CC BY
32
ваний раскалывания древесины ступенчатым клином на специально разработанной опытной установке.
Ключевые слова: раскалывание, рабочий орган, максимальное усилие, лезвие, образец, диаметр, линия контакта.
Kyy V.V., Kurka R.R., Matushevskyy V.B. Experimental study of wood working bodies cleavage step form
Reveals the physical nature of the process of cracking wood working body (wedge) step form. The results of experimental studies cracking wood stepped wedge on a specially designed pilot plant.
Keywords: cleavage, working body, maximum effort, blade, pattern, diameter, line contact.
УДК 674.8 Асист. Р.Р. Курка1 - НЛТУ Украти, м. Львiв
ОСОБЛИВОСТ1 ТЕХНОЛОГИ ФОРМУВАННЯ ПАЛИВНИХ ГРАНУЛ З ПОДР1БНЕНО1 ДЕРЕВИНИ ЛИСТЯНИХ ПОР1Д
Висвгглено ягасний взаемозв'язок основних складниюв технолопчного процесу гранулювання подрiбненоi деревини листяних порщ. Сформульовано завдання кшь-кюного оцшювання взаемного впливу технолопчних параметрiв процесу гранулювання в грануляторах iз плоскою матрицею та обрано основш кероваш та контрольо-ваш фактори для математичного планування i реалiзацii експериментальних досл> джень.
Ключовг слова: гранулятор, деревиннi паливнi гранули, перероблення вiдходiв деревини.
Вступ. На вщмшу вщ европейського, украшський ринок альтернатив-них паливних ресурив перебувае на стадii становлення. Однак ситуащя 1з традицшними енергоношями постшно попршуеться, тому варто оч1кувати значного розвитку вггчизняного ринку вщновлюваних джерел енергопоста-чання. Особливе мюце в цьому напрямку займае проблема утжтзаци величез-ноi кшькосп деревинних вщход1в, потенщал яких сягае 6 млн м3 на рж [1]. Структура виробничих потужностей украшських деревообробних тд-приемств ор1ентована на перероблення вели^ кшькост деревини листяних порщ, що створюе необхщнють розроблення ращональних технологш знеш-кодження та утжтзацп специф1чних деревинних в1дход1в.
Поряд 1з шшими технолопями переробляння деревинних матер1ал1в листяних порщ (брикетування, газифжащя), гранулювання пор1вняно мало вивчене, тому необхвдно окреслити основш напрямки проведення дослщжень цього способу отримання високояюсного палива.
Метою досл1дження е встановлення яюсних взаемозв'язюв м1ж ос-новними чинниками технолопчного процесу, виб1р керованих i контрольова-них факторiв для математичного планування та реалiзацii експериментальних дослщжень.
Виклад основного матер1алу. 1снуе багато видiв технологiчних схем виробництва деревних гранул на устаткованш рiзних виробниюв [2]. Здшсне-
1 Наук. кер1вник: проф. В.М. Максим1в, д-р техн. наук - НЛТУ Украши, м. Льв1в
Науковий вкник Н.1Т У Укра'1'ни. - 2011. - Вип. 21.13
нии докладнии ан^з, легко виявити принципову схожють у головних моментах. Подш всього технологiчного процесу на складники, що реалiзують окремi специфiчнi функцп, дае змогу проводити порiвняння устатковання рiзних виробникiв i постачальникiв мiж собою за характеристиками та обгрунтувати вибiр рацiональних режимiв 1х функцюнування.
Серед способiв покращення споживчих характеристик деревинного палива варто звернути увагу на процеси гранулювання методом пресування. У цш технологи оброблювальнi матерiали ущшьнюються, отримуючи ста-бiльну до зламу i стирання форму без додавання зв'язувально! речовини шляхом прикладання високого тиску. Особливо продуктивно працюють у цiИ сферi преси-гранулятори iз обертовими та плоскими матрицями, оскшьки за рахунок виникнення всередиш машини зрiзувального зусилля вiдбуваеться додаткове подрiбнення матерiалу.
Схема типово1 технолопчно! лшп гранулювання вiдходiв деревини твердих порщ мiстить етапи первинного подрiбнення, сушшня, кiнцевого подрiбнення, безпосередньо гранулювання, охолодження, прошвання та фа-сування готового продукту. Базовi системи керування процесом гранулювання не враховують особливостей деревинно! сировини твердих порщ. Тому 1х застосування обмежене. Шдтримання стабiльного безперервного пресування в грануляторi потребуе аналiзу факторiв впливу на процес та отримання взаемозв'язюв мiж основними складовими параметрами процесу для створен-ня автоматизовано! системи керування процесом пресування гранул (рис.).
Рис. Взаемозв 'язок основных складнышв технологичного процесу гранулювання
Для формування напрямюв дослщжень потрiбно сформулювати низку обмежень, яю стосуються основних складникiв технолопчного процесу гранулювання. Розглянемо детальшше кожну iз них (рис.).
Властивостi деревинно'1 сировини, що придатна для гранулювання визначаються породою (хвойш, листяш), розмiрними параметрами (фрак-цiИним складом), вологютю, наявнiстю побiчних включень (забруднення, ураження грибками, бактерiями). Зважаючи на специф^ поширення дерево-
обробного виробництва особливу увагу слiд звернути на листяш породи -бук, дуб, березу, ясень, що присутнi у виглядi вологих та сухих, подрiбнених та кускових вiдходiв.
Процеси тдготовки сировини до гранулювання - первинне подрiб-нення, сушiння, вторинне подрiбнення та сортування з видаленням домшок доцiльно виокремити в окреме оглядове дослiдження. Це дасть змогу отрима-ти стабiльнi параметри подрiбненоi сумiшi для гранулювання. Це, зокрема: фракцшний склад та насипна густина, вщсотковий вмiст складникiв рiзних порiд, волопсть, температура та вiдсутнiсть побiчних включень.
Дiапазон змiни вологостi подрiбненоl сумiшi рекомендовано змшюва-ти в межах 6-20 %, оскiльки поза цим дiапазоном процес гранулювання не вщбуваегься зовсiм, або проходить iз надто низькою ефективнiстю. Рекомен-дований фракцшний склад - 1-3мм, вiдсоток вмюту деревинного пилу - мен-ше нiж 3 %. Температурний дiапазон перебувае в межах 0-+50°С. Сумiшi де-ревинних матерiалiв рiзних порщ складатимуться у пропорцп 1:1 [2, 3].
Процес гранулювання вщбуватиметься у грануляторi iз плоскою матрицею та роликами, що приводяться в рух стльним валом. Вибiр тако1 конструкцп зумовлений високою механiчною мщшстю основних частин гра-нулятора iз дотриманням рекомендацiй [4]. Виходячи iз номенклатури дос-тупних стандартних елемешгв, сформульовано таблицю.
Табл. Основт технологiчнi характеристики дослгдноЧустановки на öaei преса-гранулятора 35-780 Amandus Kahl
№ за/п Елемент дослщно! установки Параметри елеменлв Од. вим. Дiапазон змши
1 Матриця д1аметр отвор1в мм 6-9
крок отворш мм 6-9
кут зшкування град 20-30
вщношення довжини каналу матриц до його д1аметра - 3,5-5
д1аметр матрищ мм 750
ширина робочо! частини мм 90
2 Ролики д1аметр мм 280, 270, 260
кшьюсть шт 5
ширина мм 88
3 Привщний мехашзм швидюсть обертання двигуна с-1 1000
передавальне в1дношення - 1:1.5, 1.5:1
4 Регулювання ввдсташ м1ж матрицею [ роликом безступеневий мехашзм 1з пд-роприводом та перемщенням мм 0-2
Основш технологiчнi параметри, що доступш для динамiчного регу-лювання в процес роботи дiльницi гранулювання:
• подача сировини для гранулювання, кг/год. - 0-1000;
• подача води в гранулятор, кг/год. - 0-100;
• подача модифжатора в гранулятор, % - 0-3;
• ввдстань м1ж матрицею [ роликами, мм - 0-2.
Основними параметри, як контролюють в процес гранулювання, е:
• навантаження на прив1дний двигун, А;
• тиск в регулятор1 зазору м1ж матрицею [ роликами, МПа;
Науковий вкник 11.1ТУ Укра'1'ни. - 2011. - Вип. 21.13
• швидюсть обертання шнекiв подач^ об/хв;
• витрата води, л/хв;
• температура води, град.С;
• температура матрищ, град.С;
Результатом роботи дослщно! установки е гранулят 1з високою температурою та нестшкими реолопчними властивостями - гранула-продукт. Ди-нам1чно анал1зуючи 11 температуру за показами безконтактного рад1ацшного термометра, зносостшюсть за кшьюстю несформовано1 у гранули сировини, та кол1р в1зуально, можна визначити яюсть завдання режиму роботи грануля-тора, та передбачити кшцеву яюсть готово1 продукцп.
Найбшьш сприятливою сировиною для виготовлення гранул е деревина хвойних порщ - ялини, сосни. Це зумовлено 1хньою м'яюстю й бшьшим вмютом л1гншу. Листяш породи - модрина, береза, осика, бук е твердшими,
I спричинюють тдвищене зношування вузл1в 1 бшьше енергоспоживання. Проблема гранулювання порщ деревини, що мають низький вмют л1гншу, вир1шуеться введенням модифжатор1в. Як з'еднувальш добавки, яю вводять для компенсацп зниження вмюту л1гншу в деревиш, застосовують так! зв'язу-вальш речовини: а) борошно; б) л1гносульфат; в) крохмаль.
Вщсоток добавок, яю вводять, переважно перебувае в межах 1-3 %. Виб1р того чи шшого модифжатора визначаеться насамперед економ1чними м1ркуваннями, або тим, насюльки вартють добавок, яю вводять, тдвищуе вартють готових гранул. Водночас в деяких европейських стандартах перед-бачено повну вщсутшсть модифжатор1в 1 добавок у паливних гранулах.
Сукупшсть перел1чених складниюв технолопчного процесу гранулювання та процеси охолодження 1 сортування дають змогу отримати належш характеристики готово1 продукцп. Головними показниками якосп деревин-них гранул е [4]: теплотворна здатнють; вщносна вологють; зольнють (масова частка золи); насипна густина (об'емна вага); зносостшюсть (масова частка др1бно! фракцп пилу 1 тирси); розм1ри (д1аметр, довжина).
Забезпечення цих характеристик е основним завданням дослщження.
II вир1шують шляхом змши технолопчних параметр1в процесу гранулювання, конструкцп основних елеменпв дослщно! установки, а також додаванням модифжатор1в. Завдяки цьому можна отримати дат про специф1чш якосп отриманого матер1алу, спричинити його структурш змши та фжсувати основ-ш законом1рносп переб1г процесу. Передумовою для оптимально! експлуата-цп прес-гранулятора е його постшне завантаження 1 гомогеннють продукту, що пройшов подр1бнення та мае вщповщний фракцшний склад.
Висновки. 1. Обгрунтовано доцшьнють дослщження процеив гранулювання подр1бнено! деревини листяних порщ в грануляторах з плоскою матрицею. 2. Встановлено основш чинники, що впливають на процес пресу-вання паливних гранул та визначено д1апазон !х змши. 3. Визначено основш кероваш та контрольоваш фактори для математичного планування 1 реал1за-цп експериментальних дослщжень.
Л1тература
1. Сосюрко Ю.В. Переработка отходов древесной биомассы в Украине / Ю.В. Сосюрко // Энергоэкология и экоэнергетика. [Електронний ресурс]. - Доступний з http://www.eco-energy.ru/articles/article20.html.
2. Тайненен В.С. Преимущества прессованного биотоплива: топливные гранулы и брикеты / В.С. Тайненен // Леспроминформ. - 2006. - С. 42-45.
3. The global wood pellet trade - markets, barriers and opportunities Workshop summary June 17, 2008, Academiegebouw, Utrecht, the Netherlands. [Electronic resource]. - Mode of access http://www. pelletcentre. info/cms/site. aspx? p=7202.
4. Облагораживание твердых материалов путем прессования на прессах с плоской матрицей. [Електронний ресурс]. - Доступний з http://www.amandus-kahl-group.de/kahl_gruppe/ru/ home/.
Курка Р.Р. Особенности технологии формирования топливных гранул из измельченной древесины лиственных пород
Рассмотрена качественная взаимосвязь между основными составляющими технологического процесса гранулирования измельченной древесины лиственных пород. Сформулировано задание количественной оценки взаимного влияния технологических параметров на процесс гранулирования в грануляторах с плоской матрицей. Выбраны основные факторы управления и способы контроля для математического планирования и реализации экспериментальных исследований.
Ключевые слова: гранулятор, древесные топливные гранулы, переработка отходов древесины.
Kurka R.R. Specifics of fuel pellets formation technology of hardwood particulate materials
A method and apparatus for forming pellets from hardwood particulate materials is given. Defined the task of experimental researches of exploitation regimes for pelleting press.
Keywords: pelleting press, wood pellet, hardwood particulate materials.
УДК 697.94.(075) Доц. В.Й. Лабай, канд. техн. наук;
проф. Й. С. Мисак, д-р техн. наук - НУ "Львiвська полiтехнiка "
ВПЛИВ ТЕМПЕРАТУРИ НАВКОЛИШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА НА ТИСКИ ВИПАРОВУВАННЯ I КОНДЕНСАЦП У ХОЛОДИЛЬНИХ МАШИНАХ SPLIT-КОНДИЦЮНЕРге
Використано ексергетичний метод аналiзу роботи для одноступеневих хладо-нових холодильних машин split-кондицiонерiв. Встановлено залежшсть тисгав випа-ровування i конденсаци у холодильнш машиш split-кондицюнера фiрми " Sanyo" хо-лодопродуктившстю 2020 Вт на холодильному агент R22 вщ температури навко-лишнього середовища.
Ключовг слова: ексерпя, баланс, split-кондищонер, ефектившсть.
Постановка проблеми. SpHt-кондицюнери, як використовують для створення вщповщного мжрокшмату у невеликих примщеннях, зазнали пев-ного техшчного вдосконалення. Для подальшого тдвищення ефективносп роботи цих кондицiонерiв потрiбний докладний аналiз 1х функцiонування з допомогою сучасного ексергетичного методу термодинамiчного аналiзу [1-3]. А для цього треба досконало вивчити вс аспекти роботи холодильно! машини split-кондицiонерiв.
Тиск випаровування рвип = p0 i тиск конденсаци рк для холодильних машин split-кондицiонерiв залежать вiд вiдповiдних температури випаровування рщкого холодильного агента Гвип = t0 i температури конденсаци пари холодильного агента ^, яю визначають внутрiшнiй температурний режим
