Диссертация (Повышение энергоэффективности электротехнологических комплексов вакуумно-высокочастотной сушки древесины), страница 16

4.9).Предложенный способ более эффективен на частоте 13,56 МГц.Из графика на рис. 4.9 видно, что значения напряженности электрического поля в пучностях, соответствующих разным вариантам подключенияне одинаковы, значит, процесс нагрева и сушки в этих зонах будет идти сразной скоростью. Выравнивание скорости можно осуществить путем изменения продолжительности работы ВЧ генератора за цикл при его подключении в трех точках. Для этого введен параметр переключения, равный:τ* τ3т,τц(4.1)где 3т – продолжительность работы ВЧ генератора за цикл при подключениив трех точках, мин;ц – длительность цикла переключения, мин.С помощью разработанной математической модели проведено численное исследование зависимости коэффициента неоднородности поля влагосодержания ku через 25 ч сушки от введенного параметра *.

Вычисления проводились при цикле длительностью 30 мин. Результат показан на рис. 4.10.Рисунок 4.10 – График зависимости коэффициента неоднородностиполя влагосодержания от параметра *105Установлено,чтонаиболееоднородноеполевлагосодержания(ku = 1,11) обеспечивается при параметре переключения равном 0,45. Графикраспределения влагосодержания по длине пиломатериала для этого случаяприведен на рис. 4.11. При его сопоставлении с графиком на рис.

Д.3, г можно заметить, что:- использование предлагаемого способа приводит к существенному повышению равномерности поля влагосодержания, коэффициент неоднородности которого при варианте подключения согласно рис. 4.1, в равен 1,35;- способ не обеспечивает высокую интенсивность процесса, в данномслучае средняя скорость равна 0,0085 кг/(кг·ч), что занимает промежуточноеположение между двумя выделенными группами возможных вариантов сушки.Рисунок 4.11 – График зависимости влагосодержания от координаты ивремени сушки на частоте 13,56 МГц с параметром переключения * = 0,45Последнее утверждение не совсем корректно, поскольку моделирование для разных частот проводилось при одинаковом уровне удельной мощности внутренних источников теплоты.

При выполнении условия постоянства выходного напряжения ВЧ генератора, преимущество имеет сушка на106большей частоте (рис. 4.12). Так, максимальная средняя скоростьu= 0,0120τкг/(кг·ч) достигается на частоте 13,56 МГц с подключением в 3-х точках принеудовлетворительном коэффициенте неоднородности ku = 1,35. Полная противоположность – сушка на частоте 5,28 МГц с тем же вариантом подключения. Здесь скорость сушки и коэффициент неоднородности минимальны:u= 0,0073 кг/(кг·ч); ku = 1,06.τРисунок 4.12 – Зависимость среднего влагосодержания от временисушки при одинаковом выходном напряжении ВЧ генератора (310 В):1 – 5,28 МГц, подключение в 3-х точках;2 – 13,56 МГц, подключение через коммутационный блок;3 – 13,56 МГц, подключение в 3-х точкахВ качестве оптимального варианта можно было бы рассматривать сушку на частоте 5,28 МГц с более высоким напряжением, однако, компенсацияскорости процесса от использования более низкой частоты путём повышениявыходного напряжения ВЧ генератора нерекомендуется по следующимпричинам:- происходит увеличение напряженности электрического поля в древесине, что может вызвать её электрический пробой;107- происходит увеличение напряженности электрического поля в воздушных зазорах, в результате возможно появление искрения.Для исключения последнего необходимо увеличить воздушные зазоры, чтоприведёт к снижению напряженности электрического поля и падению скорости сушки согласно полученному графику на рис.

3.4.Таким образом, предложен способ повышения равномерности сушки,прикоторомобеспечиваютсяоптимальныепараметрыпроцесса:u= 0,0081 кг/(кг·ч); ku = 1,11. Несмотря на то, что коэффициент неоднородτности на 5 % выше по сравнению с вариантом 1 (рис. 4.12), средняя скоростьсушки при реализации предложенного способа в 1,1 раза превышает среднюю скорость сушки на частоте 5,28 МГц с подключением в трех точках.Благодаря снижению продолжительности процесса сушки сокращаются непроизводительные потери электрической энергии.4.3 Расчет технологической себестоимости сушкиСебестоимость является важным технико-экономическим показателем,с помощью которого производится сравнение и принимаются решения о реконструкции имеющегося на предприятии сушильного оборудования или замене на новое. В работе на базе этого показателя произведено сопоставлениедвух типов оборудования, представляющих разные технологии сушки: вакуумно-высокочастотную и наиболее распространенную конвективную.

Объемзагрузки конвективной камеры подобран как можно ближе к объему вакуумно-высокочастотного комплекса. Технические характеристики сравниваемого оборудования усреднены и указаны в таблицах 4.1 и 4.2.Технологическая себестоимость определяется по годовым эксплуатационным затратам, включающим расходы на энергоносители, заработнуюплату основного и вспомогательного персонала, амортизацию оборудованияи помещений, ремонтные работы и прочие расходы [107]:108Таблица 4.1 – Технические характеристики конвективной камеры№ п/п12345678910Технические характеристикиРазмерностьЗначение3Объем загрузким15Размер камер (длина/ ширина/ высота)м8,2/ 2,45/ 2,25Габариты штабеля(длина/ ширина/ высота)м6,1/ 1,8/ 2,0Потребляемая тепловая мощностькВт90Количество вентиляторовшт.1Мощность вентиляторовкВт3Скорость агента сушким/с1,6-1,8Продолжительность сушки (соснатолщиной 50 мм с начальным влагосоч121держанием 0,4 и конечным 0,08 кг/кг)Брак%8Стоимость оборудованиятыс.

руб.1500Таблица4.2–Техническиехарактеристикивакуумно-высокочастотного комплекса№ п/п12345678910Технические характеристикиРазмерностьОбъем загрузким3Размер камер (длина/ ширина/ высота)мГабариты штабеля(длина/ ширина/ высота)мМощность высокочастотного генеракВттораЧастотаМГцМощность вакуумного насосакВтМощность насоса охлаждения генеракВттора и камерыПродолжительность сушки(сосна толщиной 50 мм с начальнымчвлагосодержанием 0,4 и конечным0,08 кг/кг)Брак%Стоимость оборудованиятыс. руб.CЗначение107,3/ 4,5/ 2,46/ 1,3/ 1,3505,281352458800Ф осн  Ф всп  Э  А  р,Пгде Фосн – фонд оплаты труда основного персонала, руб./год; Фвсп – фонд109(4.2)оплаты труда вспомогательного персонала, руб./год; Э – затраты на энергоносители, руб./год; А – амортизация оборудования и помещений, руб./год;p – затраты на ремонт, руб./год; П – годовая производительность камеры,м3/год.Основной персонал включает операторов камер и укладчиков, поэтомуФосн может быть найден по формуле:Ф осн 12(N оп  Зоп  N укл  З укл ) ,(4.3)где Nоп и Nукл – число операторов и укладчиков; Зоп и Зукл – месячные заработные платы операторов и укладчиков с учетом социальных отчислений,руб./мес.Для обслуживания камер при трехсменном режиме необходимо трое операторов и двое укладчиков.Вспомогательный персонал может включать лаборантов, наладчиков,электрослесарей, подсобных рабочих и т.д.

В расчете принято, что на производстве имеется один наладчик, обслуживающий пять установок:Фвсп 12  Знал,5(4.4)где Знал – месячная заработная плата наладчика с учетом социальных отчислений, руб./мес.Расходы на энергоносители для вакуумно-высокочастотного комплексасостоят только из потребления электроэнергии:Э  nцk1k 2 k 3  P уст  τ сη Цэ ,(4.5)где nц – годовое число циклов сушки; k1 = 0,7 – средний коэффициент загруз110ки электрооборудования по мощности; k2 = 0,7 – средний коэффициент загрузки электрооборудования по времени; k3 = 0,9 − средний коэффициентодновременности работы электрооборудования;Pуст– суммарная установ-ленная мощность электрооборудования камеры, кВт; с – продолжительностьсушки, ч;  = 0,75 − средний КПД электрооборудования; Цэ = 4,5 – стоимостьэлектроэнергии, руб./кВт·ч.Расходы на энергоносители для конвективной камеры складываются изпотребления тепловой Эт и электроэнергии Ээ.

Принято, что тепловая энергиявырабатывается в результате сжигания природного газа в котлах:k1т k 2т  Pт  τ сЭт  nц Цт ;1163  NCV  η тЭэ  n цэ1э2(4.6)k k  Pэ  τ с Цэ ,ηэгде k 1т = 0,8 и k1э = 0,9 – средние коэффициенты загрузки теплового (теплообменники) и электрооборудования (вентилятор) по мощности; k т2 = 0,7 иk э2 = 0,7 средний коэффициент загрузки теплового и электрооборудования повремени; Pт – установленная мощность теплового оборудования, кВт; Pэ –установленная мощность электрооборудования, кВт; NCV = 0,0086 – низшаятеплотворная способность природного газа, Гкал/м3; т = 0,8 и э = 0,96 –средний КПД теплового и электрооборудования оборудования; Цт = 4,64 –цена природного газа, руб./м3;Затраты на амортизацию оборудования, руб./год:Aоб ЦОТП  H,100где Ц ОТП − отпускная цена изделия, руб.; H = 10 % - норма амортизации.111(4.7)Затраты на амортизацию зданий, руб./год:AЗ S0  К Д  Ц З  H З,100(4.8)где S0 − производственная площадь, непосредственно занимаемая оборудованием, м2; Kд = 1,5 − коэффициент, учитывающий дополнительную площадь(на проходы, проезды, служебные и бытовые помещения), приходящуюся наединицу оборудования; Цз = 15000 − стоимость 1 м2 производственной площади, руб.; Нз = 3 − норма амортизации зданий, %.Затраты на текущий ремонт и обслуживание оборудования, руб./год:рЦОТП  5.100(4.9)Годовая производительность определяется по формулам [3]:П  n ц  Vп ;Vп  L  B  h  m  β L  β B  β h(4.10)100  Y100(4.11)где Vп – объем разово высушиваемого пиломатериала, м3; L, B, h – габаритыштабеля, м; m – число загружаемых штабелей, шт.; βL = 1, βB, βh – коэффициент заполнения штабеля по длине, ширине и высоте; Y = 7 – коэффициентобъемной усушки, %.При укладке обрезного пиломатериала со шпациями βB = 0,65, а безшпаций βB = 0,9.