CC BY
109
4. Характер кривых говорит о том, что увеличение скорости подачи до 1,5-2 м/с (что вполне реально
для промышленных установок) еще больше сократит удельный расход энергии. Поэтому можно утверждать,
что цеповая окорка - это более экономичный и перспективный способ окорки, требующий дальнейшего изучения.
Литература
1. Пигильдин Н.Ф. Окорка лесоматериалов (теория, технология, оборудование). - М.: Лесн. пром-сть,
1982. - 192 с.
2. Васильев С.А. Испытания окорочных круглозвенных цепей // Лесная пром-сть. - 1992. - № 3.
3. I.C. International corporation. Manitowoc. 2M/MO Litho in U.S.A. - 1987. - 23 c.
4. Крисько А.С. Повышение эффективности процесса окорки пиленых лесоматериалов гибкими рабочи-
ми органами: автореф. дис. ... канд. техн. наук: 05.21.01. - Красноярск, 2003. - 20 с.
5. Лешкевич А.И., Воевода Д.К., Назаров В.В. Оборудование лесных складов: учеб. для вузов. - М.:
Лесн. пром-сть, 1975. - 280 с.
6. Житков А.В. Оборудование складов лесоматериалов: учеб. для вузов. - М.: Лесн. пром-сть, 1965. -513 с.
7. Курицын В.Н., Палкин Е.В. Определение мощности при цеповой окорке с малыми скоростями подачи // Лесоэксплуатация: сб. ст. - Красноярск: СибГТУ, 2004. - Вып. 5. - С. 173-177.
8. Палкин Е.В., Курицын В.Н. Установка для исследования цеповой окорки с промышленными скоростями подачи // Лесной и химический комплексы - проблемы и решения: сб. ст. - Красноярск: СибГТУ, 2005. - С. 149-151.
УДК 658.382.2 Н.И. Чепелев, Д.А. Едимичев, А.Ю. Щекин,
Д.О. Крашенинина, И.Н. Чепелев
РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОФИЛЬТРА НА ЗЕРНОПЕРЕРАБАТЫВАЮЩИХ ПРЕДПРИЯТИЯХ
В статье приводятся оптимальные значения параметров электрофильтра для очистки воздуха рабочих мест от пыли для операторов технологических линий мукомольных и зерноперерабатывающих предприятий.
Ключевые слова: оператор, электрофильтр, зерноперерабатывающее предприятие, очистка воздуха, технологическая линия.
N.I. Chepelev, D.A. Edimichev, A.Yu. Shchekin, D.O. Krasheninina, I.N. Chepelev
EXPERIMENTAL RESEARCH RESULTS OF THE ELECTROFILTER OPERATION EFFICIENCY ON THE GRAIN-PROCESSING ENTERPRISES
Optimum parameter values of the electrofilter for air cleaning from dust on the workplaces for the operators of technological lines on the flour-grinding and grain-processing enterprises are given in the article.
Ключевые words: operator, electrofilter, grain-processing enterprise, air cleaning, technological line.
В настоявшее время в России на мукомольных и зерноперерабатывающих предприятиях в большинстве случаев наблюдается значительное превышение норм предельно допустимых концентраций (ПДК) по содержанию пылевидных частиц в воздухе. Согласно требованиям санитарных норм, чистота воздуха в рабочих помещениях должна поддерживаться по запыленности на уровне, не превышающем ПДК, 4 мг/м3 -для зерновой пыли, 6 мг/м3 - для мучной пыли. Как показывает практика, на отдельных рабочих местах опе-
раторов мукомольного оборудования установленные санитарными нормами допустимые значения превышают в 2-20 раз, что может вызывать тяжелые профессиональные заболевания и снижение производительности труда. Кроме того, высокая запыленность воздуха значительно увеличивает износ технологического оборудования.
В настоящее время на предприятиях по переработке зерна и производству муки широко применяются механические способы снижения концентрации пыли, а именно системы приточно-вытяжной вентиляции в комбинации с циклонами, скрубберами или матерчатыми фильтрами. Применение в системе вентиляции механических пылеуловителей не позволяет в значительной мере улучшить состояние воздуха рабочей зоны с точки зрения запыленности, так как это обусловлено некоторыми недостатками используемых устройств, такими, как недостаточная эффективность улавливать преобладающую мелкодисперсную пыль, высокие энергозатраты, большие габаритные размеры.
На основании изложенного предлагается использовать в качестве прогрессивной технологии пылеудаления способ электрической фильтрации запыленного воздуха с применением электрофильтров. Согласно проведенным исследованиям, электрофильтры обладают некоторыми преимуществами по сравнению с механическими и другими видами пылеуловителей. Основными преимуществами применения электрофильтров является высокая эффективность очистки запыленного воздуха в различных условиях (большая запыленность, наличие мелкодисперсной пыли в воздухе, высокая температура, влажность, наличие скоростного воздушного потока), низкие энергозатраты (как правило, они не превышают 100-150 Вт на 1000 м3), простота и надежность конструкции.
Разработанная и запатентованная конструкция исследуемого электрофильтра (Патент РФ 2008144413/ 12(057920). 0публ.10.11.2008 г.) позволяет эффективно улавливать и осаждать пыль из рабочей зоны операторов технологического оборудования по переработке зерна. Конструкция предлагаемого устройства приведена на рис. 1.
Рис. 1. Внутреннее устройство и конструктивное исполнение исследуемого электрофильтра
Электрофильтр работает следующим образом. Запыленный газ 9 поступает в водную шахту 8, попадая на коронирующие 1 и осадительные 3 электроды, расположенные ближе к центру электрофильтра. При прохождении газа со взвешенными пылевидными частицами в межэлектродном пространстве частицы пыли приобретают отрицательный заряд и под воздействием электрического поля перемещаются к положительно заряженным осадительным электродам 3. Пылевидные частицы приобретают отрицательный заряд при помощи коронирующих игл 2, с которых происходит сход электронов в сторону осадительного электрода 3. При
прохождении газа через уровни радиально и поочередно расположенных цилиндрических осадительных 3 и коронирующих 1 электродов в сторону корпуса происходит поэтапная очистка запыленного газа, который выходит через пластиковый корпус 4. Пыль, осевшую на осадительном электроде, удаляют при помощи генератора ультразвукоых колебаний 6 в осадительный бункер 7. Из осадительного бункера мучная и зерновая пыль удаляется при помощи пневматической транспортной магистрали.
Для электрогазоочистки будет использоваться импульсная отрицательная корона, т.е. на коронирую-щий электрод будут подаваться импульсы отрицательного напряжения выпрямленного тока. Это объясняется большой подвижностью отрицательных ионов по сравнению с положительными, а также тем, что при отрицательной короне удается поддерживать более высокое напряжение без искрового пробоя. Кроме того, применение импульса отрицательного напряжение позволяет приложить к коронирующим электродам еще более высокое напряжение без опасности возникновения искрового пробоя в межэлектродном пространстве, а также применение импульсного питания значительно улучшает качество очистки осадительных и корони-рующих электродов от осевшей пыли в пылесборочный бункер.
На эффективность работы устройства для обеспыливания воздуха помещений мукомольных предприятий оказывают влияние следующие факторы:
1) ^ - амплитудное значение импульса приложенного напряжения на коронирующих электродах, кВ;
2) п - частота повторения импульсов напряжения, с-1;
3) V - скорость воздушного потока, проходящего через обеспыливающее устройство, м/с.
С целью определения оптимального сочетания взаимосвязанных воздействий на исследуемый объект факторов используется метод математического планирования эксперимента. Выбранные нами факторы, влияющие на эффективность работы обеспыливающего устройства, количественные и отвечают необходимым требованиям совместимостью и независимостью.
В качестве критерия оптимизации принимаем Y - эффективность работы электрофильтра. Для определения эффективности работы электрофильтра проводились непрерывные измерения запыленности воздуха на входе воздушного потока в электрофильтр и на выходе очищенного потока воздуха из электрофильтра. Эффективность улавливания и осаждения пылевидных частиц на электродах предлагаемого устройство определялась по формуле 1:
где т]г, - эффективность очистки воздуха от пыли, %;
q1 - первоначальная концентрация пыли при входе на пылеуловитель, мг/м3;
.■: - конечная концентрация пыли при входе на пылеуловитель, мг/м3.
Для описания результатов экспериментальных исследований применялось планирование эксперимента второго порядка, позволяющее получить представление отклика с помощью полинома второй степени. Для этого был использован трехуровневый, трехфакторный план Бокса-Бенкина. Трехуровневые планы Бокса-Бенкина в сравнении с ортогональными и рототабельными планами более экономичны по числу опытов и обладают их свойствами, кроме того, 3-уровневый план близок к D-оптимальному.
В результате проведения трехуровневого, трехфакторного эксперимента и обработки экспериментальных данных была получена следующая математическая зависимость:
При этом средняя ошибка опыта составила £ ср = 0,000396 %, а максимальная £ max = 0,276 %. Адекватность полученной математической модели проверена при помощи F-критерия Фишера. В соответствии с полученной математической моделью строились поверхности функции отклика (рис. 2-4). Поверхность отклика полученная уравнением 2, представляет не что иное, как пятимерный параболоид.
(1)
Y = 51,3+2,152-t/+0,0102-w-4,l-F-0,000277-t/-w+0,000114-w-F +0,0512-t/-F-0,0184-t/2 -3-10 6 -я2 +0,0736-F2.
(2)
Рис. 2. Поверхность функции отклика при варьировании параметрами: и - напряжение; п - частота импульсов при фиксированном значении У=1,75 (центр эксперимента)
П
Рис. 3. Поверхность функции отклика при варьировании параметрами: V - скорость воздушного потока; п - частота импульсов при фиксированном значении и=17 (нижний предел)
V и
Рис. 4. Поверхность функции отклика при варьировании параметрами: V - скорость воздушного потока; и - напряжение на электродах при фиксированном значении п=500 (верхний уровень)
Анализируя поверхности функции отклика и полученную математическую зависимость, можно сделать вывод, что на эффективность снижения запыленности воздуха исследуемые параметры влияют неоднозначно. Существенная зависимость критерия оптимизации Уи наблюдается от влияния напряжения выпрямленного тока Ц заметное воздействие оказывает скорость воздушного потока, проходящего через обеспыливающее устройство, и менее значительное влияние оказывает частота импульсов напряжения, что полностью подтверждает проведенные теоретические исследования.
Полученное уравнение дает основание для отработки параметров рациональной настройки предлагаемого устройства, а также по критерию повышения эффективности его работы. То есть требуется определить напряжение, приложенное к электродам Ц частоту импульса п и скорость движения потока воздуха через предлагаемый электрофильтр, при которых эффективность работы электрофильтра была бы максимальной.
Располагая общим видом зависимости эффективности работы от параметров настройки устройства (2), рациональные значения II, п, V находим как решение системы трех уравнений, представляющих собой частные производные по а и, ап, а\7.
В результате решения системы уравнения методом Крамера, определяем условия, при которых устройство работает наиболее эффективно:
U=30 кВ, п=400 с-1, V=1,5 м/с.
Полученные значения параметров работы предлагаемого устройства могут быть использованы при отработке технологии пылеудаления на основе явления коронного разряда на предприятиях мукомольной и зерноперерабатывающей промышленности.
Литература
1. Чепелев Н.И. Улучшение условий труда при пойменном кормопроизводстве совершенствованием технологии снижения концентрации пыли: автореф. дис. ... канд. техн. наук: 05.26.01. - СПб.; Пушкин, 1994. - 16 с.
2. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. - М.: Наука, 1986. - 279 с.
