ВВЕДЕНИЕ 14
1. Обзор литературы 16
1.1 Характеристика и строение хвойной древесины 16
1.2 Физические свойства хвойной древесины 18
1.3 Биомасса, виды, достоинства, биоэнергетика 22
1.4 Анализ энергоэффективности использования биомассы 26
1.5 Сушка древесины и виды сушильных камер 28
1.6 Математическое моделирование процессов
33
тепломассопереноса при сушке древесины
1.7 Современное состояние городских лесов города Томска 35
1.8 Теория планирования инженерно - физического эксперимента 36
1.9 Выводы по обзору литературы 37
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ МАССОВОЙ
СКОРОСТИ ИСПАРЕНИЯ ИЗ ХВОЙНОЙ БИОМАССЫ 38
2.1 Описание экспериментальной установки 39
2.2 Образцы для проведения эксперимента 40
2.3 Методика эксперимента 44
3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 45
3.1 Результаты расчета парциального давления 45
3.2 Результаты погрешностей измерений 50
3.3 Результаты расчета коэффициента аккомодации 55
4. АНАЛИЗ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ 55
4.1 Анализ зависимости скорости испарения от времени 58
4.1.1 Теоретическая кривая скорости испарения 60
4.1.2 Экспериментальная кривая скорости испарения 61
4.2 Зависимость скорости испарения от температуры 62
5. СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ 64
5.1 Анализ вредных факторов проектируемой производственной среды
5.2 Анализ опасных факторов проектируемой производственной среды
5.3 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности
5.4 Выводы
6. ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ 79
6.1 Определение перечня работ и оценка времени на их 7 9 выполнение
6.2 Смета затрат на разработку проекта 82
6.3 Оценка научно-технической результативности научно- 85 исследовательской работы
6.4 Выводы 87
Объектом исследования является хвойная биомасса четырех сортов древесины, ее свойства и параметры.
Цель работы - экспериментальное исследование теплофизических свойств хвойной биомассы на процесс сушки, а также нахождение скорости испарения жидкости из хвойной биомассы, расчет коэффициента аккомодации и парциального давления, которые позволяют оценить параметры, влияющие на процесс испарения жидкости при сушке биомассы.
В результате эксперимента получены результаты изменения массовой скорости испарения, коэффициента аккомодации и парциального давления для хвойных пород древесины. Получены зависимости массовой скорости испарения от температуры и от времени сушки.
Область применения: энергетика, лесная промышленность (сушка древесины).
Во всем мире сейчас возрастает интерес к биотопливным ресурсам.
C кaждым годом в России всё более остро встают вопросы энергосбережения, эффективного использования ресурсов, утилизации отходов. Объемы и разнообразие отходов увеличиваются быстрыми темпами, ввиду развития промышленности и ростом потребления энергии. Поэтому задача эффективной утилизации отходов является актуальной [1].
В результате обработки древесины и лесозаготовок появляется большое количество отходов. Их использование пока минимально. Поскольку лесосечные отходы практически не применяются, их утилизация связана с большими финансовыми затратами. В качестве выхода из сложившейся ситуации предлагается переход на использование возобновляемых источников энергии. Одним из таких источников является растительное сырье, в частности древесина [2].
Органическая составляющая отходов представляет собой постоянно возобновляемый источник энергии, который может быть использован для выработки как тепловой, так и электрической энергии.
На сегодняшний день большинство развитых стран стремятся развивать альтернативную энергетику, поскольку классические источники энергии являются исчерпаемыми. Биоэнергетика имеет больше преимуществ, так как в качестве исходного материала используется биомасса, расходы на получение которой минимальны [3].
Но использование древесной биомассы в энергетике осложнено из-за большого, как правило, влагосодержания древесины. Процессы сушки древесины длительны и энергозатратны. Поэтому анализ закономерностей процессов влагоудаления является одной из основных задач, решение которых необходимо при разработке технологий сжигания древесной биомассы в топках паровых и водогрейных котлов.
Древесные отходы являются хорошим топливом, имеющим высокую теплотворную способность. Главным достоинством этого топлива является его экологическая безопасность, так как при его сгорании образуется минимальное количество золы и вредных веществ [4]. При естественном разложении древесины в атмосферу выделяется то же количество углекислого газа, как при ее сгорании [5].
Поэтому целью работы является экспериментальное изучение процессов влагоудаления из образцов древесины хвойных пород и определение численных значений характеристик процесса сушки.
Задачами исследования: является
1. Аналитический обзор литературы по выбранной тематике;
2. Выбор методики эксперимента;
3. Подготовка экспериментальной установки и образцов исследуемой биомассы;
4. Проведение эксперимента;
5. Анализ результатов;
6. Формулировка выводов.
Определены этапы и трудоемкость работы, составлен линейный график работ на основе рассчитанного для студента и научного руководителя времени ТКД. Рассчитана смета затрат на научное исследование, таким образом, расходы на научно-исследовательскую работу составили C =75883 руб.
В настоящее время не существует экспериментальных исследований скорости испарения влаги из биомассы, следовательно, нет сопоставленных теоретических и практических сведений. Исходя из этого, исследование процесса сушки хвойной биомассы является актуальной задачей. В результате проведенных экспериментальных исследований получены зависимости массовой скорости испарения от температуры жидкости, массовой скорости испарения от времени испарения, коэффициента аккомодации от температуры и коэффициента аккомодации от массовой скорости испарения.
В ходе оценки научной результативности НИР был получен коэффициент научной результативности Кнр=0,86, а также был рассчитан коэффициент научно - технической результативности Кнтр=0,52, что показывает высокую результативность проведенной научноисследовательской работы.
