мiж областями А i Б лежить область yщiльнeння шару подpiбнeного мaтepiaлy (пунктирна лiнiя), тому що в стат вiбpоpозpiджeння знижуеться сила тертя мiж частинками.
Ау,
Рис. 3. Обласшi стану вiбpoшаpу: 1 - деревини deKe =0,355...0,600 мм (р=1029 ...1260 кг/м3), 2 - деревини deKe. =0,60.1,0 мм, 3 - стальних кульок deKe. =8,0.8,5 мм
Дальше вщбуваеться розрихлення шару та його кишння, яке може перейти в область вихорового кишння. 1накше кажучи, мехашзм руху частинок у вiброшарi оправдуе роздiлення шару аналогiчно киплячому на двi стади, а саме: на стан вiбророзрiдження i стан вiброкипiння.
Рис. 4. Залежшсть коеф^ента теплообмту (а) за pi3Huxpern:uMie вiбророзрiджeння у вакуумц коли шар Mamepimy перебувае на горизонтальнш
ei6ponoeepxHi
На рис. 4 показано залежшсть коефщента теплообмшу за рiзних ре-жимiв вiбророзрiдження у вакуумi, коли шар подрiбненого матерiалу перебувае на горизонтальнш вiбрувальнiй поверхнi
а = f
/ AV ^ g
(16)
Таким чином, сушшня в подрiбненому шарi е дуже складним проце-сом i потребуе здшснення численних дослiджень.
Озаркив И.М., Соколовский И.А., Довга Н.Д., Кобрынович М.С. Основные принципы сушения измельченной древесины в виброкипящем слое
Рассмотрены основные уравнения, которые отображают особенности сушения измельченных материалов в виброкипящем слое. Приведены соответствующие графические зависимости. Установлено, что в результате влияния воздушного потока для достижения режима с непрерывным подбрасыванием величина ускорения вибрации может быть немного заниженной, что положительно влияет на долговечность работы привода виброустановки. При обработке измельченных материалов на колеблющейся решетке с одновременной подачей газа (подогретого воздуха) ускорения вибрации, скорее всего должно быть ниже величины (3,296-g, м/с2).
Ozarkiv 1.М., Sokolovsky I.А., Dovga N.D., Kobrunovuch M.S. Basic principles of crushed wood drying in vibrofluidized layer
In this work the basic equations that represent the characteristics of crushed materials in drying vibrofluidized layer have been concidered. An appropriate graphical dependency es are shown. It is set that as a result of influence of current of air for achievement of the mode with continuous throwing up a size of accelerations of vibrations can be a bit understated, that positively influences on longevity of work of occasion of vibrosetting. During treatment of the ground up materials on a hesitating grate with the simultaneous serve of gas (warmed-up air) of accelerations of vibration, probably it must be below than size (3,296-g, м/с2). _
