Исследование режимов работы с целью оптимизации параметров устройства для формирования и прессования целлюлозного полотна тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.06.03, кандидат технических наук Николаев, Адольф Леонидович

• Николаев, Адольф Леонидович
• кандидат технических наук
• 1982

Оглавление диссертации кандидат технических наук Николаев, Адольф Леонидович

Введение

1. Критический анализ технологий и оборудования формования и прессования листовых волокнистых материалов

1.1. Технические и экономические аспекты существующих технологий и оборудования формования мокрым, спосо-^ бом листовых волокнистых материалов

1.2. Теоретические.основы процессов.формования и. прессования

1.2.1. Отлив и формование листового материала на.плос ком участке движущейся бесконечной сетки

1.2.2. Отлив и формование листового материала на кругло. , . сеточных поверхностях.

1.2.3. Отлив и формование листового материала в сходящемся клине между двух сеточных поверхностей

1*2*4. Процесс прессования листовых.материалов. 1.3. Выводы и постановка задачи

2. Теоретический- анализ процессов подачи водоволокнистой. массы, формования, и прессования листоеых материалов

2.1. Обоснование выбора схемы, устройства для формования , , и прессования целлюлозного полотна и ее анализа

2.2. Теоретический анализ процессов протекающих в устройстве для,формования.и.прессования.целлюлозного полотна .,,.

2.3. Обоснование методики.анализа.процессов, протекаю-, щих в устройстве

2.4. Моделирование технологических процессов

3. Экспериментальные исследования

3.1. Методика испытаний и характеристика используемых материалов

3.2. Полупромышленная установка.У3-194 и принцип.ее работы

3.2.1. Техническая характеристика полупромышленной . установки.У Э-194.

3.2.2. Характеристика листовой целлюлозы, вырабатываемой . на полупромышленной установке УЗ-194.*.

3.2.3. Характеристика производственной воды.

3.3. Средства регулирования и контроля

3.3.1. Определение сухости целлюлозного полотна.

3.3.2. Определение скорости установки УЗ-194.

3.3.3. Определение концентрации массы подаваемой на формование

3.4. Режимы испытаний

3.4.1. Выбор и обоснование плана эксперимента

3.5. Результаты исследований

3.5.1. Моделирование процесса формования и прессования

3.5.2. Оптимизация функционирования устройства

4. Практическая реализация и внедрение результатов исследований

4.1. Краткое описание конструкции и принцип действия устройства УФЦ

4.1.1. Техническая характеристика устройства УФЦ-1.

4.2. Сравнение технико-экономических показателей устройства УФЦ-1 с действующими образцами фор^ющих уст. . ройств в ЦШ.

4.3. Расчет экономической эффективности использования устройства УФЦ-1 в производстве .*.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование режимов работы с целью оптимизации параметров устройства для формирования и прессования целлюлозного полотна»

В материалах ХХУ1 съезда КПСС поставлены задачи по обеспечению дальнейшего ускорения научно-технического прогресса во всех отраслях народного хозяйства за счет создания и внедрения в производство принципиально ноеой техники и материалов, прогрессивной технологии, снижения металлоемкости машин, аппаратов и другого оборудования.

Одним из основных направлений ускорения научно-технического прогресса является модернизация действующего устаревшего оборудования с заменой его на более эффективное и экономичное, с целью сокращения сроков капиталоотдачи народному хозяйству /I/.

Модернизация сушильных машин с использованием обычных узлов /напорный ящик, плоскосеточный стол, прессовые установки/ малоэффективна, технический уровень модернизируемых машин, устанавливаемых в стесненных условиях существующих зданий, низкий, увеличение производительности и экономическая эффективность от их внедрения незначительны или полностью отсутствуют.

Исследование режимов работы с целью оптимизации параметров устройства для формования и прессования целлюлозного полотна осуществлялось во исполнение отраслевого плана Минбумпрома, НТП № 21.76.4, плана научно-исследовательских работ АН БССР № I-II /гос.рег.№7601057/ и плана новой техники Калининградского филиала. ЩШЙбуммаша, тема №115-75 /гос.per.№76043794/, утвержденного Минхиммашем. В результате создано устройство, позволяющее производить техническое перевооружение действующих сушильных машин с увеличением их производительности на тех же производственных площадях в.1,3+2,5 раза при сокращении удельных норм расхода воды в 1,5+2 раза, пара на 15«-20$ и электроэнергии на 10*15$.

Как будет показано ниже, исследован способ, совмещающийпроцессы формования и прессования целлюлозного полотна в зоне, образуемой массонапускным устройством и двумя форщющими валами, контактирующими между собой. Исследованы рабочие режимы и разработана методика получения математического описания функционирования устройства, получены математические модели для использования при проектировании и оптимальном управлении на производстве. Предложена конструкция устройства ДФЦ-I/ для формования и прессования целлюлозного полотна повышенной производительности с высокими технико-экономическими показателями. Произведена оптимизация режимов работы устройства и проверена в производственных условиях.

При модернизации сушильных машин, с использованием вновь созданного устройства УФЦ-1, увеличение производительности достигается за счет сокращения габарита /по длине/ "мокрой" части в 3-4 раза и наращивания мощности сушильной части на высвободившихся площадях.

Экономическая эффективность от модернизации сушильной машины Ш Калининградского ЦБЗ-2, с использованием устройства, составляет 1,75 млн.руб. В настоящее время в ЦЕП СССР работает 60 сушильных машин, из них 70$ необходимо модернизировать. Исходя из среднегодовой потребности в модернизации - 6+8 машин в год /6+8 унифицированных устройств с выполнением объемов работ по сушильной части, приводу, вспомогательно^ оборудованию и вентиляции/ экономический эффект может составить 8-10 млн.руб. в год.I. КРИТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЙ И ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯФОШСВАНИЯ И ПРЕССОВАНИЯ ЛИСТОВЫХ ВОЛОКНИСТЫХ МАТЕРИАЛОВI.I. Технические и экономические аспекты существующих технологий и оборудования для формования мокрым способом листовых волокнистых материаловИзвестно несколько видое существующих технологий отлива и формования листовых волокнистых материалов. Основными, которые получили широкое распространение в производстве, являются:- отлив и формование листового волокнистого материала на плоском участке движущейся бесконечной сетки /плоскосеточные бумаго-,картоноделательные и сушильные машины/;- отлив и формование листового волокнистого материала на цилиндрических сеточных поверхностях /круглосеточные цилиндры картоноделательных, сушильных и папочных машин, формующие валы вакуум-форцующих устройств/;- отлив и формование листового волокнистого материала по комбинированной технологии /различные сочетания вышеуказанных технологических процессов/;- отлив и формование листового волокнистого материала в сходящемся "клине" между двух сеточных поверхностей.

Процесс отлива и формования листового материала из волокнистой массы происходит в сложных физических условиях.Сложность процесса отлива и формования характеризуется многими факторами:- композицией водоволокнистой массы, ее физико-химическими свойствами, которые зависят от природы волокнистых материалов, наличием наполнителей и проклеивающих веществ;- гидродинамическим режимом,видом технологии,конструктивными параметрами и технико-экономическими показателями оборудования.

Основным видом оборудования, на котором реализуется процесс формования листовых материалов на горизонтальном участке движущейся бесконечной сетки, является плоекосеточный стол бумаго-картоноделательных и сушильных машин. В производстве на предприятиях ЦЕП используются сеточные столы различных конструкций, отличие которых наблюдается в наличии и компановке основных узлов, их конструктивном исполнении (грудные валы, регистровые валики, мокрые и сухие отсасывающие ящики и др.). Конструкция этих узлов, назначение, принцип работы и вопросы,связанные с процессами обезвоживания листовых материалов на плоскосеточных столах,достаточно подробно изложены в монографиях С.Н.Иванова, И.Я.Эйдлина, И.Д.Кугушева, В.А.Чичаева и др. /2-5/.

Интенсивное совершенствование конструкции сеточного стола и технологического процесса, реализуемого на данном устройстве, началось во второй половине 50-х годов. На смену основным обезвоживающим элементам - регистровым валикам пришли отсасывающие мокрые ящики и ящики с гидропланками, металлические сетки были заменены на полиэфирные. Это позволило интенсифицировать процесс обезвоживания в регистровой части сеточного стола, значительно повысить производительность, улучшить удержание волокна и наполнителей, тем самым повысить качество вырабатываемой листовой проекции, сократить простои плоскосеточных машин в связи с увеличением срока службы полиэфирных сеток. Это усовершенствование сеточного стола в свое время дало положительный эффект при модернизации скоростных бумагоделательных машин.

Плоскосеточные машины занимают в современном производстве доминирующее положение. На плоекосеточных машинах вырабатываются все виды бумаги, картона и листовой целлюлозы, доля этих машин, занятых в производстве ЦБП, составляет 65+70$. В отечественномпроизводстве выработка целлюлозного полотна осуществляется в основном на плоскосеточных машинах.

К недостаткам технологического процесса и конструкции сеточного стола при производстве целлюлозного полотна, следует отнести:- относительно низкую концентрацию массы, подаваемой на сеточный стол (0,7-5-1,3$), что вызывает необходимость удаления большого количества воды и увеличение, связанных с этим, затрат на удаление ее из целлюлозного полотна;- низкую интенсивность обезвоживания целлюлозного полотна, что связано с использованием значительных производственных площадей (длина сеточных столов 8+20 м) и большой металлоемкостью оборудования, реализующего данный процесс;- низкую сухость целлюлозного полотна после сеточного стола (всего 18-22$), что требует установки мощных прессовых устройств для повышения сухости целлюлозного полотна до 42+43$ перед сушильной частью.

Вследствии указанных недостатков требуются значительные энергозатраты на формование и обезвоживание целлюлозного полотна в "мокрой" части сушильных машин С^окрая" часть - оборудование занятое в формовании и обезвоживании полотна механическим способом).

Преимуществом рассматриваемого процесса является возможность формования целлюлозного полотна массой I м2 до 1200 Г.

Основным видом оборудования для реализации технологического процесса отлива и формования листового волокнистого материала на цилиндрической сеточной поверхности является круглосеточ-ный цилиндр. Круглосеточные цилиндры используются в составе папочных машин, при производстве многослойного листового картона, картоноделательных машин, при производстве многослойного ролевого картона. Конструкция круглосеточных цилиндров, принцип работы и процесс формования полотна подробно изложены Г.М.Богомо-лом и И.Лапинским /6-7/. Круглосеточный цилиндр предназначен для формования слоя полотна и выноса его из зоны формования, предварительного обезвоживания полотна на открытой поверхности цилиндра и прессования съемным валиком с последующей передачей его на транспортирующий элемент (сукно).

В сравнении с процессом формования листовых материалов на движущейся горизонтально бесконечной сетке процесс формования на цилиндрической сеточной поверхности имеет ряд преимуществ:- более рационально используется в формовании сеточная поверхность, степень использования сеточной поверхности у кругло-сеточного цилиндра составляет 0,6-0,7 по сравнению с 0,4-0,45 у плоскосеточных столов;- образование на круглосеточном цилиндре слоя происходит под сравнительно большим гидростатическим напором (0,1-0,3 м вод.ст.), нежели на сеточном сяоле, где гидростатический напор сказывается только в начале регистровой части и незначителен по величине, равен толщине водоволокнистого слоя на сетке;- круглосеточный цилиндр не имеет механизма тряски, что упрощает конструкцию, однако отношение прочностных показателей полотна в продольном и поперечном направлениях подобно tonqt, которое характерно для полотна, сформованного на плоскосеточном столе (при малых скоростях);- круглосеточный цилиндр занимает мало места, прост и дешев в изготовлении, что явилось ценным качеством в свое время и определило его доминирующее применение в составе картонодела-тельных машин, вырабатывающих многослойный картон.

К недостаткам следует отнести:- процесс формования полотна на круглосеточном цилиндреимеет ограничение по скорости до 1,66 ад/сек (100 вд/мин);- обеспечивает хорошее качество полотна только при формовании из волокнистой массы низкой концентрации 0,1+0,3$, что сказывается на повышенном расходе воды, волокна и энергозатрат наI м^ готовой продукции;- отсутствие возможности регулирования соотношения прочностных показателей;- с увеличением скорости ухудшаются качественные показатели полотна (при скорости 1,33 м/сек отношение механической прочности полотна в продольном направлении к поперечному составляет 4:1 и выше;;- незначительная масса I м^ полотна, вырабатываемая на одном круглосеточном цилиндре (до 100 г/м2;;- неравномерность массы полотна по ширине.

Технология формования листовых материалов на цилиндрической сеточной поверхности совершенствовалась в направлении улучшения качества изготовления листовых материалов, повышения эффективности обезвоживания с повышением скорости и производительности, улучшения соотношения прочности в продольном и поперечном направлениях, сокращения производственных площадей с увеличением съема листового материала с I м2 этой площади, сокращение использования свежей воды, металлоемкости технологического оборудования, энергозатрат и др.

В конструктивном исполнении это проявилось в двух направлениях:- совершенствование созданных и действующих в производстве конструкций;- создание принципиально новых более эффективных формующих устройств.

Примером дальнейшего развития технологии формования листовых материалов на крутлосеточных поверхностях может служить усовершенствование противоточной ванны, отличащейся от классической укороченной зоной формования. Ванны данной конструкции делятся на два типа: полусухие (в круглоееточном цилиндре имеется определенный уровень оборотной воды; и сухие (оборотная вода во внутренней полости цилиндра отсутствует). Полусухие ванны в этом случае оборудуются уплотнением меж,пу ванной и цилиндром, предотвращающим прохождение массы дальше, тем самым ограничивая зону формования. Место установки уплотнения, а соответственно и величина зоны формования, определяется в каждом частном случае и зависят от композии массы, вида полотна, скорости цилиндра и др. По данным фирмы t6schez Wyss" (ФРГ), наименьшая величина укороченной зоны формования составляет 350 мм, наибольшая 700 мм. Внутри далиндра, работающего в ванне с укороченной зоной формования, часто создают разряжение /8-10/. Усовершенствование технологического процесса позволило:- улучшить равномерность полотна по массе в продольном и поперечном направлении (колебания по ширине уменьшились с 9 до Ъ% и менее);- улучшить просвет элементарных слоев, в результате чего сократился расход высококачественного волокна на покровные слои картона;- снизить колебания величины продавливания по ширине полотна с 6 до 3$ и менее;- увеличить скорость выработки полотна на 6-10$;- повысить концентрацию подаваемой в ванну массы;- снизить эксплуатационные расходы на производство и эксплуатацию ;- увеличить производительность процесса сушки за счет повышения качества вырабатываемого полотна.

Ванны, работающие в "сухом" режиме, имеют преимущество в том, что значительно меньше по габаритам обычных ванн. Примером может служить полуванна фирмы й be Со it (США), где нерабочая часть ванны, т.е. та часть, где не происходит формование полотна, отсутствует. Это позволило уменьшить стоимость ванны и сократить (примерно на 30$) площадь, занимаемую формующим устройством, упростить процесс промывки круглоееточного устройства и самой ванны, улучшить условия выкатки цилиндра для ремонта, ревизии и замены уплотнений.

К разновидностям конструкции формующих устройств, реализующих способ подачи волокнистой массы на ограниченную поверхность круглосеточного цилиндра, следует отнести устройства и f Мuttl -Fozme: MF - 350, MF- 500 и MF - 1000 фирмыtMancttestev! №) /п-15/.

С успехом используется способ формования полотна на круглосеточном цилиндре под избыточным давлением путем создания его над слоем массы, отложившимся на поверхности цилиндра. Способ реализован на формующем устройстве л Up-Fozme* которое было создано в результате сотрудничества фирм „ Маги1з/?е\ЯЕ0шя), /уЛпс/zltz" (Австрия) и й Типе-Еигекэ' (Норвегия) и изготовлено фирмой„ Mazuishe'!Это формующее устройство работает аналогично прямоточной ванне с переливом, избыточное давление создается в ванне на участке, перекрывающем участок цилиндра от точки выхода полотна из зоны формования до точки контакта с приемным сукном. Величина избыточного давления 50 мм вод.ст., максимум 100 мм вод.ст. Эффективное формование может происходить при очень низкой концентрации массы 0,1*1), 15$, благодаря чему достигается хорошее качество полотна. Соотношение прочностных характеристик в продольном и поперечном направлениях не ниже, чем у вакуум-формующих устройств. При выработке полотш массой I м2 40 г достигнута скорость 5,83 ад/сек. lf Up-Fozmez получил широкое распространение, к середине 1975 г. было изготовлено и поставлено 120 устройств /16/.

Все усилия, направленные на совершенствование и создание новых конструкций крутлосеточных цилиндров, сводились к повышению скорости выработки полотна, качеству и повышению физико-механических показателей полотна, так необходимых для повышения производительности картоноделательных машин при улучшении качества вырабатываемого многослойного картонного полотна. Вопросам увеличения концентрации массы, подаваемой на формование и массы I м2 вырабатываемого полотна уделялось меньше внимания, так как эти направления резко снижали качество картона, что и определило рамки использования данной конструкции - формование элементарных слоев для получения многослойного картона.

В последнее время широкое применение в производстве получил технологический процесс отлива листового материала на вакуум-форцущем цилиндре /17/. Конструктивное оформление этого процесса довольно разнообразно, вакуу м-форщутощие цилиндры устанавливаются для работы с ванной и без ванны. Преиьдещественным распространением пользуются вакуу м-форкующи е цилиндры фирм "Тампелла", "Фойт" и др.

Обезвоживание массы происходит под действием разрежения, создаваемого в секциях вакуум-камеры. Сформованное полотно снимается с вакуум-фориующего цилиндра съемным сукном с помощью гауч-вала. Первым вакуум-форлующим устройством, получившим распространение в мировой практике, является RotoJ-oZmeB/lb/.

На устройстве можно получить полотно с примерно одинаковыми характеристиками в продольном и поперечном направлениях, а также с ярко выраженной продольной ориентацией волокон. Диапазонрегулирования от 1,2:1 до 10:1, колебания массы по ширине полотна составляют 2-5$, масса I м2 составляет от 15 до 450 г, устойчивость работы /7 RotoJozrnQZ* в производственных условиях до скорости 1,66 VceK.

Усовершенствование вакуум-фориующих устройств позволило фирме ff Voith (ФРГ) достичь скорости 6,66-7,5 14/сек при выработке тест-лайнера и бумаги-основы для гофрирования /19/. Вакуум-форь^ющие устройства ж Тотре£,£а1/ на практике хорошо зарекомендовали себя при эксплуатации в составе комбинированных картоно-делательных машин. При выработке средних слоев картона достигнута скорость 4 лц/сек, колебания массы полотна составляют М,5$, соотношение прочностных показателей 3:1.

Модернизированное устройство получило название,, Vacuom-Iv&ne^ фирма полагает, что потенциальные возможности этого устройства по скорости превышают 6,66 лц/сек. Основные параметры работы:- производительность гидравлического ящика 1000-3500 л/мин;- концентрация подаваемой массы 0,3-0,5$;- концентрация оборотной воды 0,03-0,05$;- производительность при качестве формования, когда слой пригоден для использования в качестве покровного, составила при скорости 4,16 wi/сек 850 кг/час на I м ширины машины.

Соотношение прочностных характеристик можно регулировать в пределах от 1,3 до 2,3 : 1/20-21/. Фирмой Jampeitdизготовлено свыше 60 промышленных „ Vacuam -Fozmez и внедрено в производство. На базе v Vacuum-Fozmez,Uфирмой разработано несколько формующих устройств, особенно ярким представителем последних разработок является форвдующее устройство „ Лгси-FozmaJ' которое имеет несколько модификаций. В качестве основного элемента также используется вакуу м-форлующий цилиндр, площадь перфорации 65$. Внутри цилиндра установлена 4-х секционная вакуумкамера. Незначительно изменен гидравлический напорный ящик по сравнению с ящиком „ Уаоиит-Рогтег!удлинен конический канал для подачи массы в зоцу формования и увеличена гидравлическая пропускная способность.. Экспериментальное формующее устройство показало скорость 10 ц/ces. при выработке полотна массой около 100 г/м^ /22/.

Экспериментальная установка вЛгси-РогтаН в лабораторных условиях достигла скорости 16,6 од/сек. Диапазон массы I г? вырабатываемого полотна 25-900 г. Головной промышленный образец и Л геи-Рог та J[" пущен в эксплуатацию в 1974 г. и хорошо зарекомендовал себя в работе, производительность на массе из смешанной макулатуры была достигнута 72 т/сутки с I м ширины машины (предприятие fiaviofson", Англия) /23/.

Процесс формования осуществляется одновременно на двух формующих цилиндрах, расположенных на расстоянии 10-15 мм друг от друга, каждый из которых охвачен собственной сеткой, а соединение сформованных слоев происходит на отклоняющем валике, установленном ниже формующих цилиндров.

Сухость сформованного полотна 8*13$, соотношение прочностных характеристик в продольном и поперечном направлениях обычно ниже, чем 2:1. Устройство ; ^арб^х-Лгси -Гогппа" пригодно для выработки покровных слоев картона на больших скоростях.

Близкими по конструктивному оформлению с#5Ъирвех-Дгси-Гоггпа являются формующие устройства предложенные ав.св. Ж370317,.$367208 СССР /25-26/, которые имеют преимущество в том, что зона формования на двух формующих цилиндрах сокращена и соединениедвух слоев в конечное полотно осуществляется в конце зоны формования, так как формующие цилиндры установлены между собой с зазором, достаточным для соединения двух слоев в конечное полотно. С появлением этих разработок расширился диапазон использования формующих устройств для изготовления других видов продукции. Это определилось следующими преимуществами:- возможность формования полотна на двух формующих цилиндрpax с массой до 900 г I м - сокращение производственных площадей;- возможность использования их как самостоятельное формующее устройство.

К недостаткам вакуум-формующих устройств при использовании в составе сушильных машин следует отнести:- относительно низкую концентрацию массы 0,3+0,5$, подаваемую на формование, что требует удаление большого количества воды, а следовательно и значительных энергозатрат на создание вакуума, транспортировки воды, очистки и др.;- низкую сухость сформованного полотна 8+13$, снимаемого с формующего устройства, что требует установки 3+4Х мощных прессовых установок для повышения сухости до 40-41$ перед сушильной частью (достигнута на практике в производстве - Светогорский ЦБК);- как следствие указанных недостатков, повышенный расход свежей воды и энергозатрат на I т вырабатываемой продукции, значительные металлоемкость и габариты "мокрой" части сушильных машин и др.

Указанные недостатки вакуум-формующих устройств не позволили широко использовать их в составе сушильных машин, так как машины с плоскосеточным столом на данный момент более экономичны (известны только несколько сушильных машин разработки 19251927 гг., в ЦБП СССР действует 5 сушильных машин с вакуум-форму-ющими цилиндрами).

Следует отметить перспективность последних разработок, что формование полотна осуществляется одновременно на двух жестких ограниченных сеточных поверхностях при создании значительного перепада давления (вакуум) между зоной формования и полостями отвода отфильтрованной воды (зона формования сведена до минимума при значительной производительности устройств).

Процесс формования листового материала в сходящемся "клине" между двух сеточных поверхностей впервые был реализован на формующем устройстве, получившем название „ЗпvezJ-оЪт " /27-28/. Данная конструкция в сравнении с обычными круглосеточными машинами стала предпочтительней. Во-первых повысилась скорость выработки до 5,83 и/о и выше. Снизился расход свежей воды, так как концентрация массы, поступающей на формование, выше.

Широкое применение в производстве получило формующее устройство й PopiLjozMoъ" /33/, которое принципиально отличается от известных конструкций двухсеточных формующих устройств, предназначенных для производства массовых видов бумаги, что выражается прежде всего в отсутствии стапионарных обезвоживающих элементов и в расположении всех сетковедущих, правильных и натяжных валиков, которые находятся только внутри сеток. Эти отличия предопределили большую продолжительность срока службы сеток этого устройства, а тем самым и предпочтительность в сравнении с остальными устройствами /33/.

К числу преимуществ й Pctpzij-oZrriQz" следует отнести его небольшие габариты и значительно меньший расход мощности на привод по сравнению с аналогичными плоекосеточными столами /33-35/.

К преимуществам конструкций формующих устройств с двухсе-точным формованием полотна в "клине", следует отнести:- двухсторонний поперечный отвод воды одновременно через обе сетки при формовании полотна, что позволило интенсифицировать процесс обезвоживания и увеличить скорость вЕфаботки полотна;- значительное сокращение габаритов устройства по длине, в сравнении с сеточными столами при одинаковой производительности, энергозатрат на привод, расхода свежей воды, за счет более высокой концентрации массы, подаваемой на формование, 0,5+1,8$.

Недостатками формующих устройств с двухсеточным формованием полотна в "клине" при использовании их в составе сушильных машин являются:- ограниченные возможности формования полотна с большой массой I м^ (750+1200 г), так как с увеличением массы полотна выше 500-600 г резко падает сухость и полотно практически трудно снять с формующего устройства;- относительно низкая сухость полотна на выходе из формующего устройства (при выработке газетной бумаги достигцута сухость полотна 18$), что потребует наличие 3-4 мощных установок для повышения сухости до 40-42$ перед сушильной частью;- "мокрая" часть при использовании этих устройств будет металлоемкой и крупногабаритной по длине.

Анализ работы действующего парка сушильных машин в отечественном производстве показал, что из 60 сушильных машин 50-55 требуется модернизировать. Выработка целлюлозного полотна в основном осуществляется на плоскосеточных машинах. Конструктивные совершенствования плоскосеточных столов, применительно к столам сушильных машин, нашли незначительное применение. Опыт модернизации сушильных машин и материалы обследования их технического состояния (обследованию специалистами Калининградского филиала ЦНИИбуммаш были подвергнуты 21 сушильная машина) показал, что модернизация сушильных машин общепринятыми методами с использованием узлов (напорный ящик, плоскосеточный стол, прессовые установки), освоенных отечественным производством, малоэффективна, технический уровень модернизируемых машин, устанавливаемых в стесненных условиях существующих зданий, низкий, увеличение производительности и экономическая эффективность от их внедрения незначительны или полностью отсутствуют /36/.

Анализ закономерностей развития параметров действующих сушильных машин и практика эксплуатации последних десятилетий показали, что на данный период достип?ут предел удельной производительности (рис. I.I) /37/./СуьМ 60503 о 2o УО о о 0 а в /о о (9ю то то то то то ш jqsq Го3Рис, г.1. Удельная производительность пресспатов СССРго о1.2. Теоретические основы процессов формования и прессования I.2.I. Отлив и формование листоеого материала на плоскомучастке движущейся бесконечной сетки Процесс отлива и формования листового материала на плоском участке двияущейся бесконечной сетки начинается с равномерной подачи волокнистой массы из массонапускного устройства на сетку плоскосеточного стола с соответствующей скоростью.

Регистровая часть плоскосеточного - стола /плоский участок сеточного стола от грудного вала до отсасывающих ящиков/ играет большую роль в технологическом процессе, так как здесь происходит отлив листового материала и удаляется из волокнистой массы наибольшее количество воды. Процесс формования сопровождается обезвоживанием волокнистого слоя массы и осаждением на сетке волокна. Слой осевших волокон на сетке по мере продвижения ее от массонапускного устройства постепенно увеличивается, а количество жидкости в волокнистой массе уменьшается, концентрация осевшего слоя растет,.условия фильтрации жидкости из волокнистого слоя затрудняются. Эффективность обезвоживания волокнистого слоя на сетке характеризуется скоростью фильтрации воды через слой волокон,, которая и.является исходным пунктом для теоретического обоснования расчетов технологических процессов обезвоживания /38/. Ряд-исследователей Г.А.Тольский /39/ и другие в основу расчетов фильтрации положили известный закон Дарси. Исследования, проведенные И.Д.Бугушевым и Ю.Г.Морозовой /40/ с применением различных видов волокнистой,массы,, подтвердили, что фильтрация воды через волокнистую массу, когда происходит постепенное снижение, напора, закон фильтрации Дзрси справедлив и может быть записан уравнением:V=Kj-, (.1.2.1)Сгде: К - коэффициент фильтрации;Н - гидростатический напор;- £ - толщина фильтруемого слоя.

При повышении напора от нуля до максимума скорость фильтрации в координатах напор-скорость представляет кривую с выпуклостью вверх, причем, с повышением напора прирост скорости на единицу напора постепенно снижается, а затем душ многих видов волокнистой массы стабилизируется после некоторого установившегося напора. Изменение скорости фильтрации при условии фильтрации воды через волокнистую массу с постепенным повышением напора подчиняется уравнению /40/:(1.2.2)где: V0 - предельная скорость фильтрации, соответствующая величине напора Нтаxf при котором происходит стабилизация;Q - основание натуральных логарифмов;CL - постоянный коэффициент.

И.Д.Кутушевым дано заключение, что замедление скорости фильтрации при повышении напора объясняется уплотнением слоя волокна и изменением фильтрационных свойств волокнистого слоя вследствие возрастания величины фильтрационного напора. Проведенные исследования /40/ показали также, что изменение толщины слоя волокнистой массы при изменении фильтрационного напора согласуется с зависимостью:t = (1.2.3)где: t - текущее значение толщины слоя волокнистой массы;- начальная толщина слоя волокнистой массы; j& - постоянный коэффициент.

В результате анализа материалов исследований /40/ И.Д.Кугу-шевым предложено уравнение:V=|*We d.2.4)где: - постоянные коэффициенты.

Данное уравнение можно рассматривать как модификацию закона Дарси для деформируемой водо-волокнистой массы в процессе фильтрации.

Полученная функция, выражающая зависимость скорости фильтрации от давления, имеет максимум при напоре и отвечаетjj озакономерностям - при 0 < скорость фильтрации увеличяУвается, при — ^ Н ^ со скорость фильтрации снижается до/ / оО /41/.

Справедливость предложенной функции подтверждена специальными опытами с применением высокого напора и устраняет кажущиеся несоответствия между математическими выражениями скорости фильтрации по Дарси и уравнениями его модификациями Льюиса и Козе ни, которые использовались при решении тех же задач другими исследователями /41/.

1.2.2. Отлив и формование листового материала на кругл ос ет очных поверхностяхКак известно, формование листового материала на круглосе-точных цилиндрах, помещенных в прямоточцую или противоточвую ванны, происходит в результате возникающей разницы уровней водо-волокнистой массы в ванне и оборотной воды в круглоееточном цилиндре, т.е. в результате появления гидростатического давления /42/.

Образование слоя полотна начинается там, где круглосеточный цилиндр при движении погружается в массу. При дальнейшем движении цилиндра гидростатическое давление увеличивается и достигает наибольшего равного Н, затем остается постоянным, а далее уменьшается и при выходе из массы почти полностью исчезает, остается незначительная величина, равная толщине слоя полотна /42/.

Сопротивление фильтрации неподвижного слоя Rep. с. складывается из сопротивления слоя Rcj. и сопротивления входа воды в слой Qu. ву. /44/Rf.c. =£сх (1.2.9)При движении сеточного цилиндра жидкость проникает в волокнистый скелет не перпендикулярно поверхности слоя, а под некоторым углом, величина которого зависит от разности скоростей потока массы и сеточного цилиндра.

Сопротивление фильтрации слоя носит сложный характер, отличается от сопротивления фильтрации неподвижного слоя, поэтомуследует учитывать коэффициент входа фильтруемой воды в скелет слоя.

Коэффициент входа воды в слой равен отношению сопротивления фильтрации движущегося слоя к сопротивлению фильтрации неподвижного слоя /44/:<£ = !*?>/ (1.2.10)КН.6К.

Из уравнения следует, что при постоянной величине разности между скоростью сеточного цилиндра и скоростью массы, величина сопротивления фильтрации будет постоянной. Установлено, что с увеличением скорости вращения сеточного цилиндра возрастает сопротивление фильтрации сетки,с появлением слоя постоянной массы на сетке /при условии формования с постоянной степенью помола и концентрацией массы/ повышение скорости сеточного цилиндра не сказывается на сопротивлении фильтрации слоя и сетки.

Авторы объясняют это тем,что при фильтрации воды через волокнистый скелет сформированного слоя,когда отношение скоростей сетки и слоя равно нулю,движение воды носит ламинарный характер и сопротивление фильтрации слоя не зависит от скорости вращения сеточного цилиндра /45/. Все это,сомнительно,так как всегда существует пограничный слой,где существует ламинарное движение. Сопротивление фильтрации слоя зависит также и от способа напуска массы /46/.Слой,полученный на сеточном цилиндре с противоточ-ным напуском массы,имеет сопротивление фильтрации значительно выше,чем слой,полученный при прямоточном напуске массы. Автор объясняет это различными условиями образования слоя. На сеточном цилиндре с противоточной подачей массы слой начинает образовываться из более крупного волокна, а затем пространство между крупными Еолокнами заполняется мелкими, поэтому слой становится более плотным и прочным,чем слой,образованный на сеточном цилиндре с прямоточной подачей еолокнистой массы,где слой начинает образовываться из мелкого,а более крупное затем плохо удерживается:на поверхности слоя,и слой не уплотняется /46/. С увеличением степени помола массы разница в сопротивленияхфильтрации слоев, сформованных на сеточных цилиндрах с противо-точной подачей массы и прямоточной, падает, так как слои образовываются из более однородных волокон и плотность их примерно равна.

Производительность сеточного цилиндра определяется количеством фильтруемой через него воды. Практически же производительность определяется массой волокна в изготовляемом полотне, поэтому производительность сеточного цилиндра можно определить по следующей формуле /47/:W F-aPгде: F - фильтрующая площадь сеточного цилиндра, м2;дР - давление фильтрации, КПа;Qx - удельный объем воды, фильтруемой через сеточный цилиндр, м3/яг; /? - суммарное сопротивление фильтрации, кН.с/м3.

Фильтрующая площадь сеточного цилиндра определяется диаметром, шириной и углом погружения в массу /47/:с Л>$о!Ь' = 360 ' 1ХЛ.Щгде: $> - угол погружения сеточного цилиндра в массу, град.;d - диаметр сеточного цилиндра, м;Ь - ширина сеточного цилиндра, м.

Если диаметр и ширина сеточного цилиндра в процессе работы неизменны, то угол погружения в волокнистую массу цилиндра изменяется с изменением скорости его вращения /47/.

Формула CE.2.I9), определяющая производительность сеточного цилиндра, прямо не отражает один существенный фактор - скорость, поэтому при заданной массе слоя, ширине и скорости, производительность сеточного цилиндра можно определить и по следующей формуле /47/:G = (1.2.21)где: <j - масса слоя, г/м2;V - скорость сеточного цилиндра, м/с;Ь - ширина полотна на сеточном цилиндре, м.

Из формулы (I.2.2I) видно, что скорость прямо пропорциональная производительности и условно наибольшая скорость сеточного цилиндра определяет его максимальную производительность (без учета фактора, что изменение скорости влечет изменение^- массы слоя)» Подставляя, в формуду (I.2.I9) значение б из формулы(1.2.21), получим формулу, определяющую линейную скорость движения сеточного цилиндра /47/:v/ FdP (1.2.22)Скорость сеточного цилиндра, определяемая формулой(1.2.22), значительно превышает достигнутые в настоящее время скорости работы сеточных цилиндров на производстве. Исследователями установлено, что увеличение скорости движения сеточного цилиндра влечет за собой, увеличение действия центробежной силы и смыв слоя полотна с поверхности цилиндра при достижении определенного предела скорости /48/.

Предел скорости ("критическая"скорость) сеточного цилиндра определяется равновесием сил удерживающих полотно на поверхности сетки (силы тяжести, давление фильтрации, сил сцепления слоя с сеткой) и центробежных сил. Чтобы повысить "критическую" скорость сеточного цилиндра, необходимо создать условия, неспо-собствующие смыву слоя полотна с поверхности цилиндра. Эффективным способом борьбы за повышение скорости является создание вавдма внутри сеточного цилиндра, с помощью которого было бы возможно удержать слой полотна на поверхности сеточного цилиндра /48/.

1.2.3. Отлив и формование листового материала в сходящемся клине между двух сеточных поверхностейИдея формования листового материала в сходящемся клине между двух сеточных поверхностей известна давно, много разновидностей двухсеточных формующих устройств внедрены в производство, но очень мало опубликовано теоретических исследований по процессу обезвоживания при формовании полотна в сходящемся клине между двух сеток.

Мардон и другие /49/ сделали анализ процесса обезвоживания в вертикальном двухсеточном формующем устройстве, но уравнения, использованные в создании математической модели симметричного обезвоживания, решаются путем некоторых упрощающих предположений. Мейер /50/ разработал теоретическую модель симметричного обезвоживания,коснулся вопроса асимметричного обезвоживания, но не предложил метода решения уравнений. И.Коскунис /51/ представил математическую модель, описывающую асимметричное обезвоживание в "клине" между двумя сходящимися сетками. Модель разработана с использованием принципа непрерывности, момента количества движения, равновесия сил для верхней сетки и уравнений фильтрации, которые решаются одномерно. Уравнения не линейны, поэтому используются численные методы с использованием аналого-цифровой вычислительной машины.

Разработанная модель асимметричного обезвоживания учитывает отношение между формой сеточного "клина" и распределением давления. Анализ криволинейной зоны двухсеточного формования сложен и требует двухмерных уравнений с определенными граничными условиями. Применение одномерных уравнений автором оправдано, так как ширина потока массы между двух сеток очень незначительная всравнений с длиной зоны формования и разница скорости массы и сеток относительно мала.

Поток массы подавался в "клин" междг верхней и нижней сеткой. Обезвоживание осуществлялось с затратами энергии на преодоление сопротивления фильтрации верхней сетки и волокнистого слоя, осевшего на сетку. Для преодоления сопротивления фильтрации создавался перепад давления между нижней поверхностью волокнистого слоя и верхней поверхностью сетки. Перепад давления создавался незначительным уменьшением скорости массы при входе в зову формования и частично действием центробежной силы, которая с увеличением скорости сеток возрастает. Скорость обезвоживания рассматривалась в направлении, перпендикулярном верхней сетке. Были определены четыре переменных силы, определяющих интенсивность обезвоживания с помощью уравнений, уравнения количества движения, уравнения формы верхней сетки (радиуса кривой), уравнения процесса фильтрации (описывается приближенным уравнением, выведенным по опытным данным Мейера), уравнения падения давления через волокнистый слой и сетку. Эти уравнения составили математическую модель процесса асимметричного обезвоживания, которые были численно решены на ЭЦВМ.

Полученная математическая модель обезвоживающей способности формующего "клина" при двухсеточном формовании листовых волокнистых материалов - это описание обобщенного гидродинамического процесса. Практическая пригодность ее не проверена и требует экспериментального уточнения. Но следует отметить достоинство данного подхода к изучению и анализу технологических процессов, так как полученная информация с помощью теоретической модели и вычислительной техники, пусть даже в общих чертах, позволяет с наименьшими затратами средств теоретически обоснованно установить диапазон изменений и функциональцую зависимость основныхтехнологических и конструктивных параметров процесса, что очень ваяно при создании принципиально новых формующих устройств.

Отечественными исследователями Н.Н.Кокушиным и В.П.Черно-крыловым /52/ доказана применимость уравнений Рейнольдса для описания потока массы в "клине" между сетками. В качестве уравнений движения применялись уравнения Рейнольдса для смазочного слоя: ^z^ jt.<75* j df}dp -О.-jtr ' (1.2.23)du dx dyИсследователи теоретически вывели интегрально-дифференциальное уравнение для распределения давления на участках с проницаемыми подвижными стенками: & * (1.2.24)и для участков с непроницаемыми стенками:dtz +а + (1.2.25)Численные методы дают возможность с помощью уравнений (1.2.24) и (1.2.25) определить распределение давления по длине зоны формования. Экспериментальная проверка показала расхождение данных расчета и эксперимента. По сумме давлений в среднем отклонение не превосходило 20*25$, что дает погрешность при расчете обезвоживания не выше 10*12$ /52/.

Из рассмотренных материалов следует, что как у И.Коскуниса (фильтрование описывается приближенным уравнением, которые в каждом частном случае должны уточняться экспериментально), так и у Н.Н.Кокупшна (несоответствие расчетных и экспериментальных данны) допускаются упрощения при теоретических разработках математических моделей процесса обезвоживания в двухсеточной зоне. В то же время предложенные методики исследования свидетельствуют о правильности выработанных направлений, а также о необходимости дальнейшего более детального изучения фильтрационных потоков волокнистых масс в двухсеточной зоне формования.

1.2.4. Процесс прессования листовых материаловПроведенные исследования В.И.Бирюковым /53/ показали, что в процессе реализации технологического процесса прессования листового волокнистого материала система волокно-вода изменяет свои деформационные свойства. Во всем диапазоне протекающего процесса, связанного с изменением влажности листового волокнистого материала, в системе волокно-вода возникают три вида деформации: упругая, вязкая и пластическая, соотношение которых различно и зависит от состояния системы волокно-вода. Исследованиями И.Д.Кугуше-ва, В.И.Бирюкова и другими установлено, что характер развития деформации при заданной нагрузке во времени для образцов волокнистого материала, имеющих сухость 6-26$ /54/ такой же, как и для жидко-текущей массы /53/. Причем следует заметить, при постоянном Т = Со nst (времени деформации) сжимаемость листового воется линейной и не описывается законом 1ука. Деформируемый листовой материал в процессе фильтрации подчиняется уравнению Дарси, модифицированному И.Д.Кухушевым в виде /40/:Увеличение воздействия нагрузки приводит к уплотнению волокнистого материала, которое влияет на интенсивность обезвоживания, а именно, уменьшает рост скорости фильтрации. Уравнениелокнистого материала, т.е. зависимостьне явля(1.2.4)1.2.4 не учитывает изменение деформации во времени, что послужило проведению исследований с целью определения связи между нагрузкой, временем ее приложения и фильтрационно-компрессионными характеристиками волокнистого материала.

Указанная взаимосвязь была установлена В.И.Бирюковым в виде /53/:kcp.PTf<*kZ ' (1.2.26)где: р - усилие прессования волокнистого материала; Т время продолжительности прессования; /Су- коэффициент проницаемости; JW - динамическая проницаемость; О. - коэффициент сжимаемости волокнистой массы; к толщина листа волокнистой массы. В данном случае (1.2.26) характеризует деформацию, как линейную зависимость от времени.

В.Б.Фейгиным и А.В.Аталеановым проведены исследования для описания процессов деформации волокнистой массы при каландировании (сухость полотна 80-90$) /55/. Предложено псевдолинейное* ' *уравнение типа Масквелла, по которому скорость изменения общей деформации имеет следующий вид:Ш6 dt ^ > (I-2-27)где: б - удельное давление на полотно;CL - деформация при удельном давлении бс; соответствующем началу нелинейной деформации; JU,cC - коэффициенты вязкости. Уравнение (1.2.27) описывает изменение деформации листового материала во времени при отсутствии фильтрации.

При наложении условия G-Oonst (давление постоянно),уравнение принимает вид:Jr/^- (1.2.28)Отсюда следует, что при постоянном напряжении скорость деформация линейна.

Такое допущение вполне приемлемо при калавдировании, экспериментальные данные хорошо согласуются с расчетными.

В работе /55/ рассматривается деформация однородного упругого тела, но не учитывается разный характер взаимосвязи параметров в зоне деформации волокнистой структуры полотна и жидкой фазы.

Зона Ш - от максимального гидравлического давления до точки максимальной сухости полотна. За средней линией валов начинается разгрузка сукна, насыщение сукна прекращается, перепад давления обеспечивает отвод воды из полотна, в конце Ш зоны полотно достигает максимальной сухости.

В зоне U снимается нагрузка с полотна, воздух из сукна всасывается в полотно. Часть воды, отжатой из бумаги, остается в виде пленки между обеими ненасыщенными капиллярными структурами сукна и полотна. В конце 1У зоны полотно и сукно разделяются, пленка воды расщепляется между обеими поверхностями, пленка, прилипшая к полотну, впитывается им.

Достигаемая в процессе прессования сухость зависит:- от максимальной сухости полотна в средней зоне прессования, которая зависит от ширины зоны прессования, твердости облицовки и диаметра валов, структуры сукна, фильтрационных свойств полотна, температуры и др.;- от количества воды, лерешедаей обратно из сукна в полотно.

Сухость полотна понижается с увеличением скорости и зависитот сжимаемости волокнистого материала. Можно было бы достичь сухости 50%, если бы устранить обратное всасывание, доходящее до 50$ от количества отжатой воды /56/.

В процессе прессования волокнистый материал подвергается импульсному приложению нагрузки за время 0,0005-0,015 с. Процессы уплотнения и отвода воды протекают мгновенно. Продолжительность этих процессов определяется композицией, сухостью, фальт-рационными свойствами волокнистого материала, характером приложения и величиной нагрузки, структурными свойствами сукон, температурой и др.

Характер нагружения системы волокно-вода при прессовании должен быть таким,чтобы исключить нарушение волокнистой струкптуры.Предельное напряженное состояние полотна из волокнистого материала характеризуется градиентом гидравлического давления, возникающим в полотне при прохождении зоны контакта валов,которое вызывает перемещение воды относительно еолокон. Поток вызывает вязкостное натяжение волокон и напряжение растяжения в полотне. При определенных величинах напряжения происходит дробление полотна. Раздавливание - это результат напряжений сдвига, возникающих в параллельных сечениях /57/.

1.3. Выводы и постановка задачи1. Анализ сведений,содержащихся в отечественной и зарубежной литературе,показал,что работы по повышению технико-экономических показателей оборудования для формования листовых волокнистых материалов проводились в двух направлениях:- совершенствование ранее созданных конструкций формующих устройств и технологических процессов, реализуемых на этих устройствах;- создание принципиально ноеых более эффективных формующих устройств и технологических процессов.

2. Вновь созданные формующие устройства эффективны и экономичны при выработке массовых видов продукции /бумаг и картонов/ и без существенных изменений конструктивных и технологических параметров не могут быть использованы в составе сушильных машин для выработки целлюлозного полотна.

3. Сушильные машины, действующие на предприятиях ЦЕП, достигли предела удельной производительности /37/.

4. Модернизация сушильных машин с использованием обычных узлов /напорный ящик,плоскосеточный стол,пресоовые установки/,кий уровень модернизируемых машин, устанавливаемых в стесненных условиях существующих зданий, низкий, увеличение производительности и экономическая эффективность от их внедрения незначительны или полностью отсутствуют. Назрела необходимость в создании нового малогабаритного, высокоэффективного и экономичного оборудования для сушильных машин по формованию и прессованию целлюлозного полотна.

5. Доказано, что процесс обезвоживания и характер развития деформации во времени одинаков для массы и листового материала с сухостью 6-26$. Деформируемый листовой материал в процессе фильтрации подчиняется уравнению, Дарси, модифицированному И.Д.Кугушевым (см. уравнение 1.2.4).

6. Существуют следующие возможности интенсификации процесса обезвоживания при формовании целлюлозного полотна:- повышение концентрации массы подаваемой на формование полотна;- увеличение перепада давлений, между зоной формования полотна и полостью отвода отфильтрованной воды и ведение процесса формования одновременно на нескольких сеточных поверхностях;- прессование целлюлозного полотна в конечной фазе формования с двухсторонним поперечным отводом отжимаемой воды.

7. Существуют следующие предпосылки повышения технико-экономических показателей оборудования для формования целлюлозного полотна;- снижение удельных норм расхода свежей воды на I т вырабатываемой целлюлозы за счет повышения концентрации массы подаваемой на формование;- снижение удельных норм расхода электроэнергии на I т вырабатываемой целлюлозы за счет устранения стационарно установленных обезвоживающих устройств, сокращения точек приложения Еакуума, сокращения объемов Еода, участвующей в формовании полотна, что сократит энергозатраты на транспортировку этих объемов;- снижение удельных норм расхода тепла на сушцу I т вырабатываемой целлюлозы за счет повышения сухости полотна после прессования;- снижение металлоемкости и сокращение габаритов оборудования по формованию и прессованию целлюлозного полотна, за счет реализации ранее указанных возможностей интенсификации процесса обезвоживания при формовании целлюлозного полотна.

К наиболее предпочтительным вариантам повышения интенсивности процесса обезвоживания и технико-экономических показателей оборудования для формования и прессования целлюлозного полотна следует отнести следующее:- решение проблемы по созданию конструкции массонапускного устройства для формования качественного целлюлозного полотна из массы с высокой концентрацией /до 3%/;- формование целлюлозного полотна производить на жестких круглосеточных поверхностях с ограниченной зоной формования, которые при соответствующем уплотнении позволят создать значительные перепады давлений между зоной формования и полостью отвода отфильтрованной вода без участия вакуума;- формование целлюлозного полотна производить на1 двух жестких форвдующих валах, охваченных двумя бесконечными сетками. Валы установить в горизонтальной плоскости с касанием друг с другом через сетки.Создать возможность прижима между подвижным формующим и стационарно установленным приводным валами;- вакуум использовать только на пересос полотна целлюлозы на сетку для дальнейшей транспортировки к последующей технологической операции.

Цель работы - изучить возможность применения в производстве и исследовать способ, совмещающий процессы формования и прессования целлюлозного полотна в конечной точке зоны формования, образуемой массонапускным устройством и дгумя формующими валами, контактирующими между собой. Исследовать рабочие режимы, разработать методику получения математического описания функционирования устройства для формования и прессования целлюлозного полотна и получить математические модели для использования при исследовании, проектировании и оптимальном управлении на производстве.

Предложить и исследовать конструкцию устройства для формования и прессования целлюлозного полотна повышенной производительности с еысокими технико-экономическими показателями.

Разработать методику расчета оптимальных параметров режима работы устройства, найти оптимальный режим и подтвердить в производственных условиях.

БНВ УЫI е. - •(пзпзВ-. А<ж«|2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПРОЦЕССОВ ПОДАЧИ ВОДОВОЛОКНИСТСИ МАССЫ, ФОРМОВАНИЯ И ПРЕССОВАНИЯ ЛИСТОВЫХ МАТЕРИАЛОВ2.1. Обоснование выбора схемы устройства для формования и прессования целлюлозного полотна и ее анализСогласно выполненному критическому обзору показано, что действующие на предприятиях ЦЕП сушильные машины и папмашины достигли пределов удельной производительности (см.рис.1.1) /37/.

Поэтому возникает необходимость в создании сушильных машин нового поколения. Очевидно, что новое поколение сушильных машин должно учитывать достигнутые достоинства и выявленные недостатки существующих машин.Вместе с этим новые конструкции сушильных машин должны быть более экономически выгодными в сравнении с существующими, для чего следует учесть:- снижение металлоемкости оборудования;- снижение удельных норм расхода воды, тепла и электроэнергии;- снижение объема помещения,занимаемого сушильной машиной;- повышение удельной производительности;- улучшение качества вырабатываемой продукции.

Как показано выше /см.главу I/ устройства с формующими валами обладают многими положительными свойствами по сравнению с плоскосеточными столами и обладают перспективой совершенствования.

Наиболее обладающим перспективой совершенствования технологического процесса, является способ формования полотна на двух формующих валах,предложенный конструкцией "Сеточная часть бумагоделательной машины" авт.св.№370317 /25/.Сущность предложенного способа заключается в том, что формование в обезвоживаниедвух элементарных слоев производится одновременно на двух ваку-ум-формующих валах, охваченных бесконечными сетками,под воздействием Еакуума,создаваемого в камерах этих вэлое. Зона формования создана массонапускным устройством,установленном над вакуум-формующими валами,и сетками, которые сходятся е последней точке зоны формования,так как Еакуум-формующие еэлы установлены с регулируемым зазором между собой. Процесс формования двух элементарных слоев заканчивается в последней точке зоны формования, затем оба слоя соединяются в единое полотно. После соединения слоев полотно обезвоживается за счет натяжения сеток и прижима их к поверхности одного из Еакуум-форвдующих валов,удаляемая ео-да в этой зоне отводится отсасывающими шаберами. Дальнейшее обезвоживание полотна осуществляется на горизонтальном участке сеток посредством продува воздухом в стационарно установленной камере, а затем на гауч-вале, оснащенном вакуумной камерой и прижимным валом.

К недостаткам данного способа и конструкции формующего устройства с учетом выявленных возможностей интенсификации процесса обезвоживания при формовании целлюлозного полотна и предпосылок повышения технико-экономических показателей оборудования /см.параграф 1.3/ следует отнести следующие:- наличие вакуума и стационарно установленных обезвоживающих устройств, что связано с повышенным расходом энергозатрат и сокращением срока службы сеток;- конструкция формующего устройства предназначена только для выработки бумаг и картонов с небольшой массой, это подтверждается описанием технологического процесса и составом оборудования, следовательно,формование полотна производится из массы с концентрацией ! 0,3+0,5$ /аналогия с формованием на вакуум-форадующих валах, так как более высокая концентрация пока не освоена/.

Сухость полотна после устройства не превысит 18$, следовательно просматривается повышенный расход свежей вода, наличие мощного прессового оборудования и потребность значительных цро-изводственных площадей под "мокрую" часть сушильной машины.

С целью совершенствования Еыше описанного способа на предмет повышения технико-экономических показателей, предлагается новый способ формования полотна и представляется в следующем виде ( Конструкция реализующая новый способ защищена а.с. № 566676).

Преимущества нового способа формования:- сократится удельный расход воды на I т вырабатываемой проекции, за счет повышения концентрации массы (1-5-3$), подаваемой на формование;- увеличится сухость вырабатываемого полотна до 30-45$, за счет прессования полотна в конечной точке зоны формования;- сократятся энергозатраты на I т вырабатываемой продукции, за счет устранения вакуума в процессе формования (более рационально будет использоваться мощность смесительного насоса и отпадут энергозатраты на создание вакуума и преодоление сил трения вакуумных камер о рубашки валов) и стационарно установленных обезвоживающих устройств, сокращения объемов воды при формовании;- вследствие вышеуказанных преимуществ, сократятся производственные площади, занимаемые "мокрой" частью машин (отпадает необходимость в наличии мощной прессовой части из-за высокой сухости полотна), снизится металлоемкость оборудования.

Новый способ формования конструктивно можно реализовать следующим образом:- два жестких перфорированных формующих вала установить параллельно и обеспечить им вращение навстречу друг другу;- оба формующих вала охвачены индивидуальными бесконечными сетками, один вал установлен стационарно, второй перемещается иоснащен механизмом прижима, с целью обеспечения усилия прессования между формующими валами;- формующие валы установлены в ванну, которая оснащена уплотнением, с целью изоляции зоны формования от полостей отвода оборотной воды;- ванна может быть выполнена в прямоточном или противоточ-ном исполнении;- герметичность в месте выхода слоя обеспечивается усилием прижима формующих валов друг к друзу, что обеспечит прессование полотна в конечной точке зоны формования;- для съема полотна с сеток, между которыми оно транспортируется после прессования, в нижнюю сетку установить отсасывающий вал типа гауча, а в верхнюю прижимной вал.

Подробное описание конструкции будет изложено в следующем разделе.

Создание конструкции устройства позволит совместить в одном компактном узле несколько операций, которые в существующих сушильных машинах производятся раздельно в особо приспособленных для этого частях:- подача массы в зоцу формования с переливом под высоким давлением;- формование двух волокнистых слоев одновременно на двух сетках и соединение их в конце зоны формования в единое полотно;- совместить процессы формования и прессования полотна в конце зоны формования и прессовать его до предельно возможной сухости.

Совмещение операций позволит:- сократить габариты "мокрой" части сушильных малин в сравнении с действующими схемами;- снизить металлоемкость оборудования "мокрой" части;- снизить удельные нормы расхода воды, пара и электроэнергии за счет повышения концентрации массы, сухости вырабатываемого полотна, сокращения вакуумного оборудования, узлов трения и масс вращающихся частей;- увеличить удельную производительность вследствие ускорения фильтрации при образовании волокнистого слоя;- повысить массу квадратного метра полотна;- как следствие вышеуказанных преимуществ, снизить удельную металлоемкость и энергоемкость.

К системе уравнений (2.2.1) с добавлением уравнения неразрывности:дх X ду dz X. ' (2.2.2)О.А. Терентьевым подучена, система уравнений(4 уравнения) для решения частных задач по расчету поля скоростей и давлений в. потоке массы для случаев, где удобно использовать прямоугольную систем координат /62/.

Задача о фильтрации воды с переменным отлагающимся слоем и постоянным напором рассмотрена И.Д.Дугушевым /63/ путем решения следующих дифференциальных уравнений:3t ди, > dc^^dkdh^, (2.2.4)a dy d<j}*1(2.2.5)3f L к Iе k *где:Следует добавить, что несколько в ином плане эта задача решается Г.М.Богомолом /64/. Исходные вопросы о прессовании волокнистых суспензий рассматриваются И.Д.Кугушевым /63/ и. Н.Е.Новиковым /65/ на основе решения следующих дифференциальных уравнений:уравнения неразрывности 2уу\ ди di ду(2.2.6)Si ду 'и уравнения Дарси-ГерсевановаQH (2.2.7)Ц. = -fcгде:М,Vi - доли жидкой и твердой фазы; ЦVj - скорость жидкой и твердой фазы; 6 - коэффициент пористости; К - коэффициент фильтрации.- 51 С более общих позиций проблема течения и обезвоживания водоволокнистой массы рассмотрена в докторской диссертации О.К.Федорова ("Проблемы моделирования течений волокнистых суспензий в МА ЦЕП", Ленинград, 1980г.). На основе представлений механики пористых сред показано, что определяющими при работе оборудования ЦЕЛ являются два режима движения волокнистой массы: высокоскоростное течение как реологической сплошной среды и низкоскоростное течение, представляющее процесс фильтрации жидкости через волокнистую пористую среду. Первый режим характеризуется переменным коэффициентом вязкости среды, учитывающим наличие турбулентных цульсаций, а второй переменным коэффициентом фильтрации (обобщенный закон Дарси).

2.3. Обоснование методики анализа процессов протекающих в устройствеДля решения задачи - разработать математическое описание рабочего процесса устройства дшя формования и прессования целлюлозного полотна необходимо совместное решение всех дифференциальных уравнений (2.2.1 + 2.2.7). Сложность решения такой задачи о бу славлива е т ся:- большим числом дифференциальных уравнений;- невозможностью решениях их в явном виде;- наличием переменных коэффициентов (коэффициент вязкости и коэффициент фильтрации);- необходимостью учитывать, при решении всей системе, уравнения балансов. воды. и. волокна по зажну тым цепям с обратной сеязью (см.рис. 3.4.2.).

Следовательно остается только метод численного интегрирования. Учитывая громоздкость указанного метода, считаю необходимым использовать для исследования известный в топологии способ-статистический метод моделирования.- 52 2.4. Моделирование технологических процессовСложность технологической топологии современных создаваемых и действующих технологических систем (ТС) характеризуется многомерностью их как по числу составляющих элементов, так и по числу выполняемых функций, еысокой степенью взаимозаменяемости и параметрического взаимовлияния элементов. Применение топологического метода анализа ТС может установить функциональную связь между технологической топологией и количественными характеристиками функционирования системы. Используя топологический метод анализа, можно разработать алгоритмы расчета на ЭЦВМ многомерных математических моделей ТС, Еыбрать оптимальную стратегию анализа функционирования и оптимизации сложных систем. Топологический метод анализа ТС осноеэн на рассмотрении системы математических моделей. Применение топологических моделей позволяет большой объем информации о сложной ТС представить в компактной и наглядной форме, которая дает возможность составить качественное представление об определенных свойствах исследуемого объекта /58-60/. Каждую ТС можно представить в виде потокового графа, гомоморфного изучаемой системе и являющегося некоторой топологической моделью в виде физических потоков данной системы. Потоковые графы строятся только для установившихся технологических режимов ТС и подразделяются на 3 типа: материальные, тепловые (энергетические) и параметрические /60/. Уравнения математических моделей и характеристики функционирования изучаемой ТС можно получить путем анализа топологических свойств структурных графов. Анализ функционирования ТС, для которой известны математические модели отдельных элементов и технологическая топология, состоит е. расчете полной математической модели для определения параметров еы-ходных технологических потокое при определенных заданных условиях и параметрах входных потокое системы.

Моделированием называется процесс сравнения модели с явлением и определением ее адекватности /58-59/.

В процессе моделирования изучаемого объекта выходная величина зависит от одного или нескольких факторов )LftX^fX^} „., Хн,; которые обычно называют входными или контролируемыми переменными. В качестве входных переменных могут быть технологические параметры, влияющие на технологический процесс, а еыходными - показатели качества готовой продукции. Так как результаты наблюдений -величины случайные, то в большинстве случаев имеет смысл говорить о связи средних значений выходных величин с контролируемыми параметрами. Цусть эта связь может быть описана некоторой функцией /61/: M(^Xj)Xl).)(K)=}(Xi,X2t.Xb), где: Хн) - среднее значение выходной величины прификсированном значении координат вектора X.

В этом случае задача математического описания заключается в определении неизвестной функции /62/.

3. ЭКСПЕИШЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ3.1. Методика испытаний и характеристика используемых материаловИспытания проводились с целлюлозной массой производственного потока в условиях максимально приближенных к производственным условиям:.

3.2. Полупромышленная установка УЭ-194 и принцип ее работы- Полупромышленная установка для изготовления полотна. целлюлозы из волокнистой массы (рис.3.4., 3.5) создана по ав.св. № 506676 с использованием ав.св. № 417565 /66-67/. Полупромышленная установка предназначена для проведенияэкспериментально-исследовательских работ по изучению и освоению нового технологического процесса, определению и отработке оптимальных конструктивных и технологических параметров для создания опытно-промышленного образца устройства для формования и прессования целлюлозного полотна на двух форщющих валах /68/. Установка УЭ-194 была изготовлена опытным заводом ПО "Калининградбум-маш" и смонтирована на территории ЦБЗ-2 ПО "Калининградбумпром", где создана научно-производственная база ПО "Калининградбуммаш".

Установка УЭ-194 (см. рис. 3.6) включает в себя два горизонтально расположенных формующих вала 2, установленных в корпусе массонапускного устройства I. Герметизация формующих валов осуществляется системой уплотнения, состоящей из торцевого уплотнения и уплотнения вдоль образующей цилиндра формующего вала. Торцевое уплотнение состоит из резиновой трубки и фторопластового шнура, установленных в пазах стенок корпуса. В резиновую трубку подается сжатый воздух, который прижимает фторопластовый шцур к торцу формующего вала.

Уплотнение вдоль образующей цилиндра формующего вала осуществляется набором резиновых полос. Оба формующих вала охвачены бесконечными сетками 4 и 5, оснащенными двумя сетконатяжками-правками 7 и спрысками 8 для промывки сеток. Предусмотрено перемещение одного формующего вала и его прижим к стационарно установленному ведущему с помощью пневмоцилиндров. Нижней сеткой охватывается гауч-вал 6, который служит для пересоса на нижнюю сетку готового полотна, гауч-вал оснащен прижимным валом 9.

Установка имеет две приводных точки (формующий вал и гауч-вап), расположенных в одной бесконечной сетке (нижней).

Масса концентрацией 1*3$ подается под давлением в массонапускное устройство через йонические потокораспределители с рециркуляцией массы. Рециркуляция массы регулирует скорость и давление в потоке массы по ширине массонапускного устройства.

Под действием избыточного давления в массонапускном устройстве вода через сетки и перфорацию рубашек формующих валов проходит вцутрь валов и через торцы сливается в карманы для оборотной воды. На сеточных поверхностях формующих валов образуются два элементарных слоя полотна. При вращении формующих цилиндров оба элементарных слоя соединяются и спрессовываются в единое полотно между валами (линейное давление 49 кН/м и выше) в конечной точке зоны формования. В конечной фазе процессы формования и прессования совмещаются, получается однородное калиброванное полотно целлюлозы с высокой сухостью (30+45$).

Виды и марки вырабатываемой целлюлозы на установке УЭ-194:- целлюлоза беленая сульфитная по ГОСТ 3914-74 марок АК-П, A-I, А-П, Б-1 и Б-П;- целлюлоза небеленая сульфитная по ГОСТ 6501-73 марок Ж-5 и Ж-5-2с. Вырабатываемая целлюлоза используется потребителями для производства следующих видов бумаг:- целлюлоза марки АК-П - высокопрочная, используется для изготовления различных видов бумаги;- целлюлоза марки A-I используется для бумаги печатной высокозольной, типографской тонкой, основы для светочувствительной;- целлюлоза марки A-II используется для бумаги печатной,ленты бумажной перфорированной, писчей, тетрадной, чертежной рисовальной ;- целлюлоза марки Б-I используется для бумаги тетрадной, писчей, чертежной, рисовальной и обложечной;- целлюлоза марки Б-П используется для бумаги упаковочной специальной, писчей цветной и покровных слоев картона.

Указанные целлюлозы охватывают большой ассортимент и проведенные исследования позволят распространить результаты,с небольшой корректировкой,на другие марки,в частности на сульфатные.

Технические показатели вырабатываемых листовых целлюлоз представлены в таблицах 3.1 и 3.2.

3.2.3. Характеристика производственной водыПри выработке целлюлозного полотна использовалась производственная вода,показатели которой представлены таблицей 3.33.3. Средства регулирования и контроляДля осуществления технологического контроля параметров,автоматического регулирования концентрации массы и управления электродвигателями нерегулируемого электропривода,полупромышленная установка УЗ-194 оснащена аппаратурой контроля и управления,расположенной на щите КИЛиА.Для контроля применены контрольно-измерительные приборы,серийно выпускаемые отечественными приборостроительными заводами.Измерение давления свежей и оборотной воды и давления в массопроводах и зоне формования производится техническими манометрами общего назначения, установленными по месту непосредственно на трубопроводах.Манометры соединены через V - образную трубку, которая перед измерением должна заполняться свежей вод ой. Давление в зоне формования помимо местного контроля имеет дистанционный,на щите КИША. По месту расположен сильфонный манометр, пневматический сигнал с которогоТаблица 3.1. Технические показатели вырабатываемых листовых целлюлоз№НаименованиеМарка целлюлозыпп показателя АК-П A-I А-П Б-1 Б-П

Заключение диссертации по теме «Машины и оборудование целлюлозно-бумажных производств», Николаев, Адольф Леонидович

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Предложен и исследован способ,совмещающий формование и прессование целлюлозного полотна в конечной точке зоны формования, образуемой массонацускным устройством и двумя формующими валами, контактирующими между собой.

2. Исследованы- рабочие режимы и разработана методика получения математического.описания функционирования созданного устройства формования, и прессования целлюлозного полотна, получены математические модели для использования при проектировании и оптимальном управлении устройствами, на производстве.

3. Разработана конструкция устройства для формования и прессования целлюлозного полотна,которое позволяет проводить модернизацию или замену действующих сушильных машин на предприятиях ЦШ с увеличением их производительности в 1,3*2,5 раза на тех же производственных площадях.

4. Найден оптимальный режим работы устройства, который испытан и подтвержден в производственных условиях.

5. Доказано, что разработанное устройство обеспечит сокращение удельных норм расхода воды в 1,5*2 рааа, пара на 15*20$, электроэнергии на 10*15$ и снижение металлоемкости оборудования, используемого в "мокрой" части сушильных машин, в 1,5*2 раза.

6. Результаты исследований внедрены в производство в Калининградском филиале ЩШИбуммаша, что выразилось в разработке технической документации на промышленный образец устройства ДФЦ-1/, которая передана и принята заказчиком - ПО "Калининградбумпром" к производству. Экономический эффект составит 160 тыс.руб. в год.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Николаев, Адольф Леонидович, 1982 год

1. Материалы ХХУ1 съезда КПСС. Изд. Политическая литера тура, М., 1981, 102-129.

2. Иванов С.Н. Технология бумаги. Изд. Лесная промышленность,М., 1970, 323-387.

3. Кугушев И.Д. Теория процессов отлива и обезвоживания бумажной массы. Изд. Лесная промышленность, М., 1967, 9-223

4. Чичаев В;А. и др. Оборудование целлюлозно-бумажного производства, том II. Изд. Лесная промышленность, М., 1981, 4-10, 80-88

5. Эйдлин И.Я. Бумагоделательные и отделочные машины. Изд. Лесная промышленность, М., 1970, 158-234

6. Богомол Г.М., Спиридонов В.А. Современные способы формования многослойного картона ( обзор). Бумага и целлюлоза, М., 1975

7. Лапинский И. Картоноделательные машины. Изд. Лесная промышленность, 1966, 11-67

8. Dyck A.W.J. Focus on formation.- "American Paper Industry", 1969, 51, J§ 5, 16-18, 23-24

9. Weis M.G. Escher Wyss Former Progress Report.- "Paper Trade Journal", 1972, 1,' 7, 27-28

10. Biorustad P. The Escher Wyss Former.- "Paper Technology", 1972, A* 8 , 278-280

11. Williams G.V. Multi-Former Progress Report.- "Pulp and Paper Magazine of Canada", 1972, vol. 3, $ 6, 45-48

12. Over ten years of research to produce to-day's Multi-Former wet end.- "Canadian Pulp and Paper Industry",1974, 27, JS 8, 38-39

13. Cherbit M. Les Manchester multi-formers.- "Rev.ATIP",1974, 28, JS 9, 427-431

14. Evans J.C.W. Continental Can's new coated board mill in Toronto runs on recycled fiber.- "Pulp and Paper Int.",1975, Ш 9, 60-62

15. Manchester machinefs new multi-former.- "South. Pulpand Paper Manuf.", 1973^ 36, ,!5 8, 34

16. The Up-Former for multi-ply grades.- "Pulp and Paper Int.",1975, 17, JS 5, 51

17. Горский Г.М., Белогуров П.Ф. Новые способы формования бумаги и картона за рубежом и эффективность их применения на предприятиях целлюлозно-бумажной промышленности БССР. БНИИНТИ и ТЭИ Госплана БССР, Минск, 1976

18. Лапипский И. Картоноделателыше машины. Изд. Лесная промышленность, 1966, 77-80

19. Grossman U. Formers a cylinder.- "Papeterie", 1975, 97, J23, I26-I3I

20. Самамура йосио. Ishikawajima-Harima,Eng.Hev., 1973, 13, !лв, 770-775

21. Pfaler I. von. The Tampella Vacuum-Former and Arcu-Forma Developments and Operating Results.- "Paper Technology",1972, 13, M, 268-272

22. Liuttu P.,Perol I. L'evolution dans l'etude de formers

23. On-Top Former et Arcu-Forma.- "Rev.ATIP", 1974, 28, 441-448

24. Evans John C.W. Two new board forming devices.- "Pulpand Paper Int.", 1975, 17, 127, 27-29

25. Nykopp E.A. Duplex Arcu-Forma another new former for multiply board.- "Pulp and Paper Int.", 1975 $ j

26. Смирнов К.А., Кокушин II.И., Викторов М.Т. Сеточная часть бумагоделательной машины. Авт. св. ^370317. "Открытия. Изобретения. Промышленные образцы. Товарные знаки", II, 1973, 95

27. Кокушин Н.Н., Смирнов К.А., Викторов М.Т. Сеточная часть бумагоделательной машины. Авт.св. Ш 367208 "Открытия. Изобретения. Промышленные образцы. Товарные знаки", 8, 1973, 84

28. Лапинский И. Картоноделательные машины. Изд. Лесная промышленность, 1966, 214-216

29. Attwood B.W. Inverform developments for multi-ply operation.

30. Paper Technology", 1972, 13, i,!4, 253-258

31. McCormic M.I. Heavy Weight Multi-Ply Board Formers.- "Paper Technology", 1972, 13, Й2, 259-264

32. Instus E.I. More twin-wire paper machines in our future.-"Pulp and Paper", 1973, 47, 14, 45-47

33. Van Derver P.D. Twin-wire former makes new sprint at Canada state from 100$ recycled fiber.- "Pulp and Paper",1975, 33-36

34. Italian mill turns to twin-wire machines for rotogravure sheet.- "Pulp and Paper", 1973 , 47, MI, 94-95

35. Robbi E. Une nouvelle methode de formation de la feuille le papriformer.- "Rev.ATIP", 1974 , 28, J39, 449-45834. stenberg G. Neuer papriformer.- "Wochenbl. Papierfabr.", 1973, 101, JIII-I2, 411, 413

36. Twin-Wire Forming Revolution Placing New Demands on Plastic Wire Design.- "Paper Trade J.", 1975, 159, J324, 48-53

37. Каменев А.Ф., Кугушев И.Д. и др. Развитие параметров бумагоделательных машин. Изд. Лесная промышленность, М., 1981, 144-145

38. KyiymeB И.Д. Теория процессов отлива и обезвоживания бумажной массы. Изд. Лесная промышленность, 1967, 3-8

39. Тольский Г.А. Формование элементарного слоя на сеточном цилиндре. Бумажная промышленность, 1955, №5, 10-13

40. Кугушев И.Д., Морозова Ю.Г. Фильтрация воды через слой бумажной массы, бумажная промышленность, 1957, №5, II-I2

41. Кугушев И.Д. Теория процессов отлива и обезвоживания бумажной массы. Изд. Лесная промышленность, 1967, 9-19

42. Лапинский И. Картоноделательные машины. Изд. Лесная промышленность, 1966, 12-16

43. Родин В.А. Процессы получения волокнистого слоя на сеточном цилиндре. Бумага и целлюлоза, М., 1970, 7-8

44. Куприянов А.И., Тольский Г.А. Сопротивление фильтрации барабанного фильтра. Известия вузов СССР, Лесной журнал,1968, №5

45. Тольский Г.А., Потапова С.С. Сопротивление фильтрации элементарного слоя. Химическая переработка древесины, 1966, №16, 5-6

46. Тольский Г.А. Выбор системы ванны сеточного цилиндра. Бумажная промышленность, 1968, №11, 4-6

47. Тольский Г.А. Влияние различных факторов на свойства картона. ЦНИИТЭИлеспром, М., 1965

48. Тольский Г.А., Бурба П.К. Как повысить скорость сеточного цилиндра. Бумажная промышленность, 1968, М, 4-5

49. Mardon I.,Monahan K.E. . "Norsk Skogindustri", 1955^ 20, №10, 390-401

50. Meyer H. "Tappi54"> 1971, 1426-1450

51. Koskunies I. "Paperi ju Pun", 1972, Ma, 137-146

52. Кокушин H.H., Чернокрылов В.П. Исследование течения бумажной массы между двумя сетками. Машины и оборудование целлюлозно-бумажных производств. Межвузовский сборник научных трудов, выпуск 1У, 1976, 3-8

53. Бирюков В.И. Исследование условий моделирования процесса листообразования. Сб. трудов СвердНИИЦдрев, М., Лесная промышленность, 1967, М, 3-21

54. Ершов В.А. Исследование устойчивости бумажного полотна к воздействию фильтрационных потоков при мокром прессовании (Кандидатская диссертация) ЛТА им. С.М.Кирова, 1972

55. Отчет ЦНИИбуммаша по теме 42-75 "Исследование высокоинтенсивного t каландрирования бумаги при минимальном числе захватов", 1976

56. Schmidt S. Quelques notions nouvelles concernat la presse humide.- "Pap.,carton et cell.", I970> i9> I04-II2, 2,4,6

57. Новиков H.E. Прессование бумажного полотна. Изд. Лесная промышленность, М., 1972, 6-14

58. Кафаров В.В., Перов В.Л., Мешалкин В.П. Принципы математического моделирования химико-технологических систем. Изд. Химия, М., 1974, 11-36

59. Кафаров В.В., Перов В.Л., Мешалкин В.П. Принципы математического моделирования химико-технологических систем. Изд. Химия, М., 1974, I14-162

60. Кафаров В.В. Методы кибернетики в химии и химической технологии. Изд. Химия, М., 1971, 9-21

61. Зак Ю.А., Рейдман P.M., Тувинский А.А. Методы оптимизация и применение их в целлюлозно-бумажной промышленности. Изд. Химия, 1973, 3-15

62. Терентьев О.А. Гидродинамика волокнистых суспензий. Конспект лекций, часть П, ЛТИ ЦБП, 1974, 41-54

63. Кугушев И.Д. Теория процессов отлива и обезвоживания бумажной массы. Изд. Лесная промышленность, 1967, I57-I7I

64. Богомол Г.М. Формование многослойного картона. Изд. Лесная промышленность, 1982, 31-84

65. Новиков Н.Е. Прессование бумажного полотна. Изд. лесная промышленность, М., 1972, 34-38

66. Николаев А.Л., Войтюк Г.М., Севбо Ю.В., Кутейников А.Ф. Устройство для изготовления полотна из волокнистой массы. Авт. св. СССР №506676. Открытия, Изобретения. Промышленные образцы. Товарные знаки, 10, 1976

67. Николаев АЛ., Ноздрачев Ф.И. Напорный ящик бумагоделательной машины. Авт. св. СССР №417565. Открытия. Изобретения, Промышленные образцы. Товарные знаки. 8, 1974, 94

68. Николаев А.Л., Сычев С.И. Новая установка для формования целлюлозного полотна. Химическое и нефтяное машиностроение, №1, 1977, 44

69. Долгалева А.А. Методы контроля сульфит-целлюлозного производства. Изд. Лесная промышленность, 1971, 219-220

70. Долгалева А.А. Методы контроля сульфит-целлюлозного производства. Изд. Лесная промышленность, 1971, 192-193

71. Бродский В.З. Многофакторные регулярные планы. Изд. Московского университета, 1972, 16-27

72. Пен Р.З., Менчер Э.М. Статистические методы в целлюлозно-бумажном производстве. Изд. Лесная промышленность, М., 1973, 4-13

73. Николаев А.Л., Колесников В.Л. Получение непрерывного целлю-' лозного полотна. Химическое и нефтяное машиностроение, ЖП, 1981, 19-20

74. Гаусс К.Ф. Труды по теории чисел. Изд. Академии наук СССР, М., 1959, 37-75

75. Сивухин Д.В. Общий курс физики, том I. Изд. Наука, М., 1974, 123-124

76. Николаев А.Л., Колесников В.Л. Исследование технологической системы установки формования и прессования целлюлозного полотна из волокнистой массы. ВИНИТИ "Депонированные рукописи", 1983, 164, 123

77. Николаев А.Л., Зайцева Г.В. Экспериментальная машина для производства многослойных видов бумаги. Бумажная промышленность, 1982, М, 30

78. Эйдлин И.Я. Бумагоделательные и отделочные машины. Изд. Лесная промышленность. М., 1970, 2971. Утверждаю1. Главный инженер1. ПО "Калининградбумпром"1. В.С.Боев198 г.

79. ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАКЛЮЧЕНИЕ О ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТИ ПРОВБЩЕНИЯ

80. МОДЕРНИЗАЦИИ СУШИЛЬНОМ МАШИНЫ Ш КАЛИНИНГРАДСКОГО

81. ЦБЗ-2 С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ УСТРОЙСТВА УФЦ-11. ВВЕДЕНИЕ

82. Техническое заключение дает характеристику действующей сушильной машины и включает вариант модернизации ее с технико-экономическим обоснованием.

83. Основной целью разработки технического заключения является определение оптимального варианта модернизации сушильной машины с увеличением производительности ее до 200 т/сут. по выработке целлюлозы сульфитной беленой марок A-I, А-П, Б-I, Б-П.

84. ОПИСАНИЕ ДЕЙСТВУЮЩЕЙ СУШИЛЬНОЙ МАШИНЫ №2

85. Сушильная машина J&2 в течение 1963-1975 гг. несколько раз подвергалась реконструкции.

86. Расположение машины одноэтажное с левым приводом.

87. Сеточная часть машины состоит из напорного ящика открытого типа, выполненного из нержавеющей стали и плоекосеточного стола. Длина сеточного стола Им.

88. В состав регистровой части входят 30 обрезиненных регистровых валиков диаметром 101 мм. Валики установлены на подщшпниках качения.

89. В конце сеточного стола установлено шесть отсасывающих ящиков.

90. Крышки отсасывающих ящиков деревянные, двух последних -облицованы текстолитом.

91. Сеточный стол снабжен тремя сетковедущими валиками, двумя сетконатяжками и сеткоправкой.

92. Сеткоправка и сетконатяжка ручные.

93. Гауч-вал отсасывающий, ячейкового типа, диаметром 800 мм,имеет два прижимных валика.

94. Один из прижимных валиков диаметром 350 мм, бронзовый, второй диаметром 500 мм чугунный обрезиненный с пневмоприжимом.

95. Разрежение в отсасывающем гауч-вале составляет О,045.О,05 МПа (0,45.0,5 кгс/см2)

96. Передача полотна целлюлозы с сеточной части на прессовую ручная.

97. Оборудование сеточного стола морально и физически устарело, недостаточно эффективно, не в состоянии обеспечить увеличение производительности машины до 200 т/сут. по выпуску целлюлозы сульфитной беленой марок A-I, А-П, Б-I, Б-П.

98. Прессовая часть машины состоит из трех прессов.

99. Первый пресс отсасывающий камерного типа. Нижний вал первого пресса бронзовый диаметром 715 мм, верхний вал чугунный обрезиненный диаметром 650 мм.

100. Разрежение в вале отсасывающем составляет 0,06.О,065 МПа (О,6.О,65 кгс/см2).

101. Линейное давление между валами первого пресса 25 кгс/см.

102. Сукно первого пресса оснащено трубчатой сукномойкой.

103. Второй пресс повышенного давления с линейным давлением 80.90 кгс/см.

104. Верхний вал гранитный, нижний чугунный обрезиненный. Валы диаметром 650 мм.

105. Третий пресс высокого давления с линейным давлением 150 кгс/см.

106. Валы из нержавеющей стали диаметром 700 мм, верхний вал -гладкий, нижний имеет нарезку с шагом 3 мм и глубиной 1,2 мм.

107. Прижим верхних валов к нижним осуществляется с помощью пневмоцилиндров мембранного типа.

108. Сукноправки и сукнонатяжки, установленные на первом и втором прессах, ручные.

109. Перед третьим прессом установлено три подогревательных цилиндра, диаметром 1250 мм, подогрев полотна целлюлозы на которых улучшает обезвоживание на последнем прессе.

110. Для заправки полотна на подогревательные цилиндры установлено два заправочных валика.

111. Сухость полотна целлюлозы после прессовой части 43%.

112. Сушильная часть машины состоит из 56 сушильных цилиндров диаметром 1250 мм, расположенных в два яруса.

113. Количество групп сушильных цилиндров по приводу пять, из них две группы - по 10 цилиндров, остальные - 12 цилиндров.

114. Для увеличения угла охвата сушильных цилиндров полотном целлюлозы, а также для удобства заправки его в сушильной части установлены петлевые валики.

115. Все сушильные цилиндры и валики установлены на подшипниках качения.

116. Для разрезания полотна целлюлозы на листы определенногоформата после сушильной части машины установлены продольно- и поперечно-резательные устройства.

117. Нарезанные листы транспортером подаются к прессу, упаковываются и поступают на склад.

118. Привод машины однодвигательный, клиноременный с долевой трансмиссией на двенадцать приводных точек.

119. Электродвигатель постоянного тока П-102 мощностью 75 кВт и числом оборотов в минуту 1000.

120. Каждая приводная точка имеет редукторную установку и устройство для натяжения клиновых ремней.

121. Привод машины морально устарел, неудобен и опасен в обслуживании, ввиду наличия трашмиссии потребляет больше мощности, по мощности не обеспечит работу сушильной машины по выработке 145 т/сут. целлюлозы сульфитной беленой.

122. Расчетная часовая производительность сушильной машиный-п -- 115000 = 4940 кг/час24 • Кэ 24 • 0,97

123. Рабочая скорость сушильной машины1. УГ00бБ'а=-^-- 42,2 м/мин6 0,06*2,6*75044. Площадь сеточного стола2,6 • II = 28,6м'