Целью диссертационного исследования являлась разработка наиболее энергоэффективной системы вентиляции деревообрабатывающего завода на основании морфологической матрицы и функционально-структурного анализа и модернизация на основе этого существующей системы вентиляции деревообрабатывающего завода.
Созданы структурная, функциональная и функционально-структурная модели системы вентиляции деревообрабатывающего завода, учитывающие статические и динамические связи, позволяющие определить функциональность, полезность материальных элементов, и оценить качество исполнения функций. Созданные модели позволяют вести целенаправленный поиск наиболее рационального устройства системы вентиляции, позволяющей выполнить требования по энергосбережению.
Методика синтеза структурных схем систем вентиляции с помощью функциональной модели и классификации состоит из двух этапов. На первом этапе на основе функционально-структурной модели и классификации синтезируется ряд новых структурных схем системы вентиляции. На втором этапе проводится анализ эффективности всего ряда синтезированных и существующих структурных схем методом экспертных оценок. Далее выбираются структурные схемы с наиболее высокой суммарной оценкой. Выбраны:
1. С пластинчатым рекуператором;
2. С роторным регенератором;
3. С теплообменником с промежуточным теплоносителем.
Окончательное решение о выборе той или иной структурной схемы принимается после параметрического анализа и синтеза. Для проведения последнего необходимо составление математической модели и расчет по ней предложенных вариантов указанных выше систем вентиляции.
Уточнена математическая модель вращающегося теплообменника с учетом того, что температура является экспоненциальной функцией времени. С учетом этого допущения получены зависимости температур матрицы, температуры теплоносителей и количества теплоты от времени, а также коэффициентов, определяющих характеристики процессов.
По разработанной методике произведен расчет вращающегося регенератора по данным [28].
Получены графики температуры теплоносителей и графики температуры матрицы. Выяснилось, что при учете переменности температуры количество теплоты, которое можно получить с помощью регенератора больше чем в [28].
Полученная математическая модель позволяет более точно оценить возможности теплообменников для утилизации тепла.
Полученные зависимости можно применять в проектной практике при оценке возможностей роторов.
Проанализирована существующая система вентиляции деревообрабатывающего завода. Приведена характеристика отопительно-вентиляционных систем. Определены основные недостатки: большое теплопотребление. Определен основной способ повышения энергоэффективности - внедрение системы с регенерацией воздуха. Определены мощности утилизаторов согласно заданных параметров: роторный регенератор – 343,6 кВт, пластинчатый рекуператор – 192,6, теплообменник с промежуточным теплоносителем – 100,2 кВт. Проведено сравнение трех основных схем систем вентиляции по капитальным и эксплуатационным затратам: наибольшие капитальные затраты у системы с теплообменником с промежуточным теплоносителем; наименьшие эксплуатационные затраты у системы с роторным регенератором. Определен срок окупаемости систем: система с роторным регенератором 11 лет, система с пластинчатым рекуператором 14 лет, система с теплообменником с промежуточным теплоносителем 28 лет. По результатам наиболее рациональной выбрана схема с вращающимся регенератором.
Дальнейшее продолжение исследований подразумевает уточнение математической модели пластинчатого рекуператора; изучение теплофизических свойств воздуха, прошедшего через рекуператор; анализ и сравнение надежности различных схем вентиляции; анализ и сравнение долговечности различных схем вентиляции; уточнение математической модели движения воздуха в циклоне; уточнение математической модели температур воздуха, движущегося в циклоне; усовершенствование фильтров для очистки воздуха.
