ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ ГИДРОТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ СЫРЬЯ. РАСЧЕТ РАЗМЕРОВ И ОБОРУДОВАНИЯ БАССЕЙНА
Гидротермическая обработка сырья предназначена для прогрева древесины с целью повышения ее пластичности. При лущении это способствует получению шпона с гладкой поверхностью и меньшим количеством трещин на его левой стороне. Оптимальная температура древесины чураков при лущении зависит от породы и принимает значения, указанные в табл. 5.1.
Температура поверхности карандаша и чурака после проведения
| Порода древесины | Температура поверхности, ºС |
| карандаша | оцилиндрованного чурака |
| Осина | 1…20 |
| Береза и ольха | 25…35 |
| Сосна | 40…50 |
| Ель | 40…50 |
| Лиственница | 40…50 |
В фанерном производстве сырье прогревают в воде. Различают два режима обработки древесины: жесткий с температурой воды 60…75ºС и мягкий с температурой 40ºС. Наиболее распространен мягкий режим обработки древесины в открытых бассейнах. Бассейны представляют собой железобетонные емкости, оснащенные грузоподъемным оборудованием.
Проведем расчет при мягком режиме гидротермической обработки сырья. Общее время гидротермической обработки состоит из двух слагаемых: времени оттаивания и времени прогрева
В курсовом проекте продолжительность гидротермической обработки определим из табл. 5.1, при условии температуры воздуха равной минус 20ºС.
|
5.3. Расчет оборудования бассейна
Загрузка сырья в секции бассейна осуществляется краном с помощью грейферных захватов, либо специально подготовленными пучками. Рассмотрим первый вариант.
Выбор крана и грейфера. Расчет производительности крана.
Выбор крана производят по специальным таблицам. Записывают его грузоподъемность и расстояние между опорами (для консольно-козловых кранов) или рабочий вылет консолей (для башенных кранов). Возьмем для расчета консольно-козловой кран ККС–10. Его грузоподъемность 10,8 тонн, расстояние между опорами 32 м.
Выбор грейфера производят также по специальным таблицам. Записывают наибольшую массу захватываемого груза и массу грейфера, сумма которых не должна превышать грузоподъемность крана. Примем для расчета грейфер марки ВМГ-10М. Масса захватываемого груза 8 тонн, масса грейфера 1,9 тонн.
Производительность крана, м 3 /ч, определяют по формуле
,
где Vп – объем захвата грейфера, м 3 , определяется по формуле
,
где Ргр – грузоподъемность грейфера, кг;
ρ – плотность древесины при начальной влажности, кг/м 3 , см. табл. 5.3;
кз – коэффициент заполнения захвата грейфера, 0,85;
ки – коэффициент использования рабочего времени крана, 0,8;
tц – цикл работы крана, » 8 мин.
Влажность фанерного сырья
| Порода древесины | Влажность, Wн, (%) при поставке | ||
| железнодорожн. и на баржах | Сплавом | Влажное сырье (утоп) | |
| Береза | 75…95 | 90…110 | более 110 |
| Сосна | 90…130 (забол.) 40…60 (ядро) | 110…160 (заб.) 50…75 (ядро) | более 160 (заб.) 70…90 (ядро) |
| Ольха | 70…100 | 80…140 | более 140 |
Плотность древесины при различной влажности
| Порода древесины | Плотность, ρбаз, кг/м 3 при начальной влажности сырья | |||
| Wн = 80% | Wн = 90% | Wн = 100% | Wн = 110% | Wн = 120% |
| Береза | ||||
| Сосна | ||||
| Осина |
5.4. Расчетное количество кранов определяется по формуле
,
где Qс – объем сырья для выполнения программы, м 3 ;
Qкр – производительность крана, м 3 /ч;
Фч – годовой эффективный фонд времени, ч.
По расчетному количеству кранов (nкр рас) находят принятое число единиц оборудования nпр и вычисляют коэффициент загрузки, %, оборудования
5.5. Расчет производительности и размеров бассейна
Бассейн для проведения гидротермической обработки сырья в виде кряжей состоит из отдельных секций*, размеры которых соответствуют длине кряжей и расстоянию между опорами консольно-козлового крана ( см. рис. 5.1).
5.5.1. Объем сырья в одной секции бассейна определяется по формуле
где lкр – длина кряжа, м, выбирается по табл. 41 приложения. Рекомендуемая максимальная длина кряжа 6 м;
h – глубина секции бассейна, м, обычно принимается равной 2 м;
bсек – ширина секции, м. Выбирается с учетом межопорного расстояния крана (см. п. 5.3). Ширина секции должна быть меньше этого расстояния на 4…6 м;
кз – коэффициент заполнения секции, принимается равным 0,4.
Источник
Бассейн гидротермической обработки сырья
Группа: Участники форума
Сообщений: 79
Регистрация: 20.10.2013
Из: Латвия, Рижский рай. Саласпилс
Пользователь №: 209854
Добрый день, коллеги!
Тема по всей видимости необычная, поскольку ничего подобного на сайте я не нашел, да и в прочих источниках инета про тепловую систему бассейнов для гидротермической обработки древесного сырья для производства фанеры выложено немного. Я лично с этой отраслью сталкиваюсь впервые ибо всегда проектировал котельные и ТЭЦы. А тут руководство «подсунуло» обвязку варочного бассейна без подробностей о технологии.
Сначала об особенностях проекта. Дело связано с проектированием комплекса по производству фанеры. Прибалтийские предприниматели конечно же хотят зарабатывать, как западные буржуи, но при этом экономят на всем возможном. Вот и здесь заказчик решил использовать финскую технологию гидротермической обработки древесных бревен в проходном бассейне, но проект не у автора решил купить, а заказал «кусками» подешевле в местных проектировочных бюро. Вот и моя задача — спроектировать теплоснабжение бассейна для гидротермообработки сырья, используя теплообменники вода/вода. У нас в Латвии наработок на такие проекты еще не накопилось. В инете нашел, что в России такие бассейны строятся по проектам Зеленодольского ПКТБ. С теплом более менее разобрался под наш климат, а вот по технологии одни вопросы.
Поэтому прошу поделиться опытом, рассказать, кто что знает или откуда можно самостоятельно узнать на данную тему . Буду рад диалогу и благодарен за советы.
А вот вопросы:
1. Уровень воды в бассейне от дна 4,5 м. Габариты одного канала 40х4м. Пучки бревен с диаметром 2,2м топятся примерно на 2 м под воду. С какой глубины делать забор воды для подогрева, чтобы мусора лишнего не нахлебать и теплый слой воды не забирать сверху?
2. Стоит ли класть коллектор подачи нагретоой воды на самое дно? Или во избежании поднятия со дна грязи и осадков его стоит поднять на какое-то расстояние от дна?
3. Как бы вы ставили насосы и теплообменники для данного басейна: ниже рабочего уровня воды в бассейне или как-то иначе?
4. Какие марки и типы насосов и теплообменников посоветуете, если максимальных 100 куб.м/час 80% нагреваемой воды будет проходить только грубую механическую очистку и только 20% — через очистные сооружения? Мне кажется, что сетчатые фильтры забьются моментально.
Сообщение отредактировал hairymax — 25.10.2017, 11:43
Источник
Гидротермическая обработка фанерного сырья
8.7.533. Помещения и устройства гидротермической обработки сырья должны иметь установки (общеобменную вентиляцию, крышки с гидравлическими затворами), предотвращающие туманообразование и обеспечивающие необходимую видимость для производства работ.
8.7.534. Помещения гидротермической обработки сырья (закрытые бассейны) должны быть изолированы от других помещений и соединены через технологические проемы. Окорка и распиловка фанерного сырья в помещении гидротермической обработки не допускается.
8.7.535. Проемы, через которые осуществляется транспортировка чураков, должны быть оборудованы приспособлениями и устройствами (воздушно-тепловыми завесами, тамбурами, подвесными щитами и т.п.), исключающими сквозняки.
8.7.536. Температура воды в бассейнах не должна превышать 40 град. C. При необходимости применения гидротермической обработки сырья при жестких режимах, с температурой воды до 70 град. C, должен предусматриваться обязательный слив воды перед загрузкой и выгрузкой бассейнов.
8.7.537. Контроль температуры воды в бассейнах должен осуществляться автоматически.
8.7.538. Загрузка и разгрузка бассейнов кряжами или чураками должны быть механизированы, а управление механизмами — дистанционным.
8.7.539. Одновременная загрузка и разгрузка двух смежных бассейнов, а также очистка и ремонт бассейна, смежного с работающим, запрещается.
8.7.540. Снятие крышек с бассейнов или их секций должно быть механизировано. Находиться на крышках бассейнов во всех случаях запрещается.
8.7.541. Для регулировки уровня воды в бассейнах нужно установить сливные трубы.
8.7.542. Перед проведением ремонтных работ, очисткой бассейнов вода из них должна быть удалена, стенки бассейна охлаждены до температуры не более 45 град. C, закрыты вентили трубопроводов подачи воды и пара, на вентилях вывешены запрещающие знаки.
8.7.543. Рабочие, обслуживающие бассейны с грузоподъемными механизмами, должны быть обучены безопасным приемам работы и по программе стропальщика.
8.7.544. Рабочие мостики, проходы, площадки у открытых бассейнов следует регулярно очищать от коры, мусора, снега и при необходимости (для устранения скольжения и падения) посыпать песком.
8.7.545. Открытые бассейны по периметру должны быть оснащены сплошным ограждением высотой не менее 1 м.
8.7.546. При ветре, скорость которого превышает установленную паспортом крана, а также при ливневом дожде, тумане загрузка, разгрузка бассейнов и ремонтные работы не допускаются.
8.7.547. Ширина проходов (для обслуживания бассейнов), свободных от оборудования, коммуникаций, должна быть не менее 1 м.
8.7.548. Прогретые кряжи или чураки должны подаваться на механизмы их поштучной выдачи на продольный конвейер. Загрузка конвейеров одновременно двумя и более кряжами или чураками не допускается.
Источник
ТЕПЛОВАЯ ОБРАБОТКА СЫРЬЯ ФАНЕРНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ
1 МИНОБРНАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФГБОУ ВПО УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЛЕСОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИЛБиДС Кафедра инновационных технологий и оборудования деревообработки И.Т. Глебов, В.Г. Новоселов ТЕПЛОВАЯ ОБРАБОТКА СЫРЬЯ ФАНЕРНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ Методические указания к выполнению технологической части выпускной квалификационной работы для студентов всех форм обучения направления «Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств» по профилю «Технология деревообработки» Екатеринбург
2 Материал рассмотрен и рекомендован к изданию методической комиссией ИЛБиДС Протокол Рассмотрены варианты бассейнов фанерных предприятий для тепловой обработки фанерных кряжей и чураков, выбраны критерии для оценки эффективности вариантов, проведен анализ конструкции и работы вариантов и сделан, с использованием методики ранжирования, выбор рационального варианта бассейна, наилучшим образом отвечающего всем критериям. Выбранный вариант бассейна принимается для дальнейшего проектирования при выполнении выпускной квалификационной работы. Рецензент: канд. техн. наук, профессор Ю.Б. Левинский Редактор Подписано в печать Плоская печать Поз. Объем 0,46 п. л Заказ Формат /16 Тираж экз. Цена руб. 00 коп Редакционно-издательский отдел УГЛТУ Отдел оперативной полиграфии УГЛТУ 2
3 ВВЕДЕНИЕ Выпускная квалификационная работа (ВКР) является завершающим этапом получения высшего образования в вузе с присвоением квалификации «бакалавр» либо «дипломированный специалист», либо «магистр». Такая работа выполняется с целью установления соответствия подготовки выпускника требованиям ФГОС. В процессе выполнения ВКР студент углубляет свои знания и совершенствует умения и навыки в узком направлении, определенном темой выпускной работы. Тема проекта формируется на базе социальной потребности общества. Одной из самых трудных и ответственных частей ВКР является технологическая часть. Успешность всего проекта будет зависеть от того, насколько удачно выбран вариант технологической системы, подлежащий дальнейшей разработке. При работе над этой частью требуются знания, умения и навыки в области научно-технической и патентной информации, изобретательства, анализа и принятия решений. Методика выполнения технологической части рассмотрена на примере тепловой обработки сырья (круглых лесоматериалов) предприятия по производству фанеры. Фанерное сырье поступает на предприятие в кряжах или в чураках [1]. Фанерный кряж это круглый сортимент, пригодный по качеству древесины для производства фанеры. Длина кряжей кратна длине чураков с учетом допусков по длине. Максимальная длина кряжей равна 8500 мм. Кряжи разделываются по длине на чураки. Чурак это круглый сортимент, подходящий по длине для закрепления его в лущильном станке. Длина чураков с учетом припуска по 30 мм равна 1330; 1630; 1930; 2230; 2570 мм. Диаметр чураков см. Подготовка сырья к лущению включает следующие технологические операции: гидротермическую обработку сырья, окорку, раз- 3
4 делку кряжей на чураки. Последовательность технологических операций на фанерных предприятий выполняется по-разному. 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ При лущении срезаемый с цилиндрического чурака шпон выпрямляется, в нем возникают растягивающие напряжения поперек волокон древесины. Величина этих напряжений может быть определена из следующего выражения, МПа: Еа σ =, 2r где: E — модуль упругости шпона поперек волокон древесины, для по- 2 перечного резания Е = 6 10 Н/мм 2 ; а — толщина шпона, мм; r — радиус кривизны срезаемого слоя в чураке, мм. Из выражения видно, что чем больше толщина срезаемого шпона и чем меньше радиус чурака, тем больше напряжение в шпоне. Так, например, при толщине шпона а =1,5 мм и радиусе чурака 100 мм напряжения в развернутом шпоне равно 2 в Еа ,15 σ = = =4,45 МПа. 2r Учитывая, что средний предел прочности древесины различных пород в поперечном направлении изменяется в диапазоне σ = 3,2. 6,5 МПа, можно утверждать, что если не принять мер по увеличению пластичности древесины, то, на внутренней стороне шпона появятся трещины и разрывы. Технологическая операция гидротермической обработки древесины предназначена для повышения влажности и температуры древесины и, в конечном счете, для повышения ее пластичности. Делается это с целью получения при лущении чураков плотной, цельной без трещин и разрывов стружки, шпона. Минимально допустимая температура древесины березы равна 20 С, сосны 12 С, дуба 40 С, осины и тополя 10 С, ясеневой 50 С, красного дерева 30 С. При температуре свыше 50 С прочность древесины понижается и на поверх- 4
5 ности лущеного шпона появляется мшистость и отслаивание волокон. Гидротермическая обработка древесины в фанерном производстве выполняется методом прогрева, когда чураки погружаются в горячую воду бассейна и выдерживаются в ней некоторое время. Расход пара на нагрев 1 м 3 чураков составляет кг. Температура воды в бассейне при мягком режиме пропаривания +(30 40) С, при жестком режиме +(60 80) С. Продолжительность термообработки сырья при мягком режиме около 24 ч. 2. АНАЛИЗ КОНСТРУКЦИИ И РАБОТЫ БАССЕЙНОВ Различают несколько основных видов бассейнов гидротермической обработки фанерного сырья [1, 2, 3]. Выбор того или иного способа тепловой обработки сырья зависит от района размещения фанерного завода, породы перерабатываемой древесины, источника получения тепла и др Бассейн открытый с крышками и краном Это наиболее распространенный вариант бассейнов на старых фанерных комбинатах (рис. 1). Размеры открытых бассейнов зависят от выбранного грузоподъемного оборудования. Например, при использовании козлового крана ККУ-10 с пролетом 20 м длину секции бассейна принимают равной 18 м, ширину секции 7 м (при длине кряжа 6,2 м), глубину 3 м. Бассейн включает несколько секций. Подогрев воды обеспечивается подачей пара в воду секции. Загрузка выгрузка сырья производится без опорожнения секции. Каждая секция разделена парными тумбами 6 на ряд отсеков или ячеек, которые загружают кряжами с помощью грейферного захвата 5 козловым краном 8, передвигающимся по подкрановым рельсам 12. На время тепловой обработки ячейки с кряжами закрывают тяжелыми крышками 4, которые притапливают кряжи в воду и уменьшают теплопотери с открытой поверхности бассейна. 5
6 Рис.1. Открытый бассейн с краном ККУ-10 для прогрева фанерных кряжей: 1 сбрасыватель; 2 бревнотаска; 3 накопитель кряжей; 4 крышка; 5 — грейферный захват; 6 разделительная тумба; 7 стена; 8 кран; 9 передвижной контейнер; 10 разгрузочная бревнотаска; 11 рельсы для передвижения перегрузчика; 12 рельсы для передвижения крана; 13 отверстия для воды При работе бассейна одна из секций всегда находится под загрузкой и разгрузкой, в остальных загруженных секциях древесина прогревается. Кран и перегрузчик устанавливают против этой секции. Кряжи с загрузочного конвейера сбрасываются в соответствующий накопитель для сырья с определенной группой диаметров. Грейфер последовательно перемещается от накопителя к бассейну, загружая одну ячейку, и от бассейна к перегрузчику, разгружая другую ячейку. 6
7 Все секции бассейна, заполненные водой, сообщаются между собой через отверстия 13. Температура воды поддерживается на уровне С. Подогревают ее паром, проходящим через трубы, имеющие отверстия Бассейн открытый с крышками и электроталями Ниже показан еще один из вариантов открытого бассейна с крышками, на котором в качестве грузоподъемного оборудования использованы электротали [5] (рис. 2). Рис. 2. Бассейн с крышками и электроталями: 1 монорельс; 2 таль с электроприводом; 3 бревнотаска; 4 направляющий швеллер; 5 труба для пара; 6 сборный канал; 7 бетонная секция бассейна; 8 крышка съемная 7
8 При загрузке и разгрузке секций используются продольные цепные транспортеры (бревнотаски). Подогрев воды в бассейне производится паром. При таком нагреве температура воды в различных точках секции бассейна неравномерная, и это отражается на неравномерности прогрева древесины чураков Бассейн с контейнерами Центральным научно-исследовательским институтом фанеры (ЦНИИФ) предложена поточно-механизированная линия тепловой обработки чураков (рис. 3) при температуре воды 40 С. Линия включает один бассейн, который разделен на несколько секций. Чураки загружаются в металлические контейнеры, которые затем ставятся в бассейн мостовым краном. Чураки предварительно рассортировываются по диаметрам на две группы: диаметром см и диаметром выше 32 см. Продолжительность прогревания чураков второй группы больше, чем первой. Деление бассейна на секции облегчает труд при их чистке от грязи. Рис. 3. Поточно-механизированная линии тепловой обработки чураков и подачи их к лущильным станкам: 1 сортировочный конвейер; 2 сбрасыватель чураков; 3 приемный стол для чураков; 4 промежуточный конвейер; 5 контейнер; 6 ячейки для контейнеров; 7 бассейн; 8 раскатчик чураков; 9 конвейер к лущильным станкам; 10 сбрасыватель чураков; 11 конвейер-накопитель; 12 лущильные станки 8
9 Контейнеры закрываются тяжелыми крышками, в результате чего снижаются тепловые потери и гарантируется прогрев верхних чураков за счет притапливания их в воду Проходной бассейн с укрытием из легких конструкций Бассейн проходного типа с укрытием для российских фанерных предприятий это новая конструкция, позаимствованная с предприятий Финляндии и других стран. В России они строятся по проектам Зеленодольского ПКТБ. Бассейн выполнен в виде железобетонной заглубленной емкости с продольными перегородками, образующими коридоры, и снабжен легким надземным укрытием. Внутри укрытия вдоль коридоров установлены трапы для прохода людей и смонтированы дождевальные установки. Под укрытием сохраняется большой объем теплого воздуха. Парение происходит только за пределами укрытия в зонах загрузки и выгрузки сырья. Для сдувания парового облака в этих зонах установлены вентиляторы. Установка укрытия над бассейном позволяет сократить расход тепловой энергии на 20-25%. В бассейне создаются условия для равномерного прогрева всего объёма сырья до заданной температуры. Проварка сырья проводится в «мягком» режиме, который обеспечивает равномерный нагрев древесины по поперечному сечению, не требует дополнительной выдержки чураков перед лущением, более безопасен при эксплуатации. Оптимальная температура воды в бассейне +40 С. Продолжительность проварки зависит от диаметра и исходной температуры сырья. Поэтому для более рациональной гидротермической обработки древесины рекомендуется сортировать сырьё в пучки по диаметрам. Поддержание температурного режима воды обеспечивается двумя системами оборотного водоснабжения (рис. 4). Первая система подает горячую воду в рабочую зону бассейна, чем обеспечивает ее подогрев до нужной температуры. Вторая система распыляет воду сверху для интенсивного смачивания верхних чураков и равномерного перемешивания горячей воды по всей площади бассейна. 9
10 Подогрев и очистка циркуляционной воды осуществляются на станции оборотного водоснабжения. Теплоносителем служит горячая вода, пар, конденсат. Подогрев воды происходит в теплообменниках. Перед загрузкой чураки связываются в пучки и затем автомобильным погрузчиком опускаются в воду коридора бассейна. Продвижение их обеспечивается постепенным подталкиванием передних пучков за счёт загрузки последующих. При необходимости для продвижения пучков используется ручная лебёдка, установленная в каждой рабочей секции. Рис. 4. Бассейн проходного типа с укрытием из легких конструкций: 1 конвейер поперечный; 2 система орошения; 3 станция оборотного водоснабжения; 4 автопогрузчик; 5 кабина оператора; 6 гидроманипулятор для выгрузки чураков; 7 лебедка 10
11 Выгрузка проваренных пучков древесины осуществляется либо краном, либо после роспуска пучков в воде гидроманипулятором. Оборотная вода подвергается очистке, в результате чего предотвращается биологическое обрастание поверхностей трубопроводов и не забивается оборудование. Очистка производится в двух режимах. На первом режиме вода пропускается через сороудерживающие решетки. На втором режиме воды пропускается через сетки и доводится до допустимой концентрации загрязнений. Дополнительная очистка производится фильтрованием или с помощью флотационной установки Закрытый бассейн с мотовилом Как самостоятельный вид оборудования для гидротермической обработки рассматривается редко и применяется в основном для дополнительного прогрева фанерного сырья в зимнее время. Бассейн представляет собой вырытую в земле яму, стенки которой выполняют из кирпича, бетона или подобного материала и оштукатурены цементным раствором. Мотовило представляет собой вращающуюся крестовину радиусом до 2,5 3,5 метров (рис. 5). При укладке на рычаги крестовины новой партии сырья крестовина поворачивается и сырье попадает в воду, одновременно выгружается прогретое фанерное сырье с противоположенной стороны бассейна. Бассейны делаются в крытом помещении. В современных бассейнах привод мотовила механизирован. Движение мотовила осуществляется от электродвигателя или гидродвигателя с использованием редуктора. Загрузка и выгрузка чураков значительно облегчены. Объем бассейна увеличен в 1,8 раза. Объем массивной древесины чураков загружаемых в одну установку с мотовилом при длине чураков l =2,57 м, радиусе мотовила R =3,0 м и коэффициенте полнодревесности K = 0,8 равен, м 3 : 2 V = 0,5πR lk v = 0,5 3,14 3 2,57 0, 8=29,05. На участке прогрева чураков устанавливается несколько подобных установок. 2 v 11
12 Стоимость гидротермической обработки (по А. В. Смирнову) в бассейнах различного типа, если принять проварку в бассейнах с мотовилами за 100%, составит: в закрытых варочных бассейнах с контейнерами (чураков) 109%, в подземных бассейнах (кряжей) 83%, в открытых бассейнах (кряжей) 92%. Рис. 5. Бассейн с мотовилом для прогрева древесины ВЫБОР РАЦИОНАЛЬНОГО ВАРИАНТА БАССЕЙНА 3.1. Подбор критериев Выбор лучшего варианта бассейна, который будет принят в проекте, сделаем по методу их ранжирования [4]. Для сравнения вариантов выберем критерии развития, которые будем рассматривать мерой совершенства и прогрессивности бассейнов. За критерий развития можно взять любой параметр технической и технологической характеристики бассейна.
13 Варианты бассейнов: Вар.1 Бассейн открытый с крышками и краном; Вар.2 Бассейн с контейнерами; Вар.3 Проходной бассейн с укрытием из легких конструкций; Выбираем следующие критерии: К 1 равномерность прогрева древесины; К 2 снижение потерь тепла; К 3 улучшение условий безопасной работы; К снижение трудоемкости работы; 4 К стоимость тепловой обработки. 5 Вар.4 Закрытый бассейн с мотовилом Анализ вариантов по критериям Вар. 1 К 1 (равномерность прогрева древесины). Подогрев воды обеспечивается подачей пара в воду секции бассейна. Ячейки секции закрыты крышкой. Пар подается снизу в нескольких местах секции. Нижние слои воды горячие, а верхние на высоте 2,0 м прохладные и прогреваются медленно. При этом верхние слои воды бассейна остывают, поэтому они всегда прохладнее нижних слоев. В связи с этим верхние кряжи всегда прогреваются медленнее нижних. Вар. 1 К 2 (снижение потерь тепла). Бассейн открыт. Значительная часть поверхности воды открыта. Это приводит к интенсивному охлаждению воды, потере тепла. Вар. 1 К 3 (улучшение условий безопасной работы). В зимнее время из-за пара в зоне бассейна плохая видимость. Бассейн не оборудован трапами для прохода людей. Рабочие перемещаются по крышкам. Секции не ограждены металлическими заборами. Существует большая опасность падения рабочих в горячую воду. Вар. 1 К 4 (снижение трудоемкости работы). Работы на бассейне в основном механизированы. Подемно-транспортные работы выполняются с применением транспортеров, крана. Ручные работы вы- 13
14 полняются при обслуживании подъемно-транспортных машин и чистке бассейна от грязи. Вар. 1 К 5 (стоимость тепловой обработки). По данным А.В. Смирнова стоимость прогрева оценивается коэффициентом 0,92. Вар. 2 К 1 (равномерность прогрева древесины). Обогрев воды бассейна обеспечивается паром, который подается по паропроводу, проложенному по дну бассейна. Вода на дне бассейна горячая, на поверхности прохладная. Прогрев древесины неравномерный. Вар. 2 К 2 (снижение потерь тепла). Значительная часть поверхности воды открыта. Это приводит к интенсивному охлаждению воды, потере тепла. Вар. 2 К 3 (улучшение условий безопасной работы). Поверхность бассейна зимой покрыта паром. Видимость плохая. Вар. 2 К 4 (снижение трудоемкости работы). Работы на бассейне в основном механизированы. Подемно-транспортные работы выполняются с применением транспортеров, крана. Ручные работы выполняются при обслуживании подъемно-транспортных машин и чистке бассейна от грязи. Вар. 2 К 5 (стоимость тепловой обработки). По данным А.В. Смирнова стоимость прогрева оценивается коэффициентом 1,09. Вар. 3 К 1 (равномерность прогрева древесины). Вода нагревается в бойлере и подается в бассейн. Происходит циркуляция теплой воды. Верхние кряжи орошаются дождеванием. Прогрев кряжей равномерен. Вар.3 К 2 (снижение потерь тепла). Бассейн закрыт сверху легкой конструкцией. Под крышей воздух имеет постоянную температуру близкую к температуре воды. Открыты только зоны загрузки и выгрузки кряжей. Здесь происходит потеря тепла. Вар. 3 К 3 (улучшение условий безопасной работы). Над бассейном сделаны трапы для прохода рабочих, трапы ограждены металлическими ограждениями. Опасность падения рабочих в бассейн сведена к минимуму. 14 Электронный архив УГЛТУ
15 Вар. 3 К 4 (снижение трудоемкости работы). Для механизации погрузочно-разгрузочных работ на бассейне используются автопогрузчик, гидроманипулятор, лебедка. Очистка бассейна делается реже за счет очистки и фильтрации воды в системе водоснабжения. Вар. 3 К 5 (стоимость тепловой обработки). По данным А.В. Смирнова стоимость прогрева оценивается коэффициентом 0,89. Вар. 4 К 1 (равномерность прогрева древесины). Прогрев неравномерный, так как пар для обогрева подается снизу бассейна. Вар. 4 К 2 (снижение потерь тепла). Если бассейн установлен в крытом помещении, то температура воздуха в помещении приближается к температуре воды на поверхности бассейна. Если бассейн в период прогрева накрывать пленочным материалом, то потери тепла в окружающий воздух могут быть значительно снижены. Вар. 4 К 3 (улучшение условий безопасной работы). Ячейка бассейна имеет небольшие размеры, и бассейн с боков огражден металлическими барьерами. Условия труда безопасны. Вар. 4 К 4 (снижение трудоемкости работы). Транспортирование чураков выполняется бревнотасками. Загрузка бассейна выполняется автопогрузчиком, подача чураков на разгрузочную бревнотаску выполняется рабочими вручную. Вар. 4 К 5 (стоимость тепловой обработки). По данным А.В. Смирнова стоимость прогрева оценивается коэффициентом 1, Выбор рационального варианта бассейна Для ранжирования варианты и критерии занесем в табл. 1. Ранжирование это процедура упорядочения вариантов по принципу предпочтения их по отношению к конкретному критерию. Самый предпочтительный ранг 1, менее предпочтительны ранги 2, 3 и т.д. В табл. 1 возьмем критерий К 1и, опираясь на выше проведенный анализ, для него расставим ранги вариантам. Так же поступим по отношению к критериям К 2, К 3 и К 4. 15
16 Ранжирование вариантов по критериям Таблица 1 Варианты Критерии и ранги к ним К 1 К 2 К 3 К 4 К 5 К Вар ,5 1, Вар ,5 1, Вар Вар Для Вар.1, 2,4 ранги одинаковые и находятся как среднее арифметическое из рангов 2. 3, 4. Сравнение вариантов проведем попарно по принципу Парето. Согласно принципу Парето одно решение предпочтительнее другого, если все значения рангов первого решения не хуже значений соответствующих рангов второго решения и, по крайней мере, для одного критерия имеет место строгое предпочтение. Сравниваем варианты Вар. 3 и Вар. 4. Отмечаем, что все значения рангов варианта Вар. 3 лучше, чем для Вар. 4. Следовательно вариант Вар. 3 лучше варианта Вар. 4. Далее вариант решения Вар. 4 исключаем из списка как плохой вариант. Сравниваем варианты Вар. 2 и Вар. 3. Отмечаем, что значения рангов Вар. 3 лучше за исключением критерия К 4. По этому критерию Вар. 2 эффективнее Вар. 3. Вар. 2 остается в списке. По этой же причине остается в списке вариант Вар. 1. Найдем сумму рангов для каждого варианта. Вариант, для которого сумма рангов будет меньше, считается рациональным, удовлетворяющим требованиям всех критериев. Таким вариантом стал Вар. 3 Выбор рационального варианта проектного решения сделан. Он наилучшим образом отвечает требованиям всех критериев. 16
17 4. ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ БАССЕЙНА Производительность бассейна для тепловой обработки фанерного сырья рассчитывают в следующем порядке. 1. Сначала находят сменную производительность секции, м 3 /см: Тсм П см = LBHКзКуКр, (1) t где L, B, H длина, ширина и глубина секции соответственно, м; К коэффициент загрузки секции: при работе в пучках з К з= 0,90, при загрузке сырья в контейнерах К з = 0,65; К у коэффициент плотности укладки сырья, К у = 0,70; К р коэффициент рабочего времени, ц К р = 0,95; Т см продолжительность смены, Т см= 8 ч; t ц цикл времени оттаивания и прогрева сырья, ч: t ц Ттабл. = К К К, (2) д где Т табл. время оттаивания и прогрева (табл. 2); К п коэффициент, учитывающий породу древесины (сосна, ель, кедр К п = 1,0; лиственница, береза К п = 1,2); К коэффициент, зависящий от способа доставки сырья (сплавное сырье К д=1,2; по железной дороге К д = 1,0); К коэффициент, зависящий от способа хранения (дождевание, х водное хранение Электронный архив УГЛТУ К х=1,0; влагозащитные замазки укладка на срок более 2 мес. К х =1,4). 2. Годовая производительность одной секции, м 3 /год: П П n год = п см д х К х = 1,2; плотная где n количество рабочих смен в году, n = = 780 смен. 3. Необходимое количество секций бассейна Q m =, (3) П год где Q годовой объём сырья, подлежащий проварке, м 3. Количество секций должно быть не менее двух. 17
18 Режимы проварки сырья в бассейнах с температурой воды 40 С [2] Таблица 2 Продолжительность гидротермической обработки, ч, Диаметр сырья, см в бассейнах с температурой воды 40 С при температуре воздуха, С выше Лиственные породы древесины до Хвойные породы древесины до Пример. Дано: Для фанерного завода с годовой производственной программой переработки сырья Q = м 3 /год проектируется бассейн открытого типа для проварки фанерных кряжей длиной l = 6,2 м, расчетная температура воды в бассейне 40 С, расчетная температура воздуха до минус 10 С. Для загрузки и разгрузки бассейна планируется установить козловый кран ККУ-10 с длиной пролета 20 м. Характеристика сырья: диаметр кряжей см, порода береза, доставка железной дорогой, способ хранения дождевание, загрузка в бассейн пучками. Принято: длина секции бассейна L =18 м, B = 7 м, H = 2 м. Определить количество секций бассейна. Решение. 1. Находим цикл времени оттаивания и прогрева сырья: 18
19 = К К К = 18 1,2 1 1=21,6 ч. t ц Ттабл. п д х 2. Находим сменную производительность одной секции: Тсм 8 П см = LBHКзКуКр = ,9 0,7 0,95 = 55,86 м 3 /см. t 21,6 ц 3. Годовая производительность одной секции: Пгод = Псмn = 55,86 780= 43570,8 м 3 /год. 4. Находим необходимое количество секций бассейна Q m = = = 2,69 шт ,8 П год Принимаем 3 секции бассейна. БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. Глебов, И.Т. Оборудование для производства и обработки фанеры: Учебное пособие / И.Т. Глебов, В.В. Глебов. СПб.: Издательство «Лань», с. 2. Волынский В.Н. Технология клееных материалов: Учебное пособие/ В.Н. Волынский. Архангельск: Изд-во Арханг. гос. техн. ун-та, с. 3. Дружинин, А.В. Технология клееных материалов и древесных плит: Учебное пособие/ А.В. Дружинин. Екатеринбург: УГЛТУ, с. 4. Глебов И.Т. Методы научно технического творчества. Учебное пособие. СПб: Издательство «Лань», с. 5. Кириллов, А.Н. Технология фанерного производства/а.н. Кириллов, Е.И. Карасев. М.: Лесн. пром-сть, с. 19
20 ОГЛАВЛЕНИЕ Введение Общие сведения 4 2. Анализ конструкции и работы бассейнов Бассейн открытый с крышками и краном Бассейн открытый с крышками и электроталями Бассейн с контейнерами Проходной бассейн с укрытием из легких конструкций Закрытый бассейн с мотовилом Выбор рационального варианта бассейна Подбор критериев Анализ вариантов по критериям Выбор рационального варианта бассейна Производительность бассейна. 17 Библиогафический список 19 Оглавление
Источник