Библиографическое описание:

Асеева Е. Н., Сельдемирова Е. В., Ханов Г. В. Системный анализ процесса проектирования портативного устройства для формирования топливных брикетов // Молодой ученый. — 2012. — №5. — С. 9-13.

Основными энергетическими ресурсами в настоящее время выступают нефтепродукты, газ, уголь. В связи с тем, что перечисленные ресурсы невозобновляемые, возрастает актуальность применения альтернативных источников энергии. Существует несколько способов использования альтернативных источников энергии и развития альтернативной энергетики, например, ветровая, солнечная, геотермальная, биоэнергия и т.д. Использование древесных и сельскохозяйственных отходов различных производств также является одним из способов решения этой проблемы. Это и привело к активному использованию технологий по переработке бытовых и промышленных отходов.

Среди твёрдого биотоплива принято различать: пеллеты (гранулы), мелкий порошок и брикеты [1]. Наибольший интерес представляют собой топливные брикеты, которые внешне напоминают обычные дрова. Рынок сбыта топливных брикетов распространяется, в первую очередь, на малые коммунальные хозяйства, частные домовладения, пользователей каминов и т.п. Большей части этого круга потребителей было бы выгодно не покупать топливные брикеты, а самостоятельно производить их в небольших количествах из сырья, которым выступали бы бытовые отходы, отходы садоводческих хозяйств, животноводческих ферм и др. Однако на рынке в настоящее время не представлено устройств, удовлетворяющих этим нуждам. Поэтому разработка портативного устройства для формирования топливных брикетов из отходов деревообрабатывающих предприятий и органического мусора, которое бы объединяло в себе функции измельчителя и формообразователя, является актуальной. На рисунке 1 представлены основные стадии проектирования устройства.

В нашей работе рассмотрен структурный подход к проектированию, основанный на методологии IDEF0 [4, 5], который позволяет создать наглядную модель процесса выполнения научной работы в виде структурированной иерархии диаграмм.

На верхнем уровне контекстной диаграммы определяются цели, задачи научного исследования, исходное задание и итог работы, а так же средства и методы достижения результата (рис. 2). Декомпозиция контекстной диаграммы определяет основные этапы исследования (рис. 3). Каждый из выделенных этапов включает в себя ряд декомпозиций.




Рис. 1. Проектирование устройства для производства топливных брикетов


Изучение современного состояния проблемы и рынка формованных изделий (функциональный блок А2, рис.3) позволило выявить наиболее прогрессивные и актуальные для разработки области исследования: формовка изделий из бетона, на примере «архитектурного бетона»; формовка изделий из пластика, на примере коррексов и одноразовых контейнеров; формовка изделий из древесины, на примере ДВП и топливных брикетов. Наши исследования проводились в области формовки топливных брикетов. Более глубокое изучение данной отрасли позволило сделать выбор способа формовки брикетов – способ Pini&Key. При выборе состава для изготовления топливных брикетов предпочтение было отдано брикетам из лигносодержащих материалов. Таким образом, на первом этапе была строго определена область дальнейшего исследования – формообразующие устройства для изготовления древесных топливных брикетов способом Pini&Key.

При многоуровневом рассмотрении и сравнении существующих устройств для формирования топливных брикетов (рис.4) было выбрано устройство-прототип, на базе которого разрабатывалась конструкция портативного механизма для формирования топливных брикетов (функциональный блок Р. 3 на рис.3).


Рис. 2. Контекстная диаграмма


Рис. 3. Дочерняя диаграмма, уровень А0. Основные этапы работы


Рис. 4. Дочерняя диаграмма, выбор устройства-прототипа


Рис. 5. Дочерняя диаграмма, проведение имитационных испытаний в пакете Solid Works.


На следующем этапе разрабатывалось устройство измельчения лигносодержащего сырья и схема размещения данного устройства в конструкции. Выявлялись недостатки устройства-прототипа и принимались решения для их устранения. Была создана 3D-модель портативного устройства в программном пакете Solid Works [2, 3] и определены дифференциальные зависимости свойств брикетов от параметров установки.

После проведения имитационных испытаний (рис. 5) предусмотрено внесение в конструкцию портативного устройства изменений для достижения оптимального результата.

На основании оценки качества проектирования устройства-прототипа и разработанного портативного устройства можно сделать выводы о возможностях повышения качества проектирования формообразующих устройств за счёт использования трёхмерного моделирования. Итогом работы служит разработанное портативное устройство для формирования топливных брикетов, удовлетворяющее ряду приоритетных задач в сфере энергосбережения и экологии.

Внедрение эффективных систем планирования позволяет повысить качество производимых исследований и сократить временные, трудовые и финансовые затраты на их осуществление. Графическое представление модели научно-исследовательской работы в виде иерархии диаграмм позволило ещё на начальном её этапе значительно сузить рамки исследований, выделить наиболее актуальную область исследования, обеспечило наглядность этапов выполнения работы и «прозрачность» хода исследований.



Литература:

  1. Кулагина Т.А. Рациональное использование отходов на примере деревообрабатывающего предприятия / Т.А. Кулагина, Е.Н. Писарева, Д.В. Слабодчикова, В.В. Ушакова // Вестн.МАЭБ. Т.14. – 2009.-№6. – С.105-112.

  2. Ханов Г.В. Твердотельное геометрическое моделирование в ходе подготовки магистров / Г.В. Ханов, Е.Н. Асеева, М.Н. Дятлов // Изв. ВолгГТУ. Серия "Новые образовательные системы и технологии обучения в вузе". Вып. 7 : межвуз. сб. науч. ст. / ВолгГТУ. – Волгоград, 2010. – № 8. – C. 199-203.

  3. Ханов Г.В., Сельдемирова Е.В. Портативное устройство для производства топливных брикетов из органического мусора // Экономика природопользования и природоохраны: сборник статей ХIV Международной научно-практической конференции. – Пенза: Приволжский Дом знаний, 2011. – С. 132-136.

  4. Судов Е.В. Концепция развития CALS-технологий в промышленности России / Е.В. Судов, А.И. Левин // НИЦ CALS-технологий «Прикладная логистика». – М., 2002.

  5. Шалумов А.С., Никишкин С.И., Носков В.Н. Введение в CALS-технологии: Учебное пособие. Ковров: КГТА, 2002. – 137 с.

Основные термины: топливных брикетов, формирования топливных брикетов, портативного устройства, сушки топливных брикетов, изготовления топливных брикетов, топливных брикетов предпочтение, сбыта топливных брикетов, топливных брикетов способом, формовки топливных брикетов, производства топливных брикетов, способа формовки брикетов, зависимости свойств брикетов, соломенной биомассы, Теоретические исследования процесса, исследования процесса охлаждения, проектирования портативного устройства, формовка изделий, технологии изготовления топливных, топливные брикеты, блоков твердополимерных топливных

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle