Введение к работе
Актуальность темы исследования. Современный этап развития экономики страны ставит задачу ускорения научно-технического прогресса и интенсификации народного хозяйства на основе внедрения высокоэффективного оборудования, освоения новых технологических процессов, экономии энергетических и материальных ресурсов и автоматизации производственных процессов и установок. В настояцее время в развитии и техническом перевооружении ведущих отраслей промышленности , к которым относится строительная индустрия, резко возрастает роль электротермических процессов и установок, в том числе с использованием индукционного нагрева, позволявши интенсифицировать технологические процессы, улучшить качество продукции и снизить электропотребление.
Большая энергоемкость производства строительных материалов и особенно деталей крупнопанельного домостроения, перспектива значительного увеличения объемов строительства в стране требует поиска и внедрения новых эффективных способов и устройств термообработки железобетонных изделий. Термоформы железобетонных изделий и режим термообработки железобетона обладают рядом особенностей конструктивного и технологического характера, связанных с нагревом больших площадей при малых удельных потоках энергии и длительном процессе термообработки С до 10 час).
Решению этих задач посвящена данная диссертационная работа. Тема диссертационной работы непосредственно связана с проведением хозяйственного договора между ЮИ и Проектно-строительным объединением крупнопанельного домостроения С ПСО КПД) г.Смоленска N2104900 "Исследование и разработка устройства индукционного нагрева для термообработки железобетонных изделий" и научно
-технической программы "Новые методы и средства экономии энерго-ресурсоь и экологические проблемы энергетики" на 193Э-19Э2 гг. Приказ Гособразования СССР N227 от 5.04.90, программа N3.6.02 "Разработка энергосберегающего оборудования и систем управления для применения в металлургии, строительстве и сельском хозяйстве".
Цель работы. Основная цель диссертационной работы - создание научных основ для разработки и проектирования устройств индукционного косвенного нагрева с тепловыми трубами СККН с ТТ) для прсцессоз термообработки строительных материалов, отличавдихся улучшенными энергетическими и массо-габаритными показателями. В соответствии с этой целью поставлены и решены задачи теоретического и экспери ментального исследования, разработки инженерных методик расчета и конкретных рекомендаций при проектировании устройств ИКН с ТТ, задачи разработки их рациональных конструкций.
Методы исследования. Поставленные в работе научно-технические задачи решались с помощью методов математического моделирования на ЭВМ, экспериментального исследования на макетах и натурных образцах устройств, с использованием метода планирования эксперимента и метода выбора оптимальных конструкторских решений. Экспериментальные исследования на базе планирования эксперимента проводились с целью получения математического описания характеристик устройств. Методы регрессионного анализа применялись для получения уравнений проектирования.
Научная новизна работы заключается в следующих положениях:
-предложено использовать для решения задач термообработки строительных изделий устройства индукционного косвенного нагрева с тепловыми трубами, что позволяет оптимизировать энергетические и массо-габаритные характеристики при достижении заданных параметров нагрева;
-предложена классификация устройств индукционного косвенного нагрева с тепловыми трубами, дающая методологическую основу для их разработки и совершенствования, установлены диапазоны изменения основных характеристик устройств;
-для процессов термообработки строительных изделий проведен анализ взаимного влияния геометрических размеров отдельных узлов устройств ККН с ТТ, получены графические и аналитические зависимости, характеризующие энергетические показатели и геометрические - соотношения элементов данных устр->дств;
-разработана инженерная методика расчета устройств ИКН с ТТ, предназначенная для проектирования данных устройств для технологий термообработки строительных материалов;
-предложена и реализована методика выбора оптимальной конструкции устрой'. :ъа индукционного косвенного нагрева с тепловыми трубами, наиболее полно отвечающая предъявляемым требованиям (идеальному конечному результату);
-предложены конструкции установок для термообработки железобетонных изделий и нагрева контейнеров с использование устройств ИКН с ТТ, которые снижает энергетические затраты и повышают равномерность нагрева по сравнению с действующими установками;
Практическая ценность работы состоит в том, что:
разработана и обоснована классификация устройств ИКН с ТТ и установлены диапазоны изменения их характеристик;
разработана методика выбора оптимальных технических решений, позволяющая создавать и оптимизировать конструкции устройств, в полной мере удовлетворяющих требованиям технологии термообработки
железобетонных изделий;
разработаны инженерные методики расчета устройств ИКН с ТТ и програмные реализации методик для персональных ЭВМ С ПЭВМ);
предложены конструкции устройств ИКН с ТТ для термообработки железобетонных изделий с большими плоаадями нагреваемой поверхности, а также сложной геометрией поверхности.
Реализация результатов работы:
опытно-промыиленный образец устройства ИКН с ТТ, инженерная
методика ресчета и рекомендации по разработке переданы ПСО КПД
г.Смоленск;
результаты экспериментальных исследований и программа расчета устройств данного типа позволяет распространить их применение для термообработки железобетонных изделий других типов; ожидаемый экономический эффект от внедрения данной разработки составляет 1,8 тыс.руб. в год на одну установку типа "шахта лифта";
методика выбора оптимальной конструкции устройств предложена к использованию на кафедре АЭТУС в учебном процессе пр» выполнении дипломного и курсового проектирования, УИР, НИШ' студентами специальности "Автоматизированные электротехнологи--ческие установки и системы".
Апробация работы. Основные положения и результаті, диссертационной работы докладывались и обсуждались на региональны;! научно-технических конференциях (Павлодар, 1988, 1989 гг.); ні. республиканской кокферении по проблемам машиностроения Казахстан;: СПавлодар, 1989 г.); на XI Всесоюзной научно-техническо:; конференции "Применение токов высокой частоты в электротехнологии" ССанкт-Петербург, 1991 г.); на V конференции Польског; Комитета по Электротермии "Научные исследования в электротермии' СУстронь, Польская Республика, 1991 г.); на заседании кафедр.
АЭТУС МЭИ СМосква, 1991 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ, получено 3 авторских свидетельства и 1 положительное решение по заявке на изобретение.- Материалы диссертации отражены в отчетах кафедры АЭТУС МЭИ.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Общий объем 180 стр., в том числе 31 рис., 8 таблиц, список литературы из 77 наименований и приложения на 24 стр.