Система показателей оценки технического уровня конвективных сушильных камер Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

УДК 64.069.2 630*847.27

СИСТЕМА ПОКАЗАТЕЛЕЙ ОЦЕНКИ ТЕХНИЧЕСКОГО УРОВНЯ КОНВЕКТИВНЫХ СУШИЛЬНЫХ КАМЕР

Ш.Г. Зарипов, Н.И. Семёнова

ФГБОУ ВПО «Сибирский государственный технологический университет», Лесосибирский филиал 662543 Лесосибирск, ул. Победы, д. 29, е-таД:7апроу_8Ь@тай.га

В статье предлагается система показателей, посредством которых возможно установить технический уровень исследуемой сушильной камеры, которая будет функционировать с максимальной эффективностью в конкретных производственных условиях.

Ключевые слова: сушильная камера, пиломатериалы; категория качества сушки; производительность; энергетические затраты; продолжительность оборота камеры

The paper proposes a system of indicators, through which it is possible to establish the technical level of the investigated drying chamber, which will operate at maximum efficiency at specific operating conditions.

Key words: drying chamber, timber, quality class drying performance, energy costs, the duration of traffic cameras

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время на рынке деревообрабатывающего оборудования предлагается широкий спектр камер для конвективной сушки пиломатериалов. Каждый производитель закладывает определённые технические характеристики в сушильную камеру, что даёт возможность эксплуатировать её с максимальной экономической эффективностью в конкретных производственных условиях.

Приступая к выбору сушильной камеры необходимо составить подробный план по качеству и объёму на пиломатериалы и заготовки, которые в полной мере позволят выполнить требования потребителя.

В статье предлагается система показателей, посредством которых возможно установить технический уровень данного вида оборудования. При этом сам процесс отбора сушильной камеры следует разбить на несколько этапов.

На начальном этапе рекомендуется установить тип сушильных камер по принципу действия, из которых будет производиться отбор:

- периодического действия предназначены для сушки пиломатериалов по I и II категориям качества;

- непрерывного действия предназначены для сушки пиломатериалов по 0 и III категории качества.

Приступая к более детальному отбору сушильного агрегата необходимо выбрать ориентир, который в последствии будет рассматриваться как базовый вариант. Базовым вариантом может служить сушильная камера, функциональные возможности которой хорошо изучены, и что самое важное - дана предварительная оценка о возможности использования подобной сушильной камеры в данных производственных условиях.

Проведённые мероприятия позволяют сформировать предварительный перечень сушильных камер по функциональности. Из отобранной группы производится окончательный выбор сушильного агрегата для конкретных производственных

условий.

Для проведения технолого-экономической оценки предлагается все показатели разделить на общие и частные. К общим показателям относятся: коэффициент удельных затрат; производительность; качество сушки; себестоимость сушки.

К частным относятся: структурная схема сушильной камеры; режим сушки, которые заложены в конструкции; система управления процессом сушки; надёжность.

Такое разделение показателей позволяет комплексно проанализировать состояние вопроса и уменьшить риск ошибки при покупке сушильной камеры.

Общие показатели.

Коэффициент удельных затрат рассчитывается по формуле

К

КВ + с

• R

П

• R

(1)

где КВ - объём капитальных вложений на приобретение, установку сушильной камеры, тыс.руб.;

Сгод. - себестоимость сушки пиломатериалов в целом по году, тыс.руб.;

Я - гарантированный фирмой - изготовителем ресурс работы сушильной камеры, год;

Пгод. - годовая производительность сушильной камеры, м3/год.

Производительность сушильной камеры принято рассчитывать по формуле

365 • Е 365 • L • B • H • m • p п (2)

П год =---------------------С =-------------------------------------------C , w

где Е - ёмкость сушильной камеры, м3; С - коэффициент технического использования камеры (отношение планируемой продолжительности работы камеры в году к общему числу дней в году); т -продолжительность оборота камеры, сут.; Ь, В, Н -длина, ширина, высота штабеля, м; т - количество штабелей в камере; р - коэффициент объёмного

У

год

год

Т

Т

заполнения штабеля.

При расчёте производительности сушильной камеры одним из ключевых показателей является продолжительность оборота камеры, расчёт которого производится по формуле

Т = Т

суш

+ Т1

(3)

где тсуш - время сушки пиломатериалов, час; т -дополнительное время, необходимое на загрузку (выгрузку) штабелей, час.

Дополнительное время т учитывается только при расчёте производительности сушильных камер периодического действия. Для камер непрерывного действия т =0. Время сушки тсуш зависит от категории качества сухих пиломатериалов. В (Руководящие технические...,1985) приведены нормативные показатели качества высушиваемых пиломатериалов и заготовок. С повышением требований по качеству к готовому изделию время сушки значительно возрастает при прочих равных условиях. Форсировать процесс удаления влаги из древесины возможно путём использования более жёстких режимов сушки, однако при этом время доводки пиломатериалов до необходимых кондиций значительно возрастает.

Конкретные значения средней конечной влажности назначается в соответствии с техническими условиями на изделие и продукцию.

Качество сушки - параметр, который формируется непосредственно процессом сушки. Одним из основных факторов, который оказывает влияние на процесс сушки - это частные показатели сушильной камеры. Здесь следует обратить внимание на то, с какой точностью конструктивные особенности сушильной камеры позволяют реализовать режимы сушки в процессе удаления влаги из древесины для придания запланированных свойств пиломатериалам.

Себестоимость сушки - это текущие затраты на придание запланированных свойств пиломатериалам. В процессе камерной сушки к основным статьям затрат относятся: стоимость тепловой и электрической энергии (до 90 %).

Затраты на сушку 1 м3 пиломатериалов или заготовок зависят от многих факторов. Доказано, что с увеличением времени сушки (сушка пиломатериалов с повышенными требованиями), а также при уменьшении ёмкости сушильной камеры себестоимость сушки увеличивается.

Частные показатели. Приступая к анализу частных показателей, целесообразно рассмотреть кинетику сушки пиломатериалов (рис. 1).

Обязательной операцией является начальный прогрев пиломатериалов. Режим прогрева предусматривает создание условий, при которых увеличение температуры древесины происходит без вла-гообмена (минимальный влагообмен). Для этого в сушильных камерах периодического действия используется парогенератор, а камерах непрерывного действия в сырой конец направляется увлажнённый агент сушки.

Процесс регулирования температуры по сухому термометру осуществляется за счёт количества теп-

лоносителя, подаваемого в калориферы (рис. 2). Регулирование температуры по смоченному термометру осуществляется количеством подаваемого в сушильное пространство свежего воздуха через приточно-вытяжные каналы сушильной камеры (рис. 2).

Структурная схема сушильных камер даёт общее представление о составе, структуре и взаимодействии основных элементов (узлов) камеры (рис. 2). По структурной схеме даётся оценка возможностей сушильной камеры.

2

вкл./откл. вентиляторов откр./закр

Калориферные Аэродинамические

вода

вкл./откл.

10_сух--------|

Ґ смоч.

уровень____ ______

---------¥откр./закр.

вода • 4

влажность

пиломатериала

сухой

етрические

3

Рисунок 2 - Структурная схема сушильной камеры

Анализ структурных схем современных сушильных камер даёт основание разделить структурные элементы на два вида: обязательные и дополнительные. К обязательным следует отнести те элементы, без которых процесс сушки невозможно организовать. К ним относятся: ограждение, формирующее сушильное пространство; тепловой (калориферный) узел; побудитель циркуляции - вентилятор (блок вентиляторов); система контроля и регулирования режимов сушки; приточно-вытяжные каналы.

К дополнительным относят конструктивные элементы, позволяющие расширить возможности сушильной камеры: парогенератор; отделение прогрева и окончательной влаготеплообработки и др.

Режим сушки - это параметр, который формируется температурой по сухому термометру (У и относительной влажностью агента сушки (ф). Как правило, в технической характеристике сушильной камеры указываются только пределы температур, которые обеспечиваются конструктивными элементами сушильной камеры, но не указываются пределы регулирования относительной влажности агента сушки. Такой упрощенный подход не позволяет в полной мере дать оценку сушильной камере по данному показателю. Необходимо выбор сушильной камеры осуществлять и по относительной влажности, которая может быть создана в сушильной камере, по мере необходимости.

Система управления процессом сушки пред-

назначена для контроля и поддержания заданных значений температур и относительной влажности в зависимости от текущей влажности пиломатериалов (рис. 1). Для осуществления контроля температуры и относительной влажности каждая сушильная камера должна оснащаться измерительной аппаратурой - психрометром (рис. 2). Корректива режима сушки производится после сравнения полученных результатов замера с заданными значениями для данной влажности древесины путём регулирования количества теплоносителя в калориферы, а также осушения или увлажнения агента сушки.

Надёжность сушильной камеры - способность сохранять во времени в установленных пределах значение всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах, т.е. способность сушильной камеры сохранять во времени свою работоспособность.

Практическое использование предлагаемой методики рассмотрим на примере. Для этого воспользуемся прайс-листом для сушильной камеры типа ПАП-СПМ 03К.

Данная сушильная камера по функциональным возможностям относится к камерам периодического действия. Исходя из этого, следует вывод о том, что сушильная камера может быть использована для сушки пиломатериалов по I или II категориям качества.

Оценка сушильной камеры по частным показателям.

Структурная схема. Сушильная камера оснащена обязательным перечнем конструктивных элементов, позволяющих осуществлять процесс сушки: ограждения; тепловой узел в виде вентилятора с низким к.п.д.; побудитель циркуляции -вентилятор; элементарная система контроля температуры в сушильной камере.

Базовая комплектация предлагаемой сушильной камеры не даёт возможности высушивать пиломатериалы с повышенным качеством при минимальном количестве трещин и покороблен-ности. Такой вывод следует из того, что в поставляемый комплект сушильной камеры не входит парогенератор. Отсутствие этого элемента не даёт возможности проводить начальную и конечную влаготермообработки. Отсутствие соответствующей системы автоматического регулирования процесса сушки не позволяет должным образом поддерживать параметры агента сушки.

Работают по принципу аэродинамического нагрева. Сушка осуществляется конвективным методом в паровоздушной среде с использованием мягких, нормальных и форсированных режимов. Предусмотрен режим влаготермообработки для обеспечения высокого качества сушки. Достоинство принципа аэродинамического нагрева: равномерность и эффективность сушки, пожаробезопасность, простота эксплуатации, экологическая чистота процесса сушки.

Применяются для сушки всех видов пиломатериалов. Поставляются после проведения заводских испытаний. Не требует устройства специального фундамента. В комплект поставки входят: корпус сушильной камеры в сборе с установленным силовым приводом, система управления, наружный и внутренний рельсовый путь, подштабельные тележки. Возможна комплектация блоком автоматики.

Технические характеристики.

Номинальный объем разовой загрузки условного пиломатериала 5 м3

Габариты загружаемых штабелей (ДхШхВ) 4000х1300х1600 мм

Интервал рабочих температур 50.. .125 град Время сушки условного пиломатериала до влажности 12 % 43.53 час

Удельный расход электроэнергии на сушку 1 м3 условного пиломатериала 220 кВт

Минимальная достигаемая влажность пиломатериалов 7.8 %

Установленная мощность электрооборудования 30,5 кВт

Габаритные размеры камеры (ДхШхВ)

6480х2030х2720 мм Масса 4500 кг

Режим сушки. Интервал рабочих температур 50.125 0С. Данная сушильная камера позволяет высушивать пиломатериалы, как низкотемпературными режимами, так и высокотемпературными. В прайс-листе утверждается, что возможно устанавливать широкий диапазон значений по относительной влажности агента сушки. При отсутствии парогенератора изменять этот параметр

будет достаточно сложно, особенно в начальный и конечный периоды сушки.

Система управления процессом сушки. По имеющимся данным прайс-листа данная сушильная камера оснащена элементарной системой контроля режима сушки. Для более точной системы контроля и регулирования процесса сушки необходимо предусмотреть дополнительные капитальные вложения.

Надёжность исследуемой сушильной камеры может быть оценена через косвенные параметры, а именно через работоспособность узлов, из которых собрана сушильная камера. Анализ функционирования узлов, с учётом условий эксплуатации, указывает на достаточно высокую работоспособность данной сушильной камеры.

Общие показатели.

Производительность камеры. Одноштабельная сушилка с номинальной разовой загрузкой в 5м3. Сушка условного материала продолжается 43.53 часа. Значит, производительность данной сушилки будет составлять 63.72 м3/мес. или 756 ... 934 м3/год.

Себестоимость сушки может быть рассчитана укрупнено. По данным прайс-листа удельный расход электроэнергии на сушку 1м3 условного пиломатериала составляет 220 кВт. или 330 руб./м3 (стоимость 1 кВт • час 1,5 руб.). Указанная сумма принимается в размере 90 % от всех текущих затрат на сушку. Тогда полные затраты на сушку 1 м3 условных пиломатериалов составит 367 руб.

Приведённые затраты на сушку по имеющимся данным точно рассчитать не представляется возможным, так как не указан ресурс работы сушильной камеры. В то же время, учитывая относительно невысокое время восстановления работоспособного состояния сушильной камеры в случае поломки какого-либо узла при умеренных затратах, ресурс данной модели сушильной камеры может быть принят в пределах 10 лет. Стоимость сушилки также не указана в прайс-листе. Этот параметр возможно рассчитать по удельным капитальным затратам на 1 м3 емкости камеры. Для сушильных камер российского производства данный параметр составляет порядка — 15 -30 тыс.руб. Тогда стоимость рассматриваемого образца составит порядка 150 тыс.руб. Откуда общие капитальные затраты на закупку, транспортировку и установку 1 сушильной камеры данного типа составят порядка 200 тыс.руб. Тогда Ку = 419,88 руб.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Руководящие технические материалы по технологии камерной сушки древесины [Текст].- Архангельск: ЦНИИМОД, 1985.- 157 с.

Маковский, Н.В., Амалицкий В.В., Комаров Г. А., Кузнецов В.М. Теории и конструкции деревообрабатывающих машин [Текст]: учебник для вузов: 2-е изд., перераб. и доп. / Н.В. Маковский, В.В. Амалицкий, Г.А. Комаров, В.М. Кузнецов. - М.: Лесн. пром., 1984. - 552 с.

Шумилин, С.И. Инвестиционное проектирование: обоснованию инвестиционных проектов [Текст] / С.И.

практическое руководство по экономическому Шумилин. - М.: АО «Финстатинформ», 1995. - 240 с.

Поступила в редакцию 14 августа 2011 г. Принята к печати 3 ноября 2011 г.