Диссертация (Повышение энергоэффективности электротехнологических комплексов вакуумно-высокочастотной сушки древесины)

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ«ОРЛОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТИМЕНИ И.С. ТУРГЕНЕВА»На правах рукописиКОРЕНКОВ ДМИТРИЙ АНДРЕЕВИЧПОВЫШЕНИЕ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВВАКУУМНО-ВЫСОКОЧАСТОТНОЙ СУШКИ ДРЕВЕСИНЫСпециальность: 05.09.10 – ЭлектротехнологияДИССЕРТАЦИЯна соискание ученой степеникандидата технических наукНаучный руководитель:доктор технических наук, профессорКачанов Александр НиколаевичОрёл – 2017СОДЕРЖАНИЕСОДЕРЖАНИЕ .................................................................................................... 2ВВЕДЕНИЕ .......................................................................................................... 41 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР ..............................................................................

111.1. Сравнительный анализ диэлектрических технологий сушки ........... 111.2 Оборудование для вакуумно-высокочастотной сушки ...................... 151.3 Анализ физических механизмов и факторов, влияющихна процесс сушки ...............................................................................................

281.4 Пути повышения энергоэффективности ВВК .................................... 35Выводы: .............................................................................................................. 412 МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ, ТЕПЛОВЫХ И ПОЛЕЙВЛАГОСОДЕРЖАНИЯПРИВАКУУМНО-ВЫСОКОЧАСТОТНОЙСУШКЕ ............................................................................................................... 422.1 Распределение электромагнитного поля в поперечномсечении штабеля ................................................................................................. 422.2 Распределение электромагнитного поля вдоль штабеля ....................

552.3 Модель высокочастотного нагрева и сушки древесины .................... 63Выводы: .............................................................................................................. 683 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ, ТЕПЛОВЫХ ПОЛЕЙ И ВЛАГОСОДЕРЖАНИЯ ПРИ ВАКУУМНО-ВЫСОКОЧАСТОТНОЙ СУШКЕДРЕВЕСИНЫ .................................................................................................... 693.1 Исследование влияния геометрических размеров рабочегоконденсатора на распределение электромагнитного поля ...............................

693.2 Исследование волнового характера распределенияэлектромагнитного поля в древесине ................................................................ 813.3 Экспериментальная проверка адекватности математической моделираспределения поля в длинном конденсаторе с диэлектриком из древесины 853.4 Верификация моделей нагрева и сушки .............................................. 892Выводы: .............................................................................................................. 954РАЗРАБОТКАРАВНОМЕРНОСТИТЕХНИЧЕСКИХСУШКИИРЕШЕНИЙИХПОПОВЫШЕНИЮТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙАНАЛИЗ .............................................................................................................

964.1 Численное исследование равномерности процессов нагрева и сушкипо длине пиломатериалов .................................................................................. 964.2 Разработка рекомендаций и технических решений по повышениюравномерности сушки ...................................................................................... 1014.3 Расчет технологической себестоимости сушки ................................ 1084.4 Экономический эффект при использовании результатов работы ... 115Выводы: ............................................................................................................

116ЗАКЛЮЧЕНИЕ ................................................................................................ 118СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ................................................................................ 120ПРИЛОЖЕНИЕ А. Копия патента на изобретение……………..…………...133ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Копия свидетельства о государственной регистрациипрограммы на ЭВМ………………………………………………….…………134ПРИЛОЖЕНИЕ В. Программа обработки результатов расчетараспределения напряженности электрического поля в среде Elcut…...……135ПРИЛОЖЕНИЕ Г. Программа моделирования высокочастотногонагрева и сушки древесины в вакууме…………………....................…….…136ПРИЛОЖЕНИЕ Д. Результаты моделирования…………………...…………148ПРИЛОЖЕНИЕ Е.

Копия акта внедрения результатовисследования в ГУ «ОрелРЦЭ»……………………..……………… ……..…154ПРИЛОЖЕНИЕ Ж. Копия акта внедрения результатов исследованияв учебный процесс…………...……………………….………………………...1553ВВЕДЕНИЕАктуальность темы исследования. Экономический рост, наблюдаемыйне только в России, но и во всём мире за последние годы, сопровождаетсяувеличением потребления топливно-энергетических ресурсов. Однако их количество ограничено. Постепенно возникает необходимость разрабатыватьновые труднодоступные месторождения полезных ископаемых, что отражается на объёме производства и стоимости ТЭР.

Следует также отметить старение генерирующих мощностей, их вывод и неуменьшающийся экспортэнергоресурсов. Всё это приводит к увеличению дефицита ТЭР. В свою очередь нехватка ресурсов является сдерживающим фактором повышения экономических показателей страны в целом.Среди важнейших параметров, определяющих энергетическую эффективность национальной экономики, находится энергоёмкость валового внутреннего продукта, которая в значительной степени влияет на конкурентоспособность отечественных товаров. Несмотря на то, что за последние годы отмечается улучшение данного показателя, между энергоёмкостью российскойэкономики и энергоёмкостью экономик европейских стран остаётся большойразрыв.

Так энергоемкость ВВП России в 2,5 раза выше среднемировогоуровня и в 2,5–3,5 раза выше, чем в развитых странах, а «уровни энергоемкости производства важнейших отечественных промышленных продуктов выше среднемировых в 1,2–2 раза».В настоящий момент имеются два пути достижения экономическогороста.

Первый заключается в наращивании объёмов добычи ТЭР, строительстве новых объектов генерации. Такое решение требует больших капиталовложений и имеет серьёзные последствия, в том числе и экологические. Второйпуть–повышениеэффективностииспользованиятопливно-энергетических ресурсов, которое стало одной из главных государственныхзадач после принятия федерального закона Российской Федерации от23.11.2009 № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической4эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные актыРоссийской Федерации». В 2010 году была утвержденаГосударственнаяпрограмма «Энергосбережение и повышение энергетической эффективностина период до 2020 года», в рамках которой поставлена задача снижения энергоёмкости ВВП на 40 % к 2020 г.Достижение поставленных целей невозможно без внедрения инновационных энергосберегающих технологий во всех секторах экономики, неотъемлемой частью которой является деревообрабатывающая промышленность.Несмотря на то, что Россия имеет богатейшие лесные ресурсы (25% от общемировых), вклад данной отрасли в ВВП страны на данный момент составляет не более 1 %.

По оценке Продовольственной и сельскохозяйственнойорганизации ООН этот показатель может быть увеличен до 5 %. Для этогоуже сейчас руководством страны принимаются меры по улучшению ситуации в деревообрабатывающей промышленности. К примеру, была объявленаполитика, направленная на сокращение экспорта необработанной древесины(круглого леса), в результате чего был увеличен экспорт пиломатериалов.Производство пиломатериалов – сложный технологический процесс,включающий транспортировку, сортировку, тепловую обработку, окорку,распиловку, сушку. Последняя занимает особое положение, поскольку является наиболее продолжительной и энергозатратной операцией, от которой вомногом зависит качество пиломатериала.

В результате сушки из природногосырья получается продукт, обладающий большей полезностью для конечногопотребителя. Обезвоженная древесина имеет более высокие прочностные качества, повышенную формо- и размеростабильность, устойчивость к поражению грибками.