Диссертация (Повышение энергоэффективности электротехнологических комплексов вакуумно-высокочастотной сушки древесины), страница 17

Коэффициент заполнения по высоте зависит от толщин пиломатериала и прокладок:βh hд.h д  h пр112(4.12)Число циклов сушки:nц 24  365  с,τ с  τ з.р.(4.13)где с = 0,92 – коэффициент использования камер, учитывающий простой изза ремонтных работ и по другим причинам; з.р. = 2,4 – продолжительностьпогрузочно-разгрузочных работ для камер периодического действия, ч.Себестоимость с учетом технологического брака вычисляется по формуле:Сбр С,Бр1100(4.14)где Бр – процент технологического брака при сушке, %.Результаты расчетов себестоимости пиломатериалов хвойных породтолщиной 50 мм сведены в табл. 4.3.Аналогичные расчеты произведены для пиломатериалов других толщин, в итоге получены зависимости, показанные на рис. 4.13.Рисунок 4.13 – Графики зависимости себестоимости вакуумновысокочастотной (1) и конвективной (2) сушки пиломатериаловот их толщины (без учета брака)113Таблица 4.3 – Расчет себестоимости сушки№п/п1234567891011121314151617181920212223КонвективнаякамераПоказательПродолжительность121сушки, чФактический объем пиломатериала,8,85м3Годовое потребление природного га497803за, мГодовое потребление электроэнер72880гии, кВт·чГодовое энергопотребление, т.у.т.635,05Затраты на тепловую энергию,231000руб./годЗатраты на электроэнергию328000Суммарные энергозатраты, руб./год559000Месячная заработная плата операто3·15000=45000ров, руб./месМесячная заработная плата укладчи2·14000=28000ков, руб./мес.Месячная заработная плата наладчи3000ков на единицу оборудования,руб./мес.Годовой фонд оплаты труда, руб./год912000Амортизация оборудования, руб./год150000Амортизация зданий, руб./год13560Затраты на ремонт75000Суммарные годовые затраты17090003Годовая производительность, м /год576,76Удельные показателиРасход энергии, т.у.т./м30,1153Энергозатраты, руб./м9693Затраты на оплату труда, руб./м1581Затраты на амортизацию и ремонт,4143руб./ мСебестоимость сушки, руб./м32964Себестоимость с учетом брака,3222руб./м3114вакуумновысокочастотныйкомплекс245,664954004,028222900022290003·20000=600002·14000=28000300010920008800002217044000046640001727,270,035129163277727002842График на рис.

4.13 показывает, что вакуумно-высокочастотные комплексы рационально использовать в целях сушки пиломатериалов среднихтолщин и выше (> 43 мм).Полученная оценка себестоимости может отличаться от оценок другихавторов, например [107], поскольку в текущем расчете использованы актуальные на текущий момент цены на энергоносители, размеры заработныхплат для конкретного региона (Орловская область), также может отличатьсяспособ получения тепловой энергии (сжигание газа, угля, древесных отходови т.д.), количество одновременно работающих единиц оборудования и ихобъём.4.4 Технико-экономический эффект от внедрения результатов работыЗа базовый вариант принят вакуумно-высокочастотный комплекс, работающий на частоте 5,28 МГц с подключением генератора к электродам втрех точках, обеспечивающий наиболее равномерную сушку (рис.

4.12). После перехода на более высокую частоту (13,56 МГц) с использованием предложенного способа повышения равномерности сушки её продолжительностьуменьшается на 10 %. Также при внедрении разработанных в работе рекомендаций, направленных на повышение равномерности распределения основных параметров электромагнитного поля в поперечном сечении штабеля,ожидается сокращение технологического брака на 3 %. В итоге повышаютсявсе технико-экономические показатели данных комплексов. Их значения длябазового и предлагаемого вариантов приведены в табл.

4.4.Разработанные рекомендации и технические решения позволяют увеличить годовую производительность на 10 %; снизить удельный расход электроэнергии на 28,7 кВт·ч/м3, а себестоимость – на 349 руб./м3. Условно-годоваяэкономия (прибыль), достигнутая при снижении себестоимости равна [109]:115Таблица 4.4 – Технико-экономические показатели базового и предлагаемого вариантов№п/п1234567ПоказательГодовая производительность, м3/годРасход электроэнергии, кВт·ч/м3Энергозатраты, руб./м3Затраты на оплату труда, руб./м3Затраты на амортизацию и ремонт,руб./м3Себестоимость сушки, руб./м3Себестоимость с учетом брака,руб./м3ВВК(базовый)ВВК(предлагаемый)1727,27286,812916327771899,99258,111625757062700244328422493У  С г.1  С г.

2  С бр1  П1  С бр 2  П 2 ,(4.15)где Сг.1 и Сг.2 – годовые себестоимости сушки по первому и второму вариантам,руб./год;У  2842  1727,27  2493  1899,99  172226, 27 [руб.].Выводы:1) Проведено теоретическое исследование с использованием численныхметодов расчета распределения параметров электромагнитных, тепловых полей и влагосодержания по длине пиломатериала в процессе вакуумновысокочастотной сушки на частотах 5,28 и 13,56 МГц для разных вариантовподключения ВЧ генератора к электродам.

Получены зависимости коэффициентов неоднородности соответствующих полей от времени. Установлено,что сушка в сильно неравномерных электромагнитных полях сопровождаетсяпадением её средней по объему скорости в 2,17 раза, а наиболее равномерный процесс (ku = 1,06) может быть получен на частоте 5,28 МГц с вариантом116подключения «в трех точках».

При этом сушка на низкой частоте также приводит к падению скорости процесса при одинаковом выходном напряжениигенератора.2) Предложен способ повышения равномерности сушки по длине штабеля, при котором её средняя скорость на 10 % больше по сравнению с вариантом «5,28 МГц, подключение в трех точках», а коэффициент неоднородности поля влагосодержания на 24 % меньше по сравнению с вариантом«13,56 МГц, подключение в трех точках». Даны рекомендации по повышению равномерности распределения электромагнитного поля в поперечномсечении штабеля.3) Проведен технико-экономический анализ, который позволил выявить, что:- себестоимость сушки в вакуумно-высокочастотных комплексах становится меньше себестоимости сушки в традиционных конвективных камерах при толщине пиломатериала более 43 мм;- при внедрении результатов исследования ожидается снижение удельного расхода электроэнергии на 28,7 кВт·ч/м3, а себестоимости сушки – на 349руб./м3;- условно-годовая экономия составляет 172226,27 руб.117ЗАКЛЮЧЕНИЕВ результате проведенных теоретических и экспериментальных исследований решена актуальная задача повышения энергоэффективности работыэлектротехнологических комплексов вакуумно-высокочастотной сушки пиломатериалов.

Основные результаты работы заключаются в следующем:1. Из результатов проведенного литературного обзора определены путиповышения энергоэффективности работы электротехнологических комплексов вакуумно-высокочастотной сушки древесины.2. Установлены зависимости среднего значения напряженности электрического поля в древесине и коэффициента неоднородности от размероввоздушных зазоров и шпаций, позволяющие выбрать оптимальный способукладки штабеля при вертикальной двухэлектродной схеме рабочего конденсатора. Даны рекомендации по обеспечению максимальной напряженностиэлектрического поля в древесине при минимальном коэффициенте неоднородности поля в поперечном сечении штабеля.3.

Разработаны математические модели:- распределения основных параметров электромагнитного поля подлине штабеля в рабочем конденсаторе с учетом распределения температуры, влагосодержания по длине пиломатериала, с достаточной степенью точности описывающая распределение электромагнитного поля вблизи узловнапряжения;- процессов тепломассопереноса в длинномерных пиломатериалах сучетом зависимости внутренних источников теплоты от температуры и влагосодержания древесины, волнового характера распределения электромагнитного поля, а также фильтрационного механизма движения влаги.4.

Адекватность разработанных математических моделей подтвержденарезультатами проведенных экспериментальных исследований и верификацией на основе имеющихся экспериментальных данных.1185. С использованием численных методов расчета исследовано распределение параметров электромагнитных и тепловых полей, а также влагосодержания при сушке на частотах 5,28 и 13,56 МГц для разных вариантовподключения ВЧ генератора к электродам рабочего конденсатора и предложен способ повышения равномерности сушки по длине штабеля. Способобеспечивает минимальное значение коэффициента неоднородности полявлагосодержания ku = 1,11 при параметре переключения * = 0,45 и снижениепродолжительности процесса на 10 % по сравнению с сушкой на частоте5,28 МГц с подключением в трех точках.6.

При реализации результатов исследования ожидается снижениеудельного расхода электроэнергии на 28,7 кВт·ч/м3, а себестоимости сушки –на 349 руб./м3. Результаты диссертационной работы использованы ГУ «Орловский региональный центр энергосбережения» при разработке комплексаэнергосберегающих мероприятий для деревообрабатывающих и мебельныхпроизводств, а также внедрены в учебный процесс (акты внедрения приведены в Приложениях Е и Ж).119СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ1) Лебедев, П.Д. Расчёт и проектирование сушильных установок[Текст] : учеб. для высш. техн. учеб.

заведений / П.Д. Лебедев. – М. – Л.:Госэнергоиздат, 1962. – 320 с.2) Болдырев, П.В. Сушка древесины [Текст] : Практическое руководство / П.В. Болдырев. – Спб.: Изд-во «Профикс», 2002. – 156 с.3) Богданов, Е.С.Справочникпосушкедревесины[Текст]/Е.С. Богданов, В.А. Козлов, В.Б. Кунтыш, В.И. Мелехов. – под. редакциейЕ.С. Богданова. – 4-е изд., перераб.