Введение к работе
Актуальность темы диссертации Процесс развития промышленного производства, рост потребностей населения в обеспечении нормальных условий существования неразрывно связаны с увеличением расхода энергоресурсов
В связи с этим государство проводит политику рационального ресурсосбережения, которая отражена в целом ряде документов (Федеральный закон «Об энергосбережении» от 05 04 2003 № 42-ФЗ и др)
Одним из возможных решений частного вопроса общей государственной программы является уменьшение энергоемкости операций при стирке текстильных изделий в бытовых и промышленных стирально-отжимных машинах с сохранением заданных показателей качества стирки
Однако до сих пор нет достаточно точных представлений о путях решения поставленной задачи, так как к настоящему времени все еще не разработаны теоретические и методические основы оптимизации энергопотребления при выполнении всех операций процесса отжима и сушки текстильных изделий, в частности не установлены параметры процесса отжима и сушки, обеспечивающие минимальный суммарный расход электроэнергии при указанных операциях, как наиболее энергоемких процессах
Высокая значимость решения сформулированной задачи, направленной на энергосбережение, обусловила актуальность и целесообразность ее выбора в качестве диссертационного исследования
Именно поэтому целью работы являются исследование и разработка теоретических и методических основ оптимизации расхода электроэнергии при отжиме текстильных изделий в автоматических стирально-отжимных машинах (СОМ) барабанного типа и сушке непосредственно в СОМ или в сушильно-гладильных вакуумных катках (СГВК)
В соответствии с этой целью в диссертационной работе рассмотрены следующие основные задачи
Разработка математической модели энергозатрат при выполнении операций, направленных на удаление воды из текстильных изделий при отжиме и сушке
Проведение теоретических исследований процесса фильтрации воды через слой текстильных материалов при центробежном отжиме
Разработка и исследование целевой функции для определения оптимальных параметров отжима, обеспечивающих минимальный суммарный расход электроэнергии при отжиме и сушке
Проведение экспериментальных исследований по определению зависимости влажности текстильных изделий от продолжительности отжима при различных величинах частоты вращения барабана в СОМ (числа Фруда) с целью определения зависимости энргозатрат от частоты вращения барабана и продолжительности центробежного отжима текстильных изделий
Апробация математической модели целевой функции
Объектом исследования являются стирально-отжимные машины, используемые при стирке изделий из текстильных материалов
Предметом исследования являются процессы отжима и сушки изделий из текстильных материалов в стирально-отжимных машинах с сушкой непосредственно в машинах или в сушильно-гладильных катках
Теоретической и методической основой исследования явились основные положения механики твердого тела, гидроаэродинамики, теплотехники, технологические процессы стирки текстильных изделий, труды отечественных и зарубежных исследователей в области фильтрации жидкости при различных термодинамических условиях, тепло- массообменньгх процессов
В диссертации использовались приемы математического анализа при теоретических исследованиях влияния различных факторов на затраты электроэнергии при удалении воды в поле центробежных сил и сушке текстильных изделий
Научная новизна исследования. В диссертации рассматриваются актуальные задачи, связанные с глобальной проблемой ресурсосбережения, в частности с экономией энергетических ресурсов
Исследование содержит следующие основные элементы научной новизны
Проведены исследования гидродинамики процесса фильтрации воды через слой ткани в поле центробежных сил в процессе отжима изделий из текстильных материалов в автоматических стирально-отжимных машинах В результате получены ранее неизвестные формулы для определения скорости фильтрации воды при коэффициенте фильтрации, зависящем от частоты вращения барабана (фактора разделения) и времени процесса фильтрации
Разработана математическая модель операций отжима и сушки При этом получена теоретически обоснованная целевая функция определения оптимальных параметров процессов отжима и сушки с использованием дифференциального метода и сопоставительного анализа оценки уровня качества технических систем
В результате проведенных исследований разработаны теоретические и методические основы оптимизации энергопотребления при отжиме текстильных изделий в стирально-отжимных машинах и сушке непосредственно в машинах или сушильно-гладильных вакуумных катках
Практическая значимость исследования состоит в том, что в нем разработаны методические основы определения оптимальных параметров процессов отжима и сушки, а именно
математическая модель процесса отжима и сушки, которая дает возможность оценить влияние конструктивных и технологических параметров на энергопотребление при выполнении указанных операций;
целевая функция оптимизации процессов отжима и сушки, которая может быть использована при разработке новых или модернизации действующих моделей стирально-отжимных машин,
разработана методика выполнения расчетов по определению оптимальных параметров отжима, которая проиллюстрирована на конкретном примере расчета
Достоверность полученных результатов. Научные результаты, представленные в диссертационной работе, являются следствием анализа научной информации, обобщения полученных сведений и дальнейшего развития основных теоретических положений с использованием современных математических средств и вычислительной техники
Обоснованность и достоверность результатов исследования обеспечена применением классических положений механики твердого тела, гидроаэродинамики, расчетами с использованием научно обоснованной математической модели процесса отжима и сушки, применением в качестве исходных данных сведений о современных технических системах, используемых в прачечном производстве
Апробация работы. Основные положения диссертации были доложены на научно-технических конференциях в ФГОУВПО «РГУТиС» (ранее МГУ С) в 2003-2008 годах
Материалы исследований направлены на Вяземский машиностроительный завод и Пензенский завод коммунального машиностроения для их рассмотрения и использования при необходимости в производстве
Результаты проведенных исследований также используются в учебном процессе в ФГОУВПО «РГУТиС»
Публикации. Основное содержание диссертационной работы опубликовано автором в 10 статьях, написанных лично и в соавторстве, вышедших в сборниках научных трудов ГОУВПО «МГУС» ( далее ФГОУВПО «РГУТиС»), а также рекомендованных ВАК РФ журналах «Технолопш нефти и газа» и «Естественные и технические науки» общим объемом 4,0 пл
Основные положения диссертации изложены в отчете по НИР
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, основных выводов, списка использованных литературных источников и приложений
Похожие диссертации на Теоретические и методические основы оптимизации энергопотребления при отжиме и сушке изделий из текстильных материалов
