Применение солнечного коллектора для сушки хлопка-сырца | Статья в журнале «Техника. Технологии. Инженерия»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 5 октября, печатный экземпляр отправим 9 октября.

Опубликовать статью в журнале

Автор:

Рубрика: Машиностроение

Опубликовано в Техника. Технологии. Инженерия №2 (12) апрель 2019 г.

Дата публикации: 26.03.2019

Статья просмотрена: 12 раз

Библиографическое описание:

Бафоев Д. Х. Применение солнечного коллектора для сушки хлопка-сырца // Техника. Технологии. Инженерия. — 2019. — №2. — С. 14-16. — URL https://moluch.ru/th/8/archive/120/3952/ (дата обращения: 21.09.2019).



В современных условиях для развития техники и технологии первичной переработки хлопка первостепенное значение приобретают вопросы, связанные со снижением производственных затрат на выработку продукции, повышением ее качества и конкурентоспособности на мировом рынке. Для достижения нормативных показателей на волокно на хлопкозаводах необходимо совершенствовать технологию подготовки хлопка-сырца к джинированию, с учетом специфических свойств селекционных разновидностей хлопка.

В последние годы в хлопкоочистительной промышленности из-за нарушений технологии переработки хлопка-сырца на хлопкозаводах, неисправного состояния сушильных и топочных агрегатов, очистителей хлопка и другого основного и вспомогательного оборудования вырабатывается волокно невысокого качества. Наблюдается переход волокна в низшие классы, и оно реализуется по сниженным классам и соответственно по низким ценам.

В настоящее время влияние сушки и очистки на кинетику засоренности, на структуру хлопка-сырца, на механизм порокообразования волокна по технологическим процессам и кинетику изменения цвета волокна мало изучены. Необходима гибкая технология подготовки хлопка-сырца к джинированию, пригодная для перерабатываемых различных селекционных сортов хлопка [2].

Разработка и внедрение инновационных технологий в различные отрасли производства открывает большие перспективы росту экономики. Необходимо подчеркнуть, что при переработке сельхозпродуктов до настоящего времени используется энергоемкие и дорогостоящие технологии, которые приводят к повышению себестоимости, а зачастую и снижения качества целевых продуктов.

Например, при сушке хлопка-сырца традиционно используется конвективная сушка, в котором применяется способ нагревания воздуха с помощью сжигания жидких видов топлива. Существенными недостатками данной технологии является, во-первых, сжигание дорогостоящего топлива, во-вторых, нарушение экологии, в-третьих, низкий коэффициент полезного действия процесса. Кроме того, для транспортировки сырья в процессе сушки необходимо использовать также в относительно больших объемах электроэнергию. По традиционной технологии обычно транспортировка хлопка-сырца осуществляется в трубе, где в качестве активного элемента используется шнек. Это не только создает высокое трение между хлопком-сырцом и соприкасающимися деталями и стенками трубы, но и приводит к резкому увеличению потребления электрической энергии для преодоления сопротивления, а также снижает качество целевого продукта, так как при этом наблюдается смятие, разрыв волокон, повреждение семян и др. Кроме того, трудно достичь низкой влажности конечного продукта, что приводит к развитию бактерий вызывающих резкое снижение качества хлопка-сырца при хранении, а также опасность его возгорания за счет саморазогрева.

Технология сушки влажных материалов, в частности термообработки хлопка-сырца, требует создания эффективных ресурсосберегающих и энергосберегающих, экологически безопасных устройств. Для этого необходимо разработать новые теплообразователи, имеющие ряд преимуществ перед ранее известными. Они должны обладать возможностью регулирования температуры сушильного агента с комплексом устройств, работающих с экологически чистым теплоносителем. Решение данной проблемы, является актуальной задачей.

Ежегодно во всем мире изготавливается около 20 млн тонн хлопка-сырца. В результате получают примерно 6,5–7 % млн тонн хлопкового волокна. Для переработки требуется 8–10 месяцев в году. Поэтому качественное хранение и переработка хлопка-сырца являются основными факторами. При переработке хлопка-сырца для получения более эффективного и качественного волокна их влажность должна быть в пределах 8–9 % [1]. Обычно, первый сорт хлопка-сырца имеет 9–11 % влажности. Поэтому перед джинированием необходимо влажность хлопка-сырца уменьшить до 8–9 %. В настоящее время на применяемых на хлопкоперерабатывающих заводах сушильных барабанах типа 2СБ-10, СБТ, СБО при сушке волокна высшего качества снижаются характеристики некоторых величин. В результате в последующих технологических процессах сортность волокна на 25 % снижается из-за механического воздействия, растрачивается много энергии, теряется цвет волокна, а также происходит скручивание волокна, ухудшается микроструктура волокна.

Основными недостатками барабанных сушилок типа 2СБ-10 и СБО, СБТ являются: низкий влагоотбор, жесткий температурный режим сушки (до 280 0С), появление зажгученности хлопка, повреждения волокон и семян, неравномерное распределение хлопка-сырца по объему камеры барабана, малая удельная площадь тепловоспринимающей поверхности хлопка-сырца при его падении с лопастей и др.

Практика работы барабанных хлопковых сушилок показывает, что при существующих конструкциях внутренних устройств и в случае переработки влажных и, особенно, низких сортов хлопка-сырца возможно образование огромных жгутов из волокна, иногда похожих на веревки и канаты.

Сушка влажных материалов не только тепловой-технический процесс, но и является технологическим процессом, в котором изменяются свойства сырца, в частности улучшаются его природные свойства. Процесс сушки является взаимосвязанным и одновременно происходящими комплексным процессом, который вмещает в себя теплопередачу материалу от сушильного агента и передачу влажности обратно сушильному агенту, т. е. влага материалов в результате теплообмена перемещается в направлении, противоположном потоку влажного тепла.

В настоящее время сушка хлопка-сырца осуществляется природным газом, керосином и углеводородным топливом с участием атмосферного воздуха.

В этой связи возникла существенная необходимость подробно изучить работу барабанных сушилок с целью установления влияния факторов на происходящий в них процесс и на основе этого определить дальнейшие пути повышения эффективности сушки.

Д.т.н. Х. И. Иброгимовым в 2009 году в Костромском государственном технологическом университете выполнены исследования по совершенствованию сушильных процессов хлопка. Иброгимов считает, что они должны сопровождаться:

– разделением объемов падающих с лопастей комков хлопка;

– увеличением удельных площадей их тепловоспринимающих поверхностей;

– эффективным использованием камеры барабана и теплоносителя.

Выбор метода сушки определяется масштабом производства, климатическими особенностями местности, видом высушиваемого материала и стоимостью дополнительной энергии. Подвод теплоты к материалу от сушильного агента может осуществляться конвективным путем или путем излучения, соответственно различают конвективные и радиационные сушилки. Во-первых, продукт контактирует с воздухом, нагретым солнечной энергией, во-вторых, продукт непосредственно облучается Солнцем, температура в сушилках этого типа достигает 90...95°С. Могут также применяться комбинированные сушилки, в которых участвуют оба вида теплообмена, но преобладает конвекция, а установка состоит из воздухонагревателя и сушильной камеры с прозрачными стенками. Применение солнечных установок повышает эффективность сушки и уменьшает потери продукта. Существенно сокращается время сушки и улучшается качество продукта.

Основным конструктивным элементом солнечной установки является коллектор, в котором происходит улавливание солнечной энергии, ее преобразование в теплоту и нагрев воды, воздуха или какого-либо другого теплоносителя. Различают два типа солнечных коллекторов — плоские и фокусирующие. В плоских коллекторах солнечная энергия поглощается без концентрации, а в фокусирующих — с концентрацией, т. е. с увеличением плотности поступающего потока радиации.

Для сушки хлопка-сырца в барабанной сушилке предлагается использоват плоский коллектор солнечной энергии. Для того чтобы изготовить плоский коллектор солнечной энергии, необходима прежде всего лучепоглощающая поверхность, имеющая надежный контакт с рядом сушильного барабана для движения нагреваемого теплоносителя. Плоской лучепоглощающей поверхности сушильного барабана для теплоносителя образует единый конструктивный элемент — абсорбер. Для лучшего поглощения солнечной энергии верхняя поверхность абсорбера окрашивается в черный цвет и имееть специальное поглощающее покрытие. Максимальная температура, до которой можно нагреть теплоноситель в плоском коллекторе, не превышает 100 °С. Преимущества плоского коллектор солнечной энергии по сравнению с коллекторами других типов — это его способность улавливать как прямую (лучистую), так и рассеянную солнечную энергию и как следствие этого — возможность его стационарной установки без необходимости слежения за Солнцем. Абсорбер плоского коллектора солнечной энергии изготавливается из металла с высокой теплопроводимостью.

У предлагаемой конструкции корпус теплового коллектора и его внутреннее пространство постоянно нагреты до температуры 90–95 ºС от прямого и отраженного от концентратора солнечного излучения.

Необходимость аккумулирования теплоты в гелиосистемах обусловлена несоответствием во времени и по количественным показателям поступления солнечной радиации и теплопотребления. Поток солнечной энергии изменяется в течение суток от нуля в ночное время до максимального значения в солнечный полдень. Поскольку тепловая нагрузка отопления максимальна в декабре — январе, а поступление солнечной энергии в этот период минимально, для обеспечения теплопотребления необходимо улавливать солнечной энергии больше, чем требуется в данный момент, а избыток накапливать в аккумуляторе теплоты.

Поток воздуха, поступающий в коллектор, соприкасается с нагретой поверхностью коллектора и воспринимает тепло от неё. При этом происходит конвективный процесс теплообмена. Упрощенная методика, расчета изменения температуры потока воздуха

где и температура коллектора и воздуха °С; площадь поверхности теплообмена м2; коэффициент теплоотдачи от внутренней поверхности коллектора воздуха, Вт/(м2 °С); время передачи теплоты от поверхности коллектора к воздуху, ч.

Количество теплоты, отдаваемой в течение часа на участке длиной,

где периметр коллектора на участке длиной.

При этом температура воздуха изменяется на . Количество теплоты, воспринимаемой воздухом,

где масса воздуха, кг; теплоемкость воздуха при постоянном давлении, Дж/(кг °С).

Таким образом, применение солнечного коллектора в устройствах сушки хлопка позволяет снизить расход электроэнергии более, чем в 2‑3 раза; исключить сжигание жидкого топлива; значительно упростить технологию; повысить надежность оборудования и значительно снизить его материалоемкость.

Литература:

  1. Шайхов Э. Т., Нормухамедов Н. и др. Хлопководство. Ташкент: Мехнат, 1990. 284 с.
  2. Иброгимов Х. И. Совершенствование конструкции барабанной сушилки для хлопка-сырца / Х. И. Иброгимов // материалы Всероссийской научно-технической конференции молодых ученых «ДНИ НАУКИ — 2009»: СПбГУТиД. — СПб. 2009.
Основные термины (генерируются автоматически): солнечная энергия, плоский коллектор, сушильный агент, сушка хлопка-сырца, участок длиной, сорт хлопка-сырца, процесс сушки, переработка хлопка-сырца, сушильный барабан, воздух.

Похожие статьи

Первичная обработка хлопка-сырца и влияние на качество...

Хлопок-сырца один из наиболее ценных видов сырья, из которого вырабатывают до 350 видов продукции широкого потребления, технического назначения. Хлопковое волокно служит основным видом сырья для текстильной...

Построение фреймовой модели технологических задач сушки...

Процесс сушки хлопка-сырца в первом периоде осуществляется в общем случае за счет удаления свободной влаги из волокна и поверхности кожуры семян. При сушке в сушильных установках происходит быстрый нагрев и обезвоживание...

Влияние условий хранения и сушки на надмолекулярную...

Процесс сушки хлопка-сырца в первом периоде осуществляется в общем случае за счет

Энергия водородных связей, возникающих между молекулами воды и гидроксильными группами целлюлозы

Несмотря на большое значение процесса сушки хлопка-сырца для хранения и...

Кинетика изменения прочности волокна при хранении...

Хлопок-сырец, сформированный в партии по селекционному и промышленному сортам, виду сбора, а

‒ не проходя сушки и очистки сразу передаваться на переработку; преимущественно это

Наряду с этим, сушка хлопка-сырца под воздействием высокой температуры приводит к...

Изменение степени засорённости хлопка-сырца после процесса...

Приёмка хлопка-сырца на хлопкоочистительные заводы осуществляется согласно установленным стандартам. Если поставляемый с фермерских хозяйств хлопок-сырец имеет влажность выше установленных стандартных норм, перед сдачей такого сырья необходимо...

Анализ качества хлопко-волокна на Карасуйском хлопкозаводе

Партией считают количество хлопка-сырца одного селекционного и промышленного сорта, типа и класса

Сорт хлопка-сырца, определяют по худшему показателю цвета и коэффициента зрелости. Основными показателя использования хлопка-сырца являются выход волокна из...

Влияние использования сырья на стоимостные показатели...

Как показывает анализ выхода хлопка-волокна из хлопка-сырца по Олимкентскому хлопкозаводу план выхода хлопка-волокна в целом перевыполнен на 0,8 %. Анализ выхода хлопка-волокна по каждому сорту показывает превышение отчетных показателей по...

Влияние усовершенствованного очистительного оборудования на...

В процессе очистки хлопка-сырца от сорных примесей волокна и семена получают различные повреждения, в результате в последующих процессах, особенно, в процессе джинирования случаи учащаются, и ухудшается качество волокна и семян.

Исследование процесса сушки тыквы при комбинированном...

В настоящее время для сушки хлопка-сырца широко применяются сушилки барабанного типа, в частности высокопроизводительные сушилки 2СБ-10, развитие которых идет по пути увеличения габаритов сушильных камер. Способы технологического процесса сушки материалов.

Процесс сушки хлопка-сырца в первом периоде осуществляется...

Очистка хлопка-сырца осуществлялась в лабораторном корпусе ОАО НПЦ «Paxtasanoatilm» на макете очистителя типа УХК, с использованием колковых и пильчатых секций, что соответствует рекомендуемому режиму для данного селекционного сорта при данной исходной засоренности.

Похожие статьи

Первичная обработка хлопка-сырца и влияние на качество...

Хлопок-сырца один из наиболее ценных видов сырья, из которого вырабатывают до 350 видов продукции широкого потребления, технического назначения. Хлопковое волокно служит основным видом сырья для текстильной...

Построение фреймовой модели технологических задач сушки...

Процесс сушки хлопка-сырца в первом периоде осуществляется в общем случае за счет удаления свободной влаги из волокна и поверхности кожуры семян. При сушке в сушильных установках происходит быстрый нагрев и обезвоживание...

Влияние условий хранения и сушки на надмолекулярную...

Процесс сушки хлопка-сырца в первом периоде осуществляется в общем случае за счет

Энергия водородных связей, возникающих между молекулами воды и гидроксильными группами целлюлозы

Несмотря на большое значение процесса сушки хлопка-сырца для хранения и...

Кинетика изменения прочности волокна при хранении...

Хлопок-сырец, сформированный в партии по селекционному и промышленному сортам, виду сбора, а

‒ не проходя сушки и очистки сразу передаваться на переработку; преимущественно это

Наряду с этим, сушка хлопка-сырца под воздействием высокой температуры приводит к...

Изменение степени засорённости хлопка-сырца после процесса...

Приёмка хлопка-сырца на хлопкоочистительные заводы осуществляется согласно установленным стандартам. Если поставляемый с фермерских хозяйств хлопок-сырец имеет влажность выше установленных стандартных норм, перед сдачей такого сырья необходимо...

Анализ качества хлопко-волокна на Карасуйском хлопкозаводе

Партией считают количество хлопка-сырца одного селекционного и промышленного сорта, типа и класса

Сорт хлопка-сырца, определяют по худшему показателю цвета и коэффициента зрелости. Основными показателя использования хлопка-сырца являются выход волокна из...

Влияние использования сырья на стоимостные показатели...

Как показывает анализ выхода хлопка-волокна из хлопка-сырца по Олимкентскому хлопкозаводу план выхода хлопка-волокна в целом перевыполнен на 0,8 %. Анализ выхода хлопка-волокна по каждому сорту показывает превышение отчетных показателей по...

Влияние усовершенствованного очистительного оборудования на...

В процессе очистки хлопка-сырца от сорных примесей волокна и семена получают различные повреждения, в результате в последующих процессах, особенно, в процессе джинирования случаи учащаются, и ухудшается качество волокна и семян.

Исследование процесса сушки тыквы при комбинированном...

В настоящее время для сушки хлопка-сырца широко применяются сушилки барабанного типа, в частности высокопроизводительные сушилки 2СБ-10, развитие которых идет по пути увеличения габаритов сушильных камер. Способы технологического процесса сушки материалов.

Процесс сушки хлопка-сырца в первом периоде осуществляется...

Очистка хлопка-сырца осуществлялась в лабораторном корпусе ОАО НПЦ «Paxtasanoatilm» на макете очистителя типа УХК, с использованием колковых и пильчатых секций, что соответствует рекомендуемому режиму для данного селекционного сорта при данной исходной засоренности.

Задать вопрос