Какую позу выбрать и как долго лежать после зачатия?

Многие пары, живущие в браке, мечтают о пополнении семьи. У одних это происходит быстро, а другим никак не получается зачать такого долгожданного малыша. В отчаянии они часто впадают в крайности. После этого совершают огромное количество ошибок, в результате которых теряются последние надежды стать родителями.

Помните, безуспешные попытки зачатия еще не означают, что это невозможно в принципе. Надо всего лишь понять, что не так, исправить это, а после – попробовать еще раз.

Лучшая поза

Природа позаботилась о том, чтобы зачатие произошло независимо от позы сношения. У многих пар так и происходит, но не у всех. Существуют и такие, которым долго не удается совершить процесс оплодотворения.

Тогда нужно прибегнуть к маленьким хитростям. Не забывайте, что наивысшая вероятность забеременеть приходится на предовуляционный период и первый день овуляции. Чтобы помочь сперматозоидам добраться до яйцеклетки, надо заниматься любовью в такой позиции, при которой сперма не сможет вытечь из влагалища. К таковым относятся позы:

• Мужчина сзади (доги-стайл).
• Лежа на боку (ложки).
• Женщина лежит на спине, мужчина сверху (миссионерская).

Эти позы заключаются в тесном контакте партнеров, при котором сперматозоиды быстрее достигают пункта назначения. При этом риски того, что сперма, после полового акта, вытечет из влагалища, приближены к нулю.

Подбирая позу, нужно заниматься сексом не столько ради зачатия, сколько получения наслаждения. Этот процесс не должен приносить дискомфорта и других неприятных ощущений. Идеальным вариантом является тот, при котором оба партнера получают удовольствие. Тогда вероятность наступления беременности после сближения возрастает в разы.

Не стоит пренебрегать психологической составляющей в сексе, ведь она играет немаловажную роль. Зацикливаться на ребенке тоже не нужно. После того как вы избавитесь от навязчивой мысли стать родителями, это произойдет.

Кроме позы на процесс оплодотворения влияет и частота сближений. Многие пары стараются делать это как можно чаще, допуская, таким образом, грубейшую ошибку. На вопрос о том, сколько раз нужно заниматься любовью, чтобы наступила беременность, сексологи отвечают так: «Оптимальным вариантом для зачатия считается близость с интервалом в два дня, в крайнем случае, через день». Это обусловлено тем, что при частых интимных отношениях концентрация сперматозоидов в семенной жидкости сильно снижается.

Как долго нужно лежать?

Научных исследований, подтверждающих факт того, что после зачатия обязательно нужно немного полежать, нет. Однако это еще не причина считать такой метод неэффективным. В любом случае нахождение в горизонтальном положении после семяизвержения только поможет сперматозоидам проникнуть в шейку матки.

Многих женщин интересует, сколько и как нужно лежать после акта сближения, чтобы увеличить вероятность наступления беременности. Ответ довольно прост. Лежать нужно около получаса в любой удобной позе.

Некоторые специалисты утверждают, что правильно лежать нужно еще уметь. Если матка занимает нормальное положение, то делать это нужно прижав согнутые в коленях ноги к животу. В случае загиба матки после интима лучше пробыть не менее 15 минут в положении лежа на животе.

Даже если вы не полежите после полового акта, а сразу подниметесь, то большинство сперматозоидов все равно продолжат свой марафон. В случае успеха наисильнейшая мужская половая клетка доберется до яйцеклетки, в результате чего совсем скоро тест на беременность порадует вас двумя полосками.

Некоторые специалисты утверждают, что правильно лежать нужно еще уметь. Если матка занимает нормальное положение, то делать это нужно прижав согнутые в коленях ноги к животу. В случае загиба матки после интима лучше пробыть не менее 15 минут в положении лежа на животе.

Способы сушки овощей и плодов

В свежем виде сохранять фрукты и овощи можно только в течение сравнительно непродолжительного времени. Весьма быстро они сморщиваются, дрябнут, а затем, мало-по-малу, начинают гнить, и чем фрукты и овощи сочнее, т.-е. чем больше они содержат воды, тем гниение наступает быстрее.

Удаляя из фруктов или овощей большую часть содержащейся в них воды, т.-е. подвергая их сушке, можно сделать их более прочными, выносящими без порчи продолжительное хранение. Хорошо поставленная сушка плодов и овощей должна как раз в меру извлекать из них влагу, делая их прочными при хранении, но не потерявшими вкуса и аромата, свойственных каждому из них в свежем виде.

Удаления из плодов и овощей влаги достигают тем, что их заставляют отдать эту влагу окружающему воздуху. Плоды и овощи тем легче и тем в больших количествах теряют влагу, чем они больше нагреты; воздух также тем больше захватывает и удерживает в себе влаги, чем выше его температура. Поэтому-то при сушке плоды и овощи прогревают в достаточно сильной степени и приводят в соприкосновение с горячим воздухом.

И без нагревания плоды и овощи постепенно высыхают, но высыхание при этом идет так медленно, что они начинают портиться раньше, чем высохнут достаточно для того, чтобы стать прочными при хранении. Однако и для горячего воздуха существует предел насыщения водяными парами и, если около сушимого продукта воздух не будет меняться, то дальнейшее высыхание этого продукта прекратится.

Для успешного и быстрого ведения сушки плодов и овощей необходимо, поэтому, кроме нагревания, осуществление еще одного условия — постоянной смены горячего воздуха. От степени нагрева приходящего в соприкосновение с засушиваемым продуктом воздуха и скорости его передвижения около этого продукта зависит и успешность сушки и ее стоимость.

Степень нагрева воздуха должна быть, возможно, выше, но надо твердо помнить, что каждый засушиваемый род плодов и овощей может быть нагреваем только до определенной степени, переходить которую безнаказанно нельзя — продукт или совсем будет непрочен, или получится недоброкачественным.

Скорость движения воздуха при сушке плодов и овощей должна быть такова, чтобы он уходил в достаточной мер-е насыщенным водяными парами. При слишком медленной смене воздуха сушка будет замедляться; при слишком быстром движении воздуха часть тепла его будет неиспользована, и будет зря тратиться много топлива на его нагревание.

Сушка, таким образом, должна быть поставлена так, чтобы можно было по желанию легко менять, как степень нагрева воздуха, так и быстроту его смены. Наибольшая трудность в сушке плодов и овощей состоит в том, чтобы дать нужную степень нагрева и нужное постепенное его изменение, а также наиболее выгодную скорость току воздуха, соответственно с требованиями высушиваемого материала.

Сушку плодов и овощей можно производить прямо на солнце, в обыкновенной русской печи и в специальных сушилках. Сушка плодов и овощей на солнце и в русской печи может дать удовлетворительные результаты, но она мало производительна и пригодна только для получения очень небольших количеств суши для домашнего употребления.

Сушилка для плодов и овощей

Хорошая сушилка для плодов и овощей должна удовлетворять следующим требованиям:

• она должна работать равномерно, не допуская, с одной стороны, пересушивания и подгорания продукта, а с другой стороны, его запаривания, т.-е. продолжительного выдерживания во влажном виде при малой степени нагрева (при недостаточно высокой температуре);
• должна быть, возможно, более производительной, т.-е. должна давать в течение определенного времени работы возможно больше готового продукта;
• должна быть более экономна с топливом, т.-е. потреблять, возможно, меньшее количество на каждый килограмм перерабатываемого материала
• должна быть недорогой в постройке
• должна быть более простого устройства, доступна для ухода мало подготовленных лиц
• требовать меньше рабочих рук
• позволять в любую минуту осматривать находящийся в сушилке материал. В общих чертах, каждая сушилка состоит из двух частей: печи и обычно помещающейся прямо на ней сушильной камеры.

Печка для сушки плодов и овощей

Печь должна быть устроена так, чтобы в нее во время сушки притекал наружный воздух, нагревался около печи и ее дымоходов и затем уже шел в сушильную камеру. В сушильной камере материал располагается на устанавливаемых в ней ситах; горячий воздух проходит под и над ситами и, отняв у помещенного на сите материала влагу, уходит через вентиляционную (тяговую) трубу наружу.

Существует громадное количество различного рода плодо и овоще-сушилок. Делаются они постоянными и переносными, отличающимися друг от друга устройством печи и сушильной камеры, их расположением и т. д.

Каждая сушилка имеет свои достоинства и свои недостатки. В каждой сушилке, если она хотя в некоторой степени отвечает выше поставленным общим требованиям, можно получить продукты хорошего качества, но в каждой, наилучшего устройства сушилке, можно совершенной испортить перерабатываемый материал.

Хорошо сушить можно почти во всякой сушилке, где сушка производится горячим воздухом, без примеси дыма (как это происходит в бессарабских „лозницах“). Для успешной работы, на какой бы то ни было сушилке, необходило уметь регулировать, сообразно свойствам сушимого материала и ходу сушки, степень ее нагрева (ее температуру). Регулирование это производится:

• усилением или, наоборот, ослаблением горения в топке печи, т.-е. другими словами, понижением температуры воздуха, поступающего из печного помещения в сушильную камеру
• уменьшением или увеличением количества воздуха, поступающего в сушильную камеру.
• Воздействовать на горение топлива в печи можно двояко:
• для повышения температуры нагрева воздуха топливо необходимо хорошенько размешать, поддувало открыть, топочные дверцы прикрыть, колосники прочистить, свежего топлива (пока температура не поднимется) не подкладывать
• для понижения температуры в топку прибавляют топлива сырого или не вполне хорошо горящего, топливо ни в коем случае не размешивают, колосники не прочищают, поддувальные (зольные) дверцы закрывают, а топочные открывают.

Воздействовать на количество воздуха, поступающего в сушильную камеру, можно также двояко:

• Уменьшением при помощи частичного перекрывания тех отверстий, через которые поступает в печное помещение наружный воздух
• уменьшением тяги в вентиляционной трубе, при помощи, приспособляемой в ней заслонки. Плоды на сушку отбираются исключительно зрелые (но не перезревшие), не порченные, без червоточины. Отобранные плоды сортируются по величине, и каждый сорт сушится отдельно. Отсортированные плоды промываются в чистой холодной или тепловатой воде. Некоторые плоды сушатся в натуральном виде, другие очищаются от кожицы, сердцевины и косточек; одни сушатся целиком, другие порезанными на кусочки. Далее для каждого из плодов на этот счет даются в таблице указания.

Для улучшения цвета и придания большей крепости, некоторые плоды перед сушкой подвергаются окуриванию серой. Окуривание производится в небольших шкапах, в которые закладываются рамки из сушилки. Внизу такого шкапа устраивается отверстие, плотно закрывающееся, через которое внутрь шкапа вставляется блюдечко с горящей серой. На пуд сырья для обкуривания сжигают от 1 до 1% чайных ложечек серного цвета.

Многие плоды перед сушкой провариваются опусканием в решете в кипящую воду. Степень нужной проварки обычно устанавливается пробой соломинкой: достаточно проваренные плоды соломинка без особого труда протыкает. Укладывать плоды для сушки на сита надо также со вниманием и с умением.

Только мелкие ягоды (вишни и им подобные) можно на сита насыпать больше, чем в один слой. Резаные твердые плоды стараются размещать стоймя, для чего на верхний борт решет набиваются гвоздики, и на них поперек решета протягивается рядами луженая проволока. Кружки яблок, айвы и других твердых плодов ставят на решето ребром, а верхним боком опирают о только что упоминавшиеся проволоки.

Большинство овощей сушится в резаном виде, и все непременно очищенными. Очистка от листьев, корней, стеблей и т. д., смотря по роду овощей, производится При этом непосредственно перед тем. как приступают к сушке. После предварительной очистки, некоторые овощи сначала режутся, а потом провариваются, а другие сначала провариваются, а потом режутся,

шинкуются и т. д. Обваривается из овощей большинство. Некоторые подробности относительно как подготовки овощей к сушке, так и самой сушки приведены в таблице II. Для получения хорошего качества продуктов надо для каждого рода плодов и овощей правильно установить систему сушки, температуру, при которой сушку производят, и продолжительность сушки.

Способов сушки, в конце концов, два: продукт либо постепенно нагревается до предельной температуры, выше которой его нагревать нельзя, либо сразу помещается в сушилку, нагретую до такой предельной температуры.

Если продукт сушится с самого начала при высокой температуре, то его сразу помещают в более горячее отделение сушильной камеры. В этом случае можно советовать заканчивать сушку выдерживанием продукта в течение некоторого времени при более низкой температуре. В таблицах I и II указано, какие плоды и овощи по какой системе сушатся.

Что касается температуры и продолжительности сушки, то тут (см. таблицы I и II) можно дать только очень приблизительные указания, ибо температура сушки каждого овоща или плода зависит:

• от предельной температуры, нагревания выше которой данный продукт не выдерживает без ухудшения своих свойств;
• от большей иди меньшей водянистости продукта;
• от силы тяги в сушилке, т.-е. от ее устройства и ухода за нею;
• от той наинизшей температуры, при которой сырой продукт начинает закисать. Понятно при этом, что чем продукт водянистее, и чем сильнее тяга, тем температура нагрева сушилки может быть выше.

Сколько времени нужно сушить овощи и фрукты

Продолжительность сушки не только различна для различных родов плодов и овощей, но колеблется в значительных пределах и для каждого плода и овоща. Колебания продолжительности сушки зависят:

• от сорта данного плода и овоща
• от степени его водянистости, которая для каждого сорта год от года, в зависимости от обилия дождей, засухи и других условий, меняется в сильной степени
• от того, какие части овоща сушатся; чем овощ или его части менее водянисты, тем скорее они сушатся
• от температуры, при которой производится сушка и скорости движения воздуха: чем температура выше, тем продолжительность сушки меньше; что же касается скорости передвижения воздуха, то чем больше она, тем сушка идет быстрее, лишь бы при этом воздух был достаточно горяч
• от погоды во время сушки: в сырую погоду сушка замедляется. Таким образом, продолжительность сушки каждого овоща зависит от многих причин, и руководствоваться при сушке приходится осмотром самого продукта, готов он или нет; признаки же готовности изучаются только на практике. Овощи и плоды не должны быть ни недосушены, ни пересушены. Вода должна быть извлечена в такой степени и так, чтобы продукт мог сохраняться долго, не теряя своих первоначальных качеств. Хорошим показателем, достоинств сушки может быть, между прочим, вымачивание высушенных овощей в воде: если природные качества и цвет восстанавливаются, то продукт, без всякого сомнения, хорош. Для фруктов эта проба значительно менее приложима.

Все цифровые данные относительно температуры сушки, ее продолжительности, выхода суши и т. д., собранные в прилагаемых таблицах, только приблизительны и могут, в зависимости от самых разнообразных причин, в значительной степени меняться.

Таблица. Данные относительно предварительн. подготовки овощей к сушке и ведения самой сушки.

Сушку плодов и овощей можно производить прямо на солнце, в обыкновенной русской печи и в специальных сушилках. Сушка плодов и овощей на солнце и в русской печи может дать удовлетворительные результаты, но она мало производительна и пригодна только для получения очень небольших количеств суши для домашнего употребления.

Автоматизированная система управления оптимальным режимом сушки древесины в высокочастотном электрическом поле Синютин Евгений Владиславович

480 руб. | 150 грн. | 7,5 долл. ‘, MOUSEOFF, FGCOLOR, ‘#FFFFCC’,BGCOLOR, ‘#393939’);» onMouseOut=»return nd();»> Диссертация — 480 руб., доставка 10 минут , круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат — бесплатно , доставка 10 минут , круглосуточно, без выходных и праздников

Синютин Евгений Владиславович. Автоматизированная система управления оптимальным режимом сушки древесины в высокочастотном электрическом поле : диссертация . кандидата технических наук : 05.13.06 / Синютин Евгений Владиславович; [Место защиты: С.-Петерб. гос. технол. ин-т].- Санкт-Петербург, 2021.- 127 с.: ил. РГБ ОД, 61 09-5/2521

Содержание к диссертации

Глава 1 Литературный обзор и постановка задачи исследования 11

Глава 2 Теоретическое и экспериментальное исследование высокочастотной сушижи для древесины как объекта управления 24

2.1 Технологическая схема высокочастотной установки для сушки пиломатериалов 24

2.2 Математическая модель процесса сушки хвойной древесины в высокочастотном электрическом поле 27

2.3 Высокочастотная сушилка для пиломатериалов как объект управления 43

Глава 3 Оптимизация процесса сушки хвойной древесины в высокочастотном электрическом поле 52

3.1 Оптимизация процесса сушки хвойной древесины в высокочастотной сушилке периодического действия 52

3.2 Алгоритм автоматического поиска экстремума целевой функции на объекте регулирования 65

Глава 4 Разработка автоматизированной системы управления оптимальным режимом сушки хвойной древесины в высокочастотном электрическом поле 78

4.1 Алгоритм управления оптимальным режимом высокочастотной сушки хвойной древесины 78

4.2 Разработка и исследование автоматизированной системы управления оптимальным режимом высокочастотной сушки хвойной древесины 90

4.3 Оценка эффективности применения автоматизированной системы управления в процессе высокочастотной сушки хвойной древесины 96

Условные обозначения 105

Введение к работе

Актуальность проблемы. Нагрев внутренними источниками тепла -высокочастотный (ВЧ) и сверхвысокочастотный (СВЧ) диэлектрический нагрев — в настоящее время относят к энергосберегающим видам энергетики. Это обусловлено сравнительно меньшими, чем при использовании традиционных энергоносителей, тепловыми потерями в окружающую среду — теплота выделяется непосредственно в обрабатываемом материале. Другое важное преимущество ВЧ- и СВЧ-энергетики — экологическая безопасность созданного на их основе технологического оборудования. Последнее особенно актуально для технического перевооружения производства, так как традиционным для экономики СССР и России является сравнительно низкая (

20%) доля электроэнергии в совокупном энергопотреблении.

Снижение энергоемкости валового национального продукта за счет применения новых энергосберегающих технологий является важнейшей задачей экономики и, в первую очередь, таких ее энергоемких отраслей как химическая и деревообрабатывающая. Физические особенности методов ВЧ- и СВЧ-нагрева (быстрый и управляемый нагрев во всем объеме материала вне зависимости от его формы, геометрических размеров и коэффициента теплопроводности, отсутствие тепловой инерции нагревателя, безынерционность регулировки мощности) перспективны для применения в технологии сушки. Однако до настоящего времени сушка с использованием ВЧ- и СВЧ-нагрева расценивается как экономически выгодная технология только для ценных пород древесины. В действительности недостаточная эффективность сушки древесины при внутренних источниках тепла обусловлена не столько высокой стоимостью энергии, сколько сравнительно низкой интенсивностью процесса, которая не может быть увеличена без ухудшения качества продукции — растрескивания или коробления древесины под действием характерного для процессов этого вида градиента давления пара. В случае древесины — материала с низкой (при больших влагосодержаниях — с очень низкой) паропроницаемостью — градиент давления является фактором, тормозящим электрофизические возможности ВЧ- и СВЧ-нагрева. Для ускорения сушки древесину необходимо сначала пропаривать, не допуская быстрого влагосъема из поверхностных слоев. В условиях ВЧ- и СВЧ-

ЗНСрГОПОДБОДа СТаДИИ ПрОПйрйБйНйЯ и Сушки МОЖНО совместить.

Тепловлажностная обработка способствует размягчению древесной массы и увеличению ее пластичности. Пропаренная древесина сохнет значительно быстрее, чем непропаренная, и гораздо меньше растрескивается. Пропаривание позволяет свести к минимуму внутренние механические напряжения в пиломатериале даже при интенсивной сушке. Однако оптимальные режимы сушки и пропаривания до сих пор не найдены и физически не обоснованы. В результате технология ВЧ- и СВЧ-сушки древесины все еще находится в стадии опытно-промышленной проработки. Соответственно нерешенными являются и вопросы автоматизации и, в частности, автоматической

оптимизации ВЧ- и СВЧ-сутпилок для древесины.

Диссертационная работа выполнялась в рамках внутривузовской программы исследований «Физические методы воздействия на химические реакции и процессы химической технологий», которые в течение ряда лет ведутся в Санкт-Петербургском государственном технологическом институте (техническом университете) в соответствии с одноименной Программой исследований РАН по важнейшим фундаментальным проблемам.

Цель работы. Разработка автоматизированной системы управления оптимальным режимом сушки хвойной древесины.

Защищаемые положения:

— математическая модель сушки древесины в ВЧ-электрическом поле,
описывающая сушку как фильтрационный перенос пара под действием
градиента давления и учитывающая распределенный характер изменения
давления пара по толщине пиломатериала, а также зависимости коэффициента
паропроницаемости от температуры и влагосодержания;

методология оптимизации процесса скоростной сушки хвойной древесины в ВЧ-электрическом поле, в соответствии с которой сушка осуществляется при максимальном значении коэффициента паропроницаемости древесины;

статические и динамические характеристики ВЧ-сушилки для древесины по каналам, связывающим интенсивность сушки с показателем качества готовой продукции: «мощность внутренних источников тепла — избыточное давление пара», «мощность внутренних источников тепла — интенсивность прироста давления пара на единицу прироста мощности»;

— алгоритм и структура АСУ оптимальным режимом сушки хвойной
древесины в ВЧ-электрическом поле, включающая автомат оптимизации с
переменным шагом регулирования и обеспечивающая поиск и поддержание
экстремума целевой функции в условиях ускоренного дрейфа статической
характеристики объекта.

Научная новизна. Разработана математическая модель сушки древесины в ВЧ-электрическом поле. Модель описывает сушку как фильтрационный перенос пара под действием градиента давления и учитывает распределенный характер изменения давления пара по толщине пиломатериала, а также зависимости коэффициента паропроницаемости от температуры и влагосодержания.

Показано, что динамика ВЧ-сушилки по каналам «мощность внутренних источников тепла — избыточное давление пара в древесине», «мощность внутренних источников тепла — интенсивность прироста давления пара на единицу прироста мощности» описывается уравнениями апериодического звена с непременными коэффициентами.

Предложена методология оптимизации высокочастотной сушки хвойной древесины, предусматривающая реализацию процесса в режимах, соответствующих максимальному мгновенному значению коэффициента паропроницаемости. В качестве целевой функции предложен критерий:

«минимум прироста давления пара на единицу прироста мощности». Разработан алгоритм автоматического поиска экстремума целевой функции на объекте управления.

Разработаны алгоритм и структура АСУ оптимальным режимом сушки хвойной древесины в высокочастотном электрическом поле. Система определяет и поддерживает оптимальный по заданному критерию режим сушки хвойной древесины в условиях неконтролируемых возмущений.

Практическая ценность. Разработана методика определения зависимости коэффициента паропроницаемости древесины от влагосодержания непосредственно в процессе сушки. Показана эффективность применения АСУ оптимальным режимом сушки, обеспечивающей скоростную сушку при минимальных внутренних механических напряжениях в древесине. Предложенная методология оптимизации режимов сушки и АСУ процессом эффективны для использования на предприятиях деревообрабатывающей промышленности для сушки хвойных лесоматериалов большого сечения.

Апробация работы. Отдельные положения и результаты диссертации докладывались и обсуждались на 21 Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях (ММТТ-21)» — Саратов: Саратов, гос. техн. ун-т, 2021 и на научных семинарах кафедры общей физики Санкт-Петербургского государственного технологического института (технического университета).

Публикации. По теме диссертации опубликовано четыре работы.

Реализация результатов. Предложенная технологическая схема установки и методология оптимизации режима сушки рекомендованы ООО «Профиль Лайн» (г. Приозерск) к использованию для сушки лесоматериалов из хвойной древесины до транспортной влажности 18 — 20 %.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 127 с, состоит из четырех глав, содержит 21 рис., 21 табл., список литературы насчитывает 76 наименований.

Технологическая схема высокочастотной установки для сушки пиломатериалов

Продолжая описание физических явлений, сопровождающих сушку при внутреннем генерировании тепла, Т. Кудра [26] отмечает: «. в результате возникшего локального поглощения ЭМ-энергии начинается локальное испарение влаги, которое приводит к ограничению количества выделившегося тепла — образовавшийся пар перестает поглощать ЭМ-энергию. Часть пара конденсируется на поверхности жидкости, содержащейся в порах и капиллярах, что приводит к релаксации внутреннего давления системы. Вода, образовавшаяся в результате конденсации, вновь поглощает ЭМ-энергию и вновь испаряется. Таким образом скорость конвективного движения жидкости и пара, хотя и обусловлена процессами испарения и конденсации, но привязана к мгновенной величине внутреннего давления и может быть формально определена в быстропротекающем периоде сушки как величина, пропорциональная градиенту давления. По мере дальнейшего протекания процесса доля конвективного движения жидкой влаги уменьшается. При определенной влажности жидкость в капиллярах перестает существовать в виде непрерывной фазы, и удаление влаги происходит за счет конвекции пара. В этот период сушки малые капилляры еще заполнены водой, а в крупных капиллярах влага присутствует в виде пленки, прилегающей к стенкам. Силы, действующие в этой пленке, сильно ограничивают возможность ротации диполей воды, которая по существу переходит в связанное капиллярными силами состояние. Это влечет за собой уменьшение интенсивности поглощения ЭМ-энергии и снижение скорости сушки за счет все более преобладающей роли диффузионного влагопереноса».

Таким образом, согласно [26] определяющее значение на интенсивность сушки оказывают изменяющиеся из-за чередующегося перехода влаги из свободного состояния в связанное электрофизические свойства диэлектрика. Заметим, что сушка древесины до транспортной или эксплуатационной влажности протекает, как правило, в первом периоде — периоде постоянной скорости [33].

Второй вывод, следующий из [26], состоит в том, что скорость сушки пропорциональна градиенту давления.

В работах [30, 31] изучали механизм сушки различных материалов в интенсивных режимах при внутренних источниках тепла. Установлено, что хотя скорость переноса пара тем больше, чем: больше градиент давления, величина давления пара на интенсивность сушки не влияет. В подтверждение данного вывода в [30, 31] приводятся численные значения параметров — скорости сушки и избыточного давления пара Ризб . Отмечается, что в легкопроницаемом теле скорость сушки достигает очень больших значений, в то время как Ризб ничтожно мало; в труднопроницаемом теле — древесине — наоборот, значительная величина Ризв обнаруживается уже в режимах сравнительно низкой интенсивности.

Процитированных выдержек достаточно, чтобы заключить, что механизм сушки древесины в интенсивных режимах при внутренних источниках тепла до конца не изучен, а полученные экспериментальные результаты противоречивы. Вместе с тем: математическое описание процесса в самом общем виде можно считать известным. По этому поводу следует заметить, что в литературе отсутствуют сведения об исследовании оптимальных режимов ВЧ или СВЧ-сушки древесины. Так, в [30, 31], хотя и рассматривали возможность сушки при максимально возможном давлении пара, делали это сугубо теоретически, без привлечения результатов оценки качества готового продукта. В работах В. А. Бирюкова [4, 6] и Н. Н. Долгополова [6, 32] говорится о «правильном подборе» режима ВЧ-сушки толстых пиломатериалов. Последний заключался в выборе «условного» градиента температуры, под которым понималась разность между температурой в центре материала и температурой окружающей среды. Градиент давления при этом не рассматривался, так как сушку проводили при температурах внутри материала, не превышающих 100С. Понятно, что в таких условиях сушка древесины занимает десятки часов, а возможности ВЧ-нагрева и преимущества механизма сушки не используются в должной степени.

Д. П. Буртовой [15] изучал конвективно-микроволновую сушку древесины. Оптимальными, согласно автору, являются режимы, обеспечивающие выравнивание скоростей миграции влаги из внутренних слоев древесины к наружным и ее удаление с поверхности пиломатериалов. Достигается названное выравнивание скоростей чередованием стадий сушки, принудительного пропаривания (осуществляемого от парогенератора) и откачки влажного воздуха. Надо полагать, подбор режима выполнен сугубо эмпирически хотя бы потому, что скорость миграции влаги из внутренних слоев материала к наружным не может быть измерена. Кроме того, в этой публикации, так же как и в ряде других исследований [34, 35], термин «оптимальный» никаким физически содержательным критерием (например, минимум расхода электроэнергии, максимум производительности, максимум скорости сушки и пр.) не подтвержден.

Из специальной литературы по сушке древесины и практики эксплуатации сушилок хорошо известен технологический прием искусственного пропаривания, когда стадии пропаривания чередуются со стадиями сушки [11, 12]. Пропаривание (увлажнение влажным воздухом) предотвращает наружные слои древесины от слишком быстрой сушки, опережающей сушку изнутри. Несколько удивительно, что в технологии ВЧ- и СВЧ-сушки древесины лишь один коллектив исследователей изучал влияние самопропаривания на интенсивность сушки и качество готовой продукции [36, 37]. Действительно, при ВЧ- и СВЧ-нагреве технически несложно реализовать самопропаривание в закрытом объеме камеры, т.е. увлажнение древесины паром, выделяющимся непосредственно в процессе ее интенсивной сушки. Согласно [36,37] стадии пропаривания и сушки отделены друг от друга, а между ними следует стадия выдержки фиксированной продолжительности. Таким путем удается значительно увеличить скорость сушки, предотвратив разрушительное действие градиента давления пара. ВЧ-сушка древесины в закрытых камерах по своей физической сущности близка к технологии сушки перегретым паром [38, 39]. Согласно этой технологии влажный материал нагревают насыщенным или перегретым водяным паром, в процессе которого одновременно происходит его сушка. Пропаривание обеспечивает малый градиент влагосодержания внутри тела. Интенсификация процесса достигается путем увеличения температуры пара. Согласно [39, 40], сушка древесины в среде перегретого пара в закрытом аппарате со сбросом давления обеспечивает среднюю скорость испарения (- —) = 0,4-Ю-4 1/с (при изменении влажности (1% в пределах й = 0,95 0,02 кг/кг).

Оптимизация процесса сушки хвойной древесины в высокочастотной сушилке периодического действия

Сушильная камера 1 изготовлена из двухслойного диэлектрического материала. Наружный слой, выполненный из поликарбоната, призван обеспечить необходимую механическую и электрическую прочность камеры. Внутренний, теплоизоляционный слой, служит для предотвращения конденсации пара на стенках камеры. Боковые поверхности камеры (по поликарбонату) облицованы перфорированными металлическими электродами 2. По отверстиям перфорации в камере выполнены сквозные отверстия. Такими же отверстиями снабжены верхняя и нижняя поверхности сушильной камеры. Тем самым создаются условия для беспрепятственного выхода пара, образующегося при сушке, за пределы камеры. С лицевой и тыльной стороны камера оборудована дверями для загрузки и выгрузки штабеля, которые также выполнены перфорированными.

В сушильную камеру встроены электроды 3 рабочего конденсатора (сетчатой или перфорированной конструкции). Электроды 3 соединены между собой и с облицовочными электродами 2 медными шинами 4. В крыше сушильной камеры выполнено круглое окно 5, расположенное напротив штабеля 6. ИК — излучение от поверхности пиломатериала через окно 5 посредством оптоволоконного фидера 7 попадает на чувствительный элемент (датчик) ИК — термометра 8.

В своём основании сушильная камера снабжена катками 9, опирающимися на рабочую платформу 10. В платформе выполнены направляющие пазы, соответствующие расстоянию между катками и их размеру. Таким образом сушильная камера имеет возможность въезжать на платформу, фиксируя своё положение. Рабочая платформа 10 опирается на платформу электронных весов 11. Электронные весы размещены под фальшполом 12 на бетонном основании 13 и герметизированы от водяных паров заземлённой металлической камерой и эластичными диафрагмами.

После загрузки штабеля пиломатериалом сушильная камера закатывается в металлический ангар — экран 14 — на арретированную рабочую платформу. Внутри ангара, установленного на металлическом фалып-полу, смонтированы заземлённый и высокопотенциальный подсоединительные электроды (позиции 15 и 16 на рис. 2.1). Электроды 15 и 16 установлены параллельно облицовочным электродам 2. Для электрического соединения сушильной камеры (электродов 15 и 16) с ВЧ — генератором служит фидер 17.

Расстояние между электродами 15, 16 и 2 составляет 5 мм. Конструктивное исполнение электродной системы с ёмкостной связью между облицовочными и подсоединительными электродами обеспечивает возможность непрерывного контроля текущего влагосодержания путём непрерывного измерения массы сушильной камеры с материалом с помощью электронных весов.

В существующем виде сушильная установка не автоматизирована. Вместе с тем в установке предусмотрено измерение двух текущих параметров процесса — влагосодержания и температуры поверхности материала (бесконтактным способом). Вопрос о дальнейшем оснащении объекта средствами контроля будет решён на основании анализа физического механизма процесса и разработки его математической модели, а также исследования сушилки как объекта управления.

Выше отмечалось, что недостаточная эффективность сушки древесины при внутренних источниках тепла обусловлена не столько высокой стоимостью энергии, сколько сравнительно низкой скоростью процесса (недостаточной производительностью сушилок этого типа), которая не может быть увеличена из-за опасности растрескивания или коробления древесины под действием сопровождающего сушку внутреннего давления пара. Характерной особенностью массопереноса при внутренних источниках тепла является наличие внутри материала градиента общего давления паро-газовой смеси, обусловленного значительной скоростью фазового превращения: скорость фазового превращения больше скорости переноса [8,39]. В [31] отмечается, что в случае сушки древесины — материала с низкой паропронициемостью — градиент давления является фактором, тормозящим электрофизические возможности ВЧ- и СВЧ-нагрева. Термовлажностная обработка (пропаривание) способствует размягчению древесной массы и увеличению ее пластичности. Согласно [63] пропаренная древесина сохнет значительно быстрее, чем непропаренная, и гораздо меньше растрескивается. При пропаривании (или самопропаривании в закрытом объеме) снижается интенсивность испарения с поверхности и существенно уменьшается перепад влажности. Это позволяет свести к минимуму внутренние механические напряжения даже при интенсивной сушке. Можно полагать, что эффект ускорения сушки — обусловлен увеличением коэффициента паропроницаемости пропаренной горячей древесины, однородным ее прогревом, а также более равномерным распределением в ней влаги [54]. Однако оптимальные режимы пропаривания и сушки даже в сушилках, использующих традиционные способы подвода тепла, до настоящего времени не найдены, если не считать отдельных публикаций сугубо экспериментального характера [36, 64]. Между тем оптимальные режимы термовлажностной обработки и сушки древесины могут быть определены на основе физически строгого математического описания. Рассмотрим сначала решение этой задачи. Будем ориентироваться на сушку древесины хвойных пород.

Алгоритм автоматического поиска экстремума целевой функции на объекте регулирования

Общим результатом диссертационной работы является комплексное решение задачи повышения качества сушки хвойной древесины, включающее математическое моделирование и оптимизацию процесса высокочастотной сушки, а также разработку автоматизированной системы управления сушилкой, осуществляющей поиск и стабилизацию оптимального режима на объекте управления. 1. В основу синтеза АСУ положена математическая модель процесса сушки хвойной древесины в высокочастотном электрическом поле, описывающая сушку как фильтрационный перенос пара под действием градиента давления и учитывающая распределённость давления по толщине пиломатериала, а также зависимости коэффициента паропроницаемости от температуры и влагосодержания. 2. Теоретическим и экспериментальным путем исследованы статические и динамические характеристики высокочастотной сушилки для древесины — объекта с переменными во времени параметрами — по каналам, связывающим интенсивность сушки с показателем качества готовой продукции: «мощность внутренних источников тепла — избыточное давление пара в пиломатериале», «мощность внутренних источников тепла — интенсивность прироста давления пара на единицу прироста мощности». 3. Разработана методология оптимизации сушильного процесса. В качестве целевой функции предложен критерий «минимум прироста давления пара на единицу прироста мощности», формирующийся непосредственно на объекте управления и обеспечивающий минимальные внутренние механические напряжения в древесине при скоростной сушке. 4. Разработан алгоритм автоматического поиска оптимального режима сушки на объекте управления, в соответствии с которым экстремальный регулятор шагового типа осуществляет поиск удельной мощности внутренних источников тепла, обеспечивающей минимум целевой функции. 5. Разработаны алгоритм и структура автоматизированной системы управления оптимальным режимом сушки хвойной древесины в высокочастотном электрическом поле. Входящая в состав АСУ система экстремального регулирования с переменным шагом поиска определяет и поддерживает оптимальный по заданному критерию режим сушки в условиях неконтролируемых возмущений. 6. Рассчитаны технические характеристики системы экстремального регулирования в составе АСУ — размеры шагов поискового движения в функции от текущего влагосодержания, интервал регулирования, максимальное время поиска экстремума, потеря на поиск. Работоспособность АСУ исследована в условиях воздействия параметрических возмущений, вызывающих ускоренный дрейф статической характеристики объекта. Размеры шагов управляющего воздействия в тактах регулирования рассчитаны с учетом опережения дрейфа статической характеристики объекта. 7. Показаны эффективность и высокое качество сушки лесоматериалов в оптимальном режиме — скоростная сушка при минимальных внутренних механических напряжениях в древесине. 8. Высокочастотная сушилка для древесины, реализующая оптимальный в отношении качества готовой продукции режим процесса, рекомендована к практическому использованию для сушки лесо- и пиломатериалов большого сечения из хвойных пород древесины. УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ А о, а], а2, аз, Ь/, Ьг, Ьз, — коэффициенты аппроксимационных выражений; л ат — коэффициент потенциалопроводноети переноса массы, м /с; л аТ — коэффициент температуропроводности, м /с; л ар — коэффициент конвективной диффузии, м /с; Ь — кинетический коэффициент : Ъ = —, кг/(Па-м3); йР св удельная пароёмкость древесины, 1/Па; ср — удельная теплоёмкость древесины, Дж/(кг-К); С — электрическая ёмкость, Ф; йзаз — толщина диэлектрического (воздушного) зазора, м; 4 — толщина материала, м; Е — напряжённость электрического поля в материале, В/м; Еа — постоянное анодное напряжение, В; Еупр управляющее напряжение, В; /- частота ЭМ-поля, Гц; Ро — критерий Фурье; g — число экспериментальных точек; Оо — постоянная времени объекта, с; г — номер интервала регулирования; /до — постоянная составляющая анодного тока генератора, А; 1а1 — амплитуда первой гармоники анодного тока генератора, А; ко — волновое число для вакуума, 1/м; квч коэффициент передачи ВЧ-генератора; ко, к0, ки к2 — коэффициенты усиления звеньев; Кр — коэффициент паропроницаемости древесины, с; / — линейный размер тела; текущая координата, м; 1т — термоградиентный коэффициент переноса массы, 1/К; т, тр — пористость материала; Мо — масса сухого материала, кг; Мв — масса влаги в пиломатериале, кг; ТУ-скорость сушки, 1/с; п — число тактов (шагов регулирования); р — удельная мощность, Вт/м ; Р — локальное давление, Па; Ризб локальное избыточное давление, Па; Р изб оптимальное значение давления в центре тела, Па; Р0 — атмосферное давление, Па; Роо — давление, устанавливающееся за бесконечное время, Па; Р изб избыточное давление в центре тела, устанавливающееся за бесконечное время, Па; С — интенсивность прироста давления пара на единицу прироста мощности, Па-м3/Вт; qp — источник тепла, связанный с фазовыми превращениями (скорость испарения влаги внутри материала), Па/с; с]р — скорость испарения влаги внутри материала при начальном условии (3.17), Па/с; г — удельная теплота парообразования, Дж/кг; Г1 — активное сопротивление, Ом; 5 — параметр парообразования Лапласа; Т- средняя температура материала, К, С; Тц — температура в центре тела, К, С; ир — действующее значение напряжения на рабочем конденсаторе, В; и — локальное влагосодержание, кг/кг, %; й, Ж- среднее влагосодержание, кг/кг, %; о л; — вертикальная координата, м; хсв — реактивное сопротивление элемента связи, Ом; У— передаточная функция звена; гп — потеря на поиск («рысканье»), %; а — коэффициент затухания ЭМ-волны, 1/м; ао, аі — коэффициенты разложения в ряд импульса анодного тока.

Алгоритм управления оптимальным режимом высокочастотной сушки хвойной древесины

Значение мощности рн в стадии нагрева выбирается равным или большим, чем значение мощности в начале стадии сушки рн. При достижении высушиваемым материалом температуры Тпов = Т0 = 100С (с заданной точностью !Ру) регулятору мощности автоматически задается новая уставка: р\ = р н, причем р н = Ропт При й = й0 ( „= 0,0102 МВт/м3). В этот же момент (когда Т0 =Тпов) производится задание шага Ар; поискового движения, после чего начинает работать СЭР, осуществляющая автоматический поиск экстремума целевой функции по измеренным значениям Тц в контрольном образце. Алгоритм автоматического поиска экстремума целевой функции при постоянном шаге поиска уже был рассмотрен — рис. 3.5. В блок-схеме на рис. 4.3 шаг регулирования изменяется трижды и поиск осуществляется вновь при каждом новом изменении размера шага. Процедура поиска экстремума заключается в опросе термодатчика (Гг/=Гг//), задержке расчета Рпзо. / на время туо, расчете Ризб.1 и запоминании этого значения, повторении тех же операций для значений ТЦ2 и Ризб.2 (при задержке расчета на время ту/ ) и дальнейшем вычислении и запоминании первого значения целевой функции С) = СЬ. Аналогичным образом (по двум соседним значениям Ризбл и Ризбл-д формируется значение целевой функции С), в г-том такте:

Дальнейшее направление поискового движения определяется знаком приращения целевой функции и знаком предыдущего приращения регулирующего воздействия. Одновременно с поиском функции 3„1(„ осуществляется расчет текущего влагосодержания пиломатериала РГ,-Здесь / — номер интервала регулирования. Поиск и поддержание СЪш при заданном первом шаге Др; продолжаются до тех пор, пока текущее влагосодержание не достигнет первого критического значения IV/ = 0,5 кг/кг. В момент, когда IV = Ж/,автоматически задается новый (увеличенный) размер шага Ар2, после чего СЭР начинает новый поиск экстремума при одновременном вычислении влаго содержания Ж/. При достижении пиломатериалом второго критического влагосодержания (Ж2 0,4 кг/кг) размер шага автоматически увеличивается в третий раз: Ар = Дрз (табл. 4.2).

В начале своей работы (при й = й0) СЭР осуществляет быстрый поиск экстремума, так что начальное влагосодержание пиломатериала не успевает измениться. В системе устанавливается режим автоколебаний вокруг экстремума.

Поиск и поддержание экстремума продолжаются до того момента, при котором Ж, не достигнет требуемого конечного значения влагосодержания 1к. В момент, когда IV,- = Жк (с заданной точностью ВЧ-нагрев автоматически отключается и начинается стадия естественного охлаждения высушенного пиломатериала до температуры Тк = 65С, которая осуществляется за пределами ВЧ-установки — сушильная камера с готовым пиломатериалом выкатывается из зоны нагрева — рис. 2.1. Стадия медленного охлаждения является необходимой, так как предохраняет пиломатериал от коробления. Температура пиломатериала в стадии охлаждения также контролируется дистанционно. При достижении температуры Тпов = Тк (с заданной точностью 4 3) оператор производит выгрузку высушенного пиломатериала из сушильной камеры.

Разработка и исследование автоматизированной системы управления оптимальным режимом высокочастотной сушки хвойной древесины

Структурная схема АСУ процессом ВЧ-сушки пиломатериалов из хвойной древесины разработана в соответствии с рассмотренным выше алгоритмом и представлена на рис.4.4.

Оператор измеряет начальное влагосодержание древесины, вводит исходные данные в микроконтроллер, осуществляет загрузку сушильной камеры пиломатериалом (вместе с пиломатериалом устанавливается контрольный образец) и производит пуск АСУ.

Пуск АСУ соответствует заданию начального значения мощности р,„ при котором начинается стадия нагрева. Текущее значение мощности р(т) по измеренным сигналам /а0б(т), 1ао(у) рассчитывается микроконтроллером по уравнению (2.31) и поступает на вход регулятора мощности. Уставками

4.2 Разработка и исследование автоматизированной системы управления оптимальным режимом высокочастотной сушки хвойной древесины 90

Вопрос: Изюм получается в процессе сушки винограда.Сколько килограмм винограда потребуется для получени я 42 килограммов изюма,если виноград содержит 90%воды,а изюм содержит 5%воды?

Изюм получается в процессе сушки винограда.Сколько килограмм винограда потребуется для получени я 42 килограммов изюма,если виноград содержит 90%воды,а изюм содержит 5%воды?

значит к полученным 42 кг винограда надо прибавить высохшую влагу её пол 90%- 5% 85% приб 85 % влаги к 42 кг 85% то 42 это 35.7кг 35.7 +42= 77.7 кг винограда для 42кг изюма

Изюм получается в процессе сушки винограда.Сколько килограмм винограда потребуется для получени я 42 килограммов изюма,если виноград содержит 90%воды,а изюм содержит 5%воды?

Разработка эффективной технологии сушки стеклонаполненных полиамидов

Разработка оригинальной методики расчета коэффициента диффузии и диффузионного потока, имеющей ряд преимуществ перед ранее использующимися: низкая стоимость и возможность применения гранул с различными добавками: красители, стекловолокна, пластификаторы.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Разработка эффективной технологии сушки стеклонаполненных полиамидов

Технология и переработка полимеров и композитов

Махов Александр Николаевич

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Саратовский государственный технический университет»

Научные руководители: доктор технических наук, профессор Сударушкин Юрий Константинович

доктор химических наук, профессор Панова Лидия Григорьевна

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Решетов Вячеслав Александрович доктор технических наук, профессор Артеменко Александр Александрович

Ведущая организация ООО «ЭПО СИГНАЛ», г. Энгельс

Защита состоится « 15 » мая 2021 года в 13 часов на заседании диссертационного совета Д 212.242.09 при Саратовском государственном техническом университете по адресу: 413100, г.Энгельс, пл. Свободы, Технологический институт, ауд. 237.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке Саратовского государственного технического университета.

Автореферат разослан «14 » апреля 2021 г.

диссертационного совета В.В. Ефанова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Совершенствование техники во всех отраслях промышленности тесно связано с широким применением синтетических материалов. Использование пластических масс, занимающих большое место в этой группе материалов, способствует решению целого ряда технических проблем: в машиностроении, приборостроении, радио- и электротехнике, легкой промышленности и т.д. Без применения полимеров и полимерных композитов невозможно представить автомобиле- и приборостроение, мобильную связь, компьютеры, космическую и авиационную промышленность.

Изделия из пластмасс легче, чем из других материалов (так как плотность большинства полимеров меньше, чем у металлов и керамики). Они требуют меньше затрат на обслуживание при эксплуатации, имеют хороший товарный вид. Их обработка, окраска, отделка, металлизация менее трудоемки и энергоемки, чем у других материалов. Менее трудоемка, чем других материалов, также переработка пластмасс в изделия. Полимеры и композиты — хорошие тепло- и электроизоляционные материалы, обладают рядом ценных радиотехнических свойств, высокой химической стойкостью и сопротивлением ударным нагрузкам, в том числе при низких температурах.

Одно из направлений модифицирования существующих источников тока — переход с металлических частей корпуса батарей и аккумуляторов на пластмассовые. Преимущества — уменьшение веса батарей, повышенная стойкость к воздействию щелочи и воды, технологичность, экономичность, отпадает также необходимость в дополнительной электроизоляции.

Однако к таким деталям предъявляются высокие требования по ударной вязкости, прочности на разрыв, изгиб. На них не допускаются трещины «серебра», вмятины, царапины, механические повреждения, а поверхность должна быть ровной, гладкой, без вздутий, пустот, раковин, холодных спаев, недоливов.

Все это обеспечивается выдерживанием параметров литья, но не менее важна подготовка материала, в том числе — сушка.

В связи с этим разработка эффективных методов сушки является актуальной проблемой.

Цель работы: разработать эффективную технологию сушки стеклонаполненных полиамидов, обеспечивающую комплекс физико-механических свойств необходимых для создания ответственных конструкционных изделий, в том числе деталей аккумуляторных батарей для авиации.

Рассчитать коэффициенты диффузии и диффузионный поток для стеклонаполненных полиамидов ПА 6-210-КС, ПА 6-211-ДС, ПА 610-КС при использовании различных методов сушки.

Исследовать влияние на физико-механические показатели материалов ПА 6-210-КС, ПА 6-211-ДС, ПА 610-КС различных методов сушки.

Определить рациональные условия сушки стеклонаполненных полиамидов и выработать практические рекомендации по применению установки конвективно-лучевой сушки ТИС-50.

Научная новизна работы состоит в том, что впервые:

1. Исследована кинетика сушки, что позволило рассчитать коэффициент и скорость диффузии для процесса десорбции влаги при повышенных температурах.

2. Разработана оригинальная методика расчета коэффициента диффузии и диффузионного потока, имеющая ряд преимуществ перед ранее использующимися: возможность применения для гранул с различными добавками (красители, стекловолокна, пластификаторы), расчеты занимают значительно меньше времени, для получения данных не требуется применение сложных и дорогостоящих приборов и приспособлений.

3. Исследовано влияние температуры сушки на показатели десорбции влаги, коэффициент диффузии и диффузионный поток. Установлено возрастание коэффициента и скорости диффузии и уменьшение остаточной влажности с ростом температуры.

4. Установлено совместное влияние на процессы структурообразования полиамидов термического воздействия и инфракрасного излучения, приводящее к увеличению степени кристалличности полиамида и повышению термостойкости.

5. Доказана взаимосвязь сформировавшихся в процессе сушки структур полимера с деформационно-прочностными свойствами стеклонаполненных полиамидов. С увеличением степени кристалличности, например, у ПА 6-210-КС с 21 до 72% прочностные свойства возрастают на 10-25%.

Практическая значимость исследования

1. Разработана эффективная технология практического применения конвективно-лучевой сушки в фонтанирующем слое для стеклонаполненных полиамидов, что позволяет снизить остаточную влажность до значений ( 0 С. При выборе оптимального метода сушку осуществляли с применением конвективной, конвективно-лучевой и конвективно-лучевой сушки в фонтанирующем слое.

В исследованиях использованы полиамиды марок ПА 6-210КС, ПА 6-211-ДС и ПА 610-КС. Полимерной матрицей в полиамидах марок ПА 6-210-КС и ПА 6-211-ДС служит ПА 6, содержащий 30+3% (масс.) стекловолокна. В полиамиде ПА 6-210-КС длина стекловолокна 3-5 мм, в марке ПА 6-211-ДС длина стекловолокна 5-7,5 мм. Полиамид марки ПА 610-КС состоит из полиамида ПА 610 и 30+3% (масс.) стекловолокна длиной 3-5 мм. Во всех полиамидах использовалось стекловолокно марки Е.

В целях совершенствования и интенсификации технологического процесса была разработана технология сушки материала в фонтанирующем слое при одновременном облучении ИК-лучами на установке модели ТИС. Использование повышенных температур до 100 0 С и инфракрасных лучей (10 7 -7,9•10 3 Е) обеспечивало объемное и быстрое удаление остаточной влаги из обрабатываемых термопластов, находящихся в состоянии непрерывной циркуляции и фонтанирования.

На начальном этапе исследования определили относительную влажность полиамида ПА 6-210-КС, которая составила 0,9%.

Сушку проводили с использованием сушильного шкафа ТШ-903 и установки ТИС-50 (без режима и с режимом фонтанирования), рис.1.

Рис.1. Принцип работы установки ТИС-50. 1 — бункер; 2 — радиатор; 3 — кожух бункера; 4 — напорная трубка; 5 — смотровое стекло бункера; 6 — эжектор; 7 — система воздухоподачи; 8 — узел выгрузки материала; 9 — крышка; 10 — воздуховод; 11 — инфракрасные излучатели; 12 — фильтр влагоотделитель; 13 — пневмотрубка; 14 — нагреватель и устройство очистки воздуха.

Материал загружали в аппараты и через определенные промежутки времени (1 час, 3 часа и т.д.) отбирались образцы гранул (?5 г), для определения остаточной влажности.

Остаточная влажность в полимере является основным показателем эффективности сушки.

При появлении видимых следов деструкции (потемнение материала) сушку останавливали, а время фиксировали.

Зависимости остаточной влажности Д от времени сушки t для температур 80-100 0 С приведены на рис. 2-4

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис.2. Зависимость остаточной влажности при 80 0 С от времени сушки для методов: 1- конвективная сушка; 2 — конвективно-лучевая сушка; 3 — конвективно-лучевая сушка в фонтанирующем слое

Наименьшая относительная влажность (0,06%) достигается при конвективно-лучевой сушке в режиме фонтанирующего слоя при температурах 100 0 С, за счет удаления сорбированной влаги как с поверхности, так и из объема гранул. Рациональным режимом сушки полиамида ПА 6-210-КС является конвективно-лучевая в фонтанирующем слое сушка при 100 0 С в течение 3-3,5 часов.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис.3. Зависимость остаточной влажности при 90 0 С от времени сушки для методов: 1- конвективная сушка; 2 — конвективно-лучевая сушка; 3 — конвективно-лучевая сушка в фонтанирующем слое

Рис.4. Зависимость остаточной влажности при 100 0 С от времени сушки для методов: 1- конвективная сушка; 2 — конвективно-лучевая сушка; 3 — конвективно-лучевая сушка в фонтанирующем слое

Процесс сушки полимеров является процессом переноса вещества и характеризуется такими показателями, как коэффициент диффузии, диффузионный поток, оптимальное время сушки.

Была построена зависимость ln(1-Д_t/Д) от времени t, тангенс угла (tgб), которой входит в формулу расчета коэффициента диффузии:

где D — коэффициент диффузии, м 2 /с;

l — путь, который проходит влага от центра гранулы до поверхности, м;

tgб — угол наклона кривой зависимости ln(1- Д_t/Д) от времени t;

Д_t — количество влаги в полиамиде в момент времени t, %;

Д — количество влаги в полиамиде в состоянии равновесия, %.

Для расчета коэффициента диффузии необходимо найти зависимость ln(1-Д_t/Д) от времени, позволяющую определить tgб, по которому судят о скорости процесса. В литературе имеются данные по использованию этой зависимости для расчета скорости процесса сорбции влаги пленками, волокнами. В работе предлагается (и доказана дальнейшими исследованиями) возможность использования этого подхода для изучения процессов десорбции влаги при сушке гранул наполненного полиамида.

Гранула полиамида по форме представляет собой цилиндр с высотой h и радиусом r.

где r — радиус гранулы полиамида, м

h — высота гранулы, м

Диффузионный поток J определяют по формуле Фика.

Считая, что оптимальное время поток воды в грануле проходит путь l:

где J — диффузионный поток, моль/м 2 •с;

?С_А — изменение концентрации воды за оптимальное время, моль/м 3 ;

l — путь, который проходит влага от центра гранулы до поверхности, м.

Пример определения tgб представлен на рис.5 для конвективно-лучевой сушки в фонтанирующем слое при Т=100 0 С.

Рис.5. Зависимость -ln(1- Д_t/Д) от времени t для конвективной сушки

В результате расчетов были получены следующие значения коэффициентов диффузии (D) и диффузионного потока (J), табл. 1.

Таблица 1 Параметры диффузии влаги при сушке полиамида ПА 6-210-КС

Температура сушки, 0 С

Конвективно-лучевая сушка в фонтанирующем слое

3. Исследовано влияние температуры сушки на показатели десорбции влаги, коэффициент диффузии и диффузионный поток. Установлено возрастание коэффициента и скорости диффузии и уменьшение остаточной влажности с ростом температуры.