Введение к работе
Актуальность проблемы. В целлюлозно-бумажной промышленности сушка картона производится главным образом на многоцилиндровых контактно-конвективных установках, от конструкции и режимов работы которых зависят производительность, удельные расходы теплоты и электроэнергии, а также качество вырабатываемой продукции. В настоящее время в связи с ухудшением сырьевой базы для производства картона используются низкосортные полуфабрикаты такие, как макулатура, отходы собственного производства. Для обеспечения потребительских и полиграфических свойств продукции применяют поверхностную обработку картона в клеильных прессах непосредственно на картоноделательной машине (КДМ) путем нанесения меловальных или клеевых смесей. Однако поверхностная обработка сопровождается увлажнением картонного полотна, что вызывает необходимость в досушивающей части, которая достигает 30-35% всей сушильной части КДМ.
Помимо увеличения числа цилиндров существует проблема загрязнения сушильных цилиндров клеевым составом, при этом ухудшается качество картона за счет прилипания к поверхности цилиндров и выщипывания волокон. Чтобы избежать эти недостатки, используют хромированные цилиндры, уменьшают их температуру, снимают сукна, что приводит к снижению производительности КДМ.
Наиболее эффективным средством обеспечения качества продукции и повышения производительности КДМ является бесконтактная сушка покрытия за счет дополнительного подвода теплоты к поверхности испарения с помощью конвекции и излучения.
Основная часть работы выполнена в соответствии с региональной программой АН РФ по теме „Исследование процессов и разработка новых видов оборудования для производства бумаги и картона".
Цель и задачи работы. Основная цель работы заключалась в разработке мероприятий по повышению эффективности сушки картона и поверхностного покрытия путем выбора рациональных температурных графиков в предварительной сушильной части и применения радиационно-конвективного способа подвода теплоты в досушивающей группы КДМ. Для достижения этой цели поставлены следующие задачи:
-
Изучить кинетику, тепломассообмен и тепломассоперенос при нестационарном режиме контактной сушки картона на многоцилиндровых установках с целью определения рационального температурного графика сушки, обеспечивающего максимальную интенсивность испарения влаги и необходимые качественные показатели готовой продукции.
-
Исследовать процесс сушки картона и покрытия при радиационно-конвективном способе подвода теплоты с целью выдачи рекомендаций по расчету и проектированию радиационно-конвективных сушильных установок.
3. Разработать методику расчета многоцилиндровых контактных
сушильных установок , оборудованных клеильными прессами и
радиационно-конвективными сушильными устройствами для производства
картона.
4. Внедрить на предприятиях целлюлозно-бумажной промышленности
(ЦБП) инженерные мероприятия по увеличению производительности КДМ
и режимы контактно-конвективной и радиационно- конвективной сушки
картона и покрытия с целью улучшения качественных показателей
готовой продукции.
Основные положения методики исследования. Экспериментальные исследования по контактно-конвективной сушке картона проводились на лабораторном стенде с соблюдением условий подобия процессам сушки, протекающих на многоцилиндровых установках. Установка оснащена приборами для контроля процессов сушки на различных стадиях.
Радиационно-конвекгивный тепломассообмен изучался в аэродинамическом контуре с заменяемыми рабочими участками, оснащенными ИК-излучателями. Часть исследований проведены на КДМ Балахнинского целлюлозно-картонного комбината и кпеенаносящей машине Стайцельской бумажной фабрики.
Теоретические исследования проводились с использованием рабочих гипотез, а также с применением методов математического моделирования на ЭВМ.
Научная новизна. В диссертационной работе выполнены экспериментально-теоретические исследования кинетики и динамики контактно-конвективной сушки картона. Получена критериальная зависимость для расчета поля влагосодержания в сечении картона в зависимости от режима сушки.
Получены аналитические зависимости для расчета температуры картона и клеевого покрытия при радиационно-конвективной сушке.
Для расчета коэффициента радиационно-конвективного теплообмена получено критериальное уравнение.
Разработана методика расчета многоцилиндровых сушильных установок, оборудованных клеильными прессами и радиационно-конвективными сушильными устройствами, которая основана на применении обобщенной кинетической кривой сушки картона.
Практическая ценность и внедрение результатов работы. На основании полученных аналитических зависимостей для расчета теплообмена, массопереноса и градиентов влагосодержания определены эффективные температурные графики сушки, учитывающие влияние режимов и способов подвода теплоты на качественные показатели готовой продукции.
Полученные кинетические и тепломассобменные характеристики возможно использовать при расчете и проектировании радиационно-конвективных сушильных установок
Рекомендации по оптимизации режимов сушки и конструкция ИК-ізлучателей внедрены на Ленинградском картонно-попиграфическом сомбинате и Сгайцельской бумажной фабрике с общим экономическим эффектом 417 тыс. рублей (в ценах 1991 года).
Апробация работы. Основные положения и результаты работы эбсуждены на четырех научно-технических конференциях ірофессорско-преподавательского состава С.-ПТИ ЦБП.
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 8 печатных работ.
Автор защищает:
-
Закономерности, полученные в результате экспериментальных исследований процесса контактно-конвективной сушки переплетного картона по влиянию режима сушки на кинетику и массоперенос.
-
Результаты теоретических и экспериментальных исследований кинетики и тепломассобмена при радиационно-конвективной сушке картона и клеевого покрытия.
-
Влияние режимов сушки и способов подвода теплоты на качественные показатели переплетного картона и клеевого покрытия.
-
Методику расчета многоцилиндровых контактно-конвективных сушильных установок, позволяющую учитывать наличие в схеме сушильной части КДМ клеильного пресса и радиационно-конвективных сушильных устройств.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, выводов, списка использованной литературы из 150 наименований отечественных и зарубежных авторов, приложения и содержит 154 страницы основного печатного текста, 50 рисунков и 8 таблиц.
