РАЗРАБОТКА ЭФФЕКТИВНОЙ ТЕХНОЛОГИИ И УСТРОЙСТВА ДЛЯ УВЛАЖНЕНИЯ ВОЛОКНА ПЕРЕД ПРЕССОВАНИЕМ

МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО

ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН

ТАШКЕНТСКИЙ ИНСТИТУТ ТЕКСТИЛЬНОЙ И ЛЕГКОЙ

ПРОМЫШЛЕННОСТИ

На правах рукописи

УДК 677.21.021.1

АРИФОВ НУРИДДИН ШУХРАТОВИЧ

РАЗРАБОТКА ЭФФЕКТИВНОЙ ТЕХНОЛОГИИ И УСТРОЙСТВА ДЛЯ УВЛАЖНЕНИЯ ВОЛОКНА ПЕРЕД ПРЕССОВАНИЕМ

Специальность 5А541701«Технологии первичная обработка хлопка»

ДИССЕРТАЦИЯ

представленная на соискание академической степени магистра

Научный руководитель проф., д.т.н. А.Е.Лугачев

____________

«_____» ___________ 2012

ТАШКЕНТ –2012.
2

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ…. ………………………………………………………………2

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР…. ………………………………....7

1.1. Обзор научных исследований и конструкций в области увлажнения

хлопка-сырца и волокна в РУз и за рубежом ………………………...7

1.2. Выводы……..……………………………………….. ……………..…34

ГЛАВА 2. НАУЧНАЯ ЧАСТЬ.……………………………..……………35

2.1. Разработка схемы и конструкции увлажнительной установки…….35

2.2. Теоретические исследования процессов увлажнения хлопкового

волокна перед прессованием……………………………………….…39

2.3. Экспериментальные исследования процессов увлажнения волокна

в увлажнительной установке………………………………………… 47

2.4. Выводы…………………………………………………………………61

ГЛАВА 3. БЕЗОПАСНОСТЬ ТРУДА И ЭКОЛОГИЯ…………………. 62

3.1. Разработка требований безопасности при совершенстве техники

увлажнения волокна перед пересованиям……….........................………62

3.2. Выводы………………………………………………………………. 67

ГЛАВА 4. РАСЧЕТ ОЖИДАЕМОГО ЭКОНОМИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА

ОТ ВНЕДРЕНИЯ УВЛАЖНИТЕЛЯ ВОЛОКНА НА ХЛОПКОЗА-

ВОДЕ…………..………………………………………………....................68

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ…………………………………………………………72

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ …………………………..73

ПРИЛОЖЕНИЕ…………………………………………………………….76

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Хлопкоочистительная промышленность - важ-

нейшая отрасль аграрного сектора экономики Республики Узбекистан.

Вырабатываемое хлопкозаводами Республики хлопковое волокно, остает-

ся основным сырьем для текстильной промышленности [1] и важнейшим

товаром международной торговли, спрос на который постоянно растет.

Объем мировой торговли хлопковым волокном приближается к 20 млн.

тонн в год [2].

Перерабатывая ежегодно порядка 3,5 млн. тонн хлопка-сырца и про-

изводя более 1 млн. тонн хлопкового волокна, Республика Узбекистан в

мировом производстве занимает шестое место после Китая, США, Индии,

Пакистана и Бразилии [2]. Хлопковое волокно является важным экспорт-

ным продуктом Республики Узбекистан. Отправляя на экспорт порядка

75 % объема хлопкового волокна, Республика занимает третье в мире, по-

сле США и Индии, место по экспорту хлопкового волокна [2]. Хлопковое

волокно – одна из основных статей экспорта Республики и существенный

источник валютных поступлений в бюджет [3].

Сегодня в условиях самостоятельного выхода Узбекистана, геогра-

фически отдаленного от крупнейших потребителей хлопкового волокна,

на мировой хлопковый рынок жизненно важное значение имеет повыше-

ние эффективности и качества производства хлопкового волокна, обеспе-

чение его конкурентоспособности, снижение затрат по его транспорти-

ровке. Любые недоработки по данным вопросам отражаются неминуемым

падением уровня цен и спроса на продукцию. Президентом И.А. Каримо-

вым и Правительством Республики Узбекистан принимаются кардиналь-

ные меры по модернизации всей хлопковой отрасли, реконструкции хлоп-

козаводов, подготовке квалифицированного персонала и выведению на
4

мировой уровень ее индустриальных предприятий, семеноводческих, се-

лекционных и научно-исследовательских центров. Проведение технологи-

ческой операции увлажнения волокна перед прессованием до приведен-

ных норм обеспечивает придание хлопковым волокнам оптимальных

структурно-механических свойств. В результате увлажнения волокно ста-

новится менее упругим и более податливым к механическим воздействи-

ям, уменьшаются разрывные усилия, действующие на обвязочные пояса,

чем предотвращается возможность их разрыва, улучшается товарный вид

волокна, происходит нейтрализация, имеющегося на волокне статического

электричества, повышается объемная плотность и масса кип, уменьшают-

ся их габаритные размеры. В совокупности, это приводит к экономии та-

роупаковочных и транспортных расходов, повышает продажную цену (на

мировом рынке определяется исходя из массы нетто). Л.Н. Богомазов,

В.М. Головин и П.В. Байдюк отмечали, что изменение влажности волокна

на 1 % влечет за собой изменение массы кипы приблизительно на 5-6 кг

[7], а при увеличение влажности волокна, например, с 5 до 7 % суммарные

расходы по прессованию, упаковке и перевозке кип до потребителя сни-

жаются более чем на 3 % [8].

В настоящее время для увлажнения волокна на хлопкозаводах исполь-

зуются устройства типов УВТ, УВШ, УХВ и самодельные установки.

Конструкции применяемых устройств обеспечивают увлажнение лишь

поверхностного слоя волокнистой массы. Внутрь слоя влага проникает

лишь на небольшую глубину. Это сдерживает эффективность увлажнения,

поскольку увеличение количества подаваемого увлажняющего агента ог-

раничено возможностью волокна воспринять его без образования переув-

лажненных участков на поверхности волокнистой массы. Последнее мо-

жет привести к нежелательным последствиям: значительной неравномер-

ности влажности волокна по объему, прилипанию переувлажненных уча-

стков к рабочим органам, порче переувлажненных участков волокна в
5

процессе его хранения в кипах, биологическому повреждению, изменению

цвета и ухудшению некоторых других показателей качества волокна.

Решение данной проблемы возможно лишь на основе проведения тео-

ретических и экспериментальных исследований технологии увлажнения

волокна перед прессованием, что определяет ее актуальность.

Цель и задачи исследований: Целью работы является разработка эф-

фективной технологии и устройства для увлажнения волокна перед прес-

сованием.

Для достижения этой цели необходимо решение следующих задач:

- провести обзор и анализ технологий и конструкций увлажнителей

волокна в СНГ и за рубежом;

- провести обоснование компановки рабочих узлов увлажнителя во-

локна

и определить оптимальный вариант увлажнителя волокна;

- провести экспериментальные исследования увлажнителя волокна;

- определить технические решения для решения проблемы экологии и

аспирации пыли в прессовом цехе хлопкозавода;

- рассчитать экономический эффект от внедрения предлагаемого ув-

лажнителя волокна на Букинском хлопкозаводе Тапшкентской

области.

Научная новизна: Предложено новое эффективное техническое реше-

ние и технология увлажнения волокна, защищенные патентом РУз.

Практическая ценность: проведены теоретические и эксперимен-

тальные исследования нового увлажнителя волокна перед прессованием в

производственных условиях в технологии хлопкозавода. По результатам

исследований, предлагаемый увлажнитель показал высокую эффектив-

ность и равномерность увлажнения слоя волокна перед прессованием и

может быть использован в технологическом процессе хлопкозавода.

Объект исследований: волокно хлопковое, модуль увлажнителя,
6

равномерность увлажнения, диффузия влаги, кинетика проникновения

влаги в слой волокна.

Предмет исследований. Разработка эффективной технологии и уст-

ройства для увлажнения волокна перед прессованием.

Методы научных исследований: Методологической и теоретиче-

ской основой диссертации явились труды ведущих отечественных ученых

и зарубежных фирм (США) по вопросам исследования процессов увлаж-

нения волокна в техпроцессе хлопкозавода. Сформулированные в диссер-

тационной работе задачи решались с использованием экспериментальных

методов. Использованы как стандартные, так и стендовые методы иссле-

дования.

Структура и объем диссертации: Диссертационная работа состоит

из 4 глав, 4 выводов, 37 наименований списка литературы, и содержит

76 cтр. машинописного текста, 8 таблиц, 30 рис.

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Обзор научных исследований и конструкций в области

увлажнения хлопка-сырца и волокна в РУз и за рубежом

Согласно исследованиям [9,10] и информационным данным, на хлопкоза-

водах Республики Узбекистан в различные годы применялось порядка 26

способов увлажнения хлопка-сырца и волокна, которые устанавливались в

различных точках технологической цепочки, начиная от подачи влагоа-

гента перед батареями джинов и кончая трамбованием волокна в прессо-

вой установке. При этом в качестве агента увлажнения использовался: во-

дяной пар, влажный воздух различной температуры, распыленная вода,

поверхностно-активные вещества (ПАВ). Для интенсификации процесса

увлажнения использовались акустические, ультразвуковые волны, раз-

личные аэродинамические режимы. В настоящее время некоторые из них

продолжают эксплуатироваться.

На рис. 1. представлена классификация способов увлажнения волокна, на-

ходивших применение на хлопкоочистительных заводах. В классифика-

ции в первую очередь классифицирован объект увлажнения хлопковое во-

локно, как в составе хлопка-сырца, так и в чистом виде. Затем в зависимо-

сти от применяемого агента увлажнения, указаны участки технологиче-

ской цепочки хлопкозавода, на которых предполагалось осуществление

процесса увлажнения. В Таблице 1. приведена информация по каждому

из способов увлажнения волокна и результатах его применения.
8

Способы увлажнения хлопкового волокна

В составе хлопка-сырца перед

джинированием

Непосредственно перед прессованием

Волокносъем

Конденсор

Лоток пресса

Пресс

Волокноотвод

Рис. 1. Классификация способов увлажнения хлопкового волокна
9

Способы и устройства для увлажнения хлопка-сырца и волокна, применявшиеся на хлопкоочистительных заводах

Республики Узбекистан

№ Метод увлажнения материала и место его

применения в технологической цепочке

Характеристика агента

увлажнения

Достигае-

мый при-

рост

влажно-

сти, %

Результаты использования рас-

сматриваемого метода

1 2 3 4 5

1 Распыл воды в месте забора хлопка-сырца

пневмотранспортом из очистительного в

джинный цех (точка А на рис.1.7)

Давление воды перед

форсункой (250-300)

кПа

0,1-0,2 Засорение перфорированных пере-

городок сепаратора

2 Пневмораспыл воды в месте забора хлопка-

сырца пневмотранспортом из очистительно-

го в джинный цех (точка А на рис.1.7)

Давление воды и воздуха

170 кПа

0,2-0,3 Засорение перфорированных пере-

городок сепаратора

3 Пневмораспыл воды при помощи форсунок

над распределительным шнеком батареи

джинов

Давление волы перед

форсункой (250-300)

кПа

0,1-0,3 Влага не проникает во внутрь слоя

хлопка. Неустойчивая работа джи-

нов из-за остановок и забоев сыр-

цового валика.

4 Подача теплого воздуха с высокой относи-

тельной влажностью в шахты питателей

джинов

0,2-0,4 Забои шахт. Неустойчивая работа

джинов из-за остановок и забоев

сырцового валика

Продолжение таблицы 1.

1 2 3 4 5

5 Увлажнение в бункере большой емкости (7-10) минут Нет дан-

ных

Неравномерное увлажнение сырца

и забои хлопком-сырцом нижней

части бункера в зоне питающих

валиков

6 Пневмораспыл теплого влажного воздуха в

кондиционных камерах, оснащенных возду-

ховодами с перфорированными стенками

(7-10) минут Нет дан-

ных

Неравномерное увлажнение сырца

и забои хлопком-сырцом нижней

части бункера в зоне питающих

валиков

7 Съем волокна с пил джина воздухом, про-

пущенным через водяную завесу (точка Б на

рис.1.7)

Относительная влаж-

ность воздуха (90–95) %

при температуре (25–30)

0С.

Не улав-

ливается

Ввиду незначительной эффектив-

ности этот способ не нашел при-

менения.

8 Съем волокна с пил джина увлажненным те-

плым воздухом (точка Б на рис.1.7)

Относительная влаж-

ность воздуха (70–80) %

при температуре (40–60)

0С.

0,3–0,7 Ухудшается работа джина, эффек-

тивность зависит от состояния пе-

рерабатываемого хлопка, произво-

дительности, параметров окру-

жающей среды.

9 Тонкий распыл воды в патрубках волокно-

отвода после волокноочистителей (точка В

на рис.1.7)

Давление, кПа:

воды 178-196

воздуха 196-245

До 0,5 Эпизодически происходит залега-

ние волокна и минеральных вклю-

чений в волокноотводе. Снижается

эффективность волокноочистите-

лей.

Продолжение таблицы 1.

1 2 3 4 5

10 Тонкий пневмораспыл воды, умягченной

поверхностно-активным составом, в патруб-

ках волокноотвода после волокноочистите-

лей (точка В на рис.1.7, увлажнитель УХВ)

Давление воды – водо-

проводное, воздуха – 392

кПа, концентрация ПАВ

в воде 1:200

1,5-2,0 Эпизодически происходит залега-

ние волокна и минеральных вклю-

чений в волокноотводе. Снижается

эффективность волокноочистите-

лей.

11 Пневматический распыл воды в волокноот-

воде (точка Г на рис.1.7)

Давление подаваемой

воды и воздуха 170 кПа

До 1 Эпизодически забивается волок-

ноотвод. Засоряется сетка конден-

сора волокна.

12 Подача водяного пара в волокноотвод (точ-

ка Д на рис.1.7)

Давление пара перед со-

плами 340 кПа, темпера-

тура (128-140) 0С.

1,4 Образуются войлокообразные

пропыленные включения в волок-

не. Засоряется сетка конденсора.

13 Подача водяного пара в волокноотвод с од-

новременным наложением акустических

волн (точка Д на рис.1.7)

Давление, кПа: Пара –

157; Воздуха – 294; Ра-

бочая частота акустиче-

ских волн (10-14) кГц;

Достигаемая мощность

излучателя (100-200) Вт.

1,3-1,6 В кипе образуются пропыленные

слои

14 Подача водяного пара между роликами

рольганга. Слой при движении описывает

синусоидальную кривую.

Экспериментальная установка

Продолжение таблицы 1.

1 2 3 4 5

15 Подача водяного пара в волокноотвод перед

конденсором, либо в конденсор (точки Г или

Е рис.1.7)

Давление пара (49-69)

кПа, температура 110 0С

До 0,4 Происходит забой конденсора, по-

являются пропыленные включения

в волокне.

16 Подача водяного пара или воды на участке

между батарейным волокноочистителем и

лотком пресса (ленточный увлажнитель)

Ленточный транспортер

1400х2500

До 1,4 Большие габариты ленточного

транспортера, поверхностное ув-

лажнение слоя волокна.

17 Пневматический распыл воды в патрубке

перед конденсором, либо в конденсоре (точ-

ка Е рис.1.7)

Вода подается от водо-

проводной сети, давле-

ние воздуха 294 кПа

До 1 Происходит забой конденсора, в

кипе образуются пропыленные

слои.

18 Устройство увлажнения встроенное в кон-

денсор

Вода подается от водо-

проводной сети и распы-

ляется форсунками. Дав-

ление воды перед фор-

сунками 3 кПа.

0,7-1,0 Происходит переуплотнение во-

локна в лотке. Смачивается верх-

ний слой волокна.

19 Продувка слоя волокна после конденсора

туманообразной смесью воздуха и воды

(УВ)

Расход воды (100-200)

л/ч, воздуха (4-7) м3/с

До 2,5 Происходит переуплотнение во-

локна в лотке. Смачивается верх-

ний слой волокна.

20 Продувка слоя волокна после или до кон-

денсора туманообразной смесью воздуха и

воды (шахтный увлажнитель УВШМ) (точка

Ж рис.1.7)

Расход воды до 80 л/ч,

воздуха (800-1200) м3/ч

До 1,3 Происходит переуплотнение во-

локна в лотке

Окончание таблицы 1.

1 2 3 4 5

21 Тонкий распыл воды над волокном в лотке

(точка З рис.1.7)

Давление, кПа: Воды –

245; Воздуха – 392.

0,2-1,5 Происходит переуплотнение во-

локна в лотке. Залипание трамбо-

вочной плиты волокном.

22 Тонкий распыл воды, умягченной ПАВ, над

волокном в лотке (точка З рис.1.7)

Давление, кПа: Воды –

245; Воздуха – 392; Кон-

центрация смеси 1:400.

0,2-1,5 Происходит переуплотнение во-

локна в лотке. Смачивается верх-

ний слой волокна.

23 Продувка волокна в лотке насыщенным во-

дяным паром (точка И рис.1.7)

Давление пара 343 кПа,

температура 140 0С.

0,2-2,0 Неравномерность увлажнения во-

локна в кипе. Залипание трамбо-

вочной плиты волокном. Затруд-

няется движение волокна по лотку.

24 Продувка волокна в лотке влажным возду-

хом (точка К рис.1.7)

Температура воздуха 55

0С, относительная влаж-

ность 52 %, давление до

1,67 кПа.

0,7 Эффективность зависит от темпе-

ратуры и исходной влажности ма-

териала. Большая энергоемкость.

25 Подача водяного пара на массу волокна в

процессе его трамбовки (точка Л рис.1.7)

Давление пара (69-118)

кПа, температура (120-

140) 0С

0,7 Образуются переувлажненные и

пропыленные включения. Трамбо-

вочная плита залипает волокном.

26 Тонкий распыл воды на волокно при его

трамбовании в прессовой установке.

Давление воды обеспе-

чивается трамбовочной

установкой

1,5-2,0 Образуются переувлажненные и

пропыленные включения. Трамбо-

вочная плита залипает волокном.
14

Рис. 1.1 Схема расположения устройств для увлажнения хлопка-сырца и волокна, применявшихся на хлопкоочисти-

тельных заводах Республики Узбекистан, в технологической цепочке хлопкозавода

Большинству из вышеперечисленных способов увлажнения хлопка-

сырца и волокна присущи существенные эксплуатационные и технологиче-

ские недостатки, приводящие к неудовлетворительной эффективности техно-

логии увлажнения.

Способы 1-2 представлены несколькими вариантами увлажнителей. Это

увлажнители хлопка-сырца, устанавливаемые в начале пневмотранспорти-

ровки сырца из очистительного цеха в джинный. Они рассмотрены по той

причине, что обработка на этой стадии заметно повышает влажность волокна

перед прессованием в среднем на (0,5-0,8) % [11].

На Джуминском хлопкозаводе был опробован и внедрен способ увлаж-

нения хлопка-сырца путем обработки его распыленной водой перед подачей

в трубу пневмотранспорта идущего к сепаратору СС-15А – Способ №1. Про-

цесс увлажнения происходит следующим образом (рис.1.2.). Вода, при по-

мощи вентилятора 7 с большой скоростью поступающая через сопло распы-

лителя 1, разбивается на мелкие частицы, которые в виде туманообразной

смеси с воздухом засасываются пневмосистемой 8 вместе с хлопком-сырцом,

поступающим по ленточному транспортеру 9.

Рис. 1.2 Способ №1

Также применяется способ №2 увлажнения хлопка-сырца, использую-

щий изобретение по а.с. 1331913 [12]. Увлажнитель имеет камеру орошения

1 (рис. 1.3), размещенную вокруг цилиндрического пневмопровода 2 с пер-

форированной стенкой. Два ротационных распылителя воды 4 установлены

на дверцах камеры 7. На дверцах вокруг распылителей имеются сквозные ре-

гулируемые отверстия диаметром 30 мм для прохода в камеру 1 атмосферно-

го воздуха. Внизу камеры 1 предусмотрена труба 5 для отвода излишков во-

ды. При работе увлажнителя хлопок-сырец подается транспортером 6 к торцу

пневмопровода 2, где за счет разряжения, создаваемого системой пнев-

мотранспорта хлопка к сепаратору СС-15А, засасывается вместе с окружаю-

щим воздухом. Здесь хлопок-сырец на перфорированном участке пневмопро-

вода 2 встречается с поперечными струями туманообразной смеси воздуха и

влаги (агент увлажнения), поступающей из камеры орошения 1. Проходя

сквозь пристеночный слой хлопка, струи увлажняющего агента интенсивно

обдувают его.

Рис. 1.3 Способ №2

Несмотря на то, что в этих способах в процессе транспортировки до се-

паратора хлопок-сырец находится под воздействием увлажняющего агента и

при распределении конвейером по шахтам пильных джинов дополнительно

перемешивается, несколько повышая равномерность и эффективность ув-

лажнения, данные устройства содержат в себе недостатки, присущие практи-

чески всем описываемым способам увлажнения. Процесс увлажнения обес-

печивает незначительное (из-за краткости взаимодействия и поверхностной

обработки) насыщение влагоагентом лишь поверхностных слоев транспорти-

руемых клочков. Внутренние слои остаются практически сухими и в процес-

се транспортировки и перемешивания увлажняются незначительно. При пре-

вышении объемов подачи воды наблюдаются случаи смачивания стенок,

прилипания к ним летучек, приводящие к образованию пропыленных участ-

ков волокна.

В способах 3-4 увлажнение хлопка-сырца перед джинированием произ-

водится путем разбрызгивания воды при помощи форсунок над распредели-

тельным шнеком батареи джинов и теплым влажным воздухом с высокой от-

носительной влажностью, подаваемым в шахту питателей джинов. Испыта-

ния на Бектемирском заводе показали низкую эффективность увлажнения

(прирост влажности (0,1-0,4) %) этих способов. Неравномерное и поверхно-

стное увлажнение приводило к остановке сырцового валика, забоям шахт

джинов.

НПО «Хлопкопром» также в свое время был разработан способ № 5, ко-

торый предполагал увлажнение хлопка-сырца в бункере большой емкости,

который также выполнял функцию равномерного питания батареи джинов.

Бункерная установка после испытаний на Бектемирском хлопкозаводе из-за

конструктивных недостатков, неравномерной степени увлажнения и посто-

янных забоев в зоне питающих валиков, была демонтирована.

В способе № 6 по а.с. № 430201 [13], развивая идею бункерного увлаж-

нения, авторы с целью более эффективного увлажнения предложили внутри

бункера смонтировать воздуховод с перфорированными стенками для отсоса

увлажняющего агента. Устройство содержало бункер 1 (рис.1.4), помещен-

ный в камеру 2 с соплом 3 для подачи увлажняющего агента и транспортером

4 для загрузки в бункер хлопка-сырца. Внутри бункера смонтирован возду-

ховод 5 клиновидной формы с перфорированными стенками и валики 6, от-

водящие увлажненный материал из бункера. При подаче хлопка-сырца в

бункер он подвергается воздействию увлажняющего агента, подающегося

через сопло 3. Воздуховод клиновидной формы с перфорированными стен-

ками отсасывает влажный воздух, который при пронизывании массы хлопка-

сырца, способствует более активному поглощению влаги хлопком-сырцом.

Данный способ после опытных испытаний на Бектемирском хлопкозаводе не

получил внедрения по причине забоев хлопка-сырца в бункерах и недоста-

точной эффективности.

Рис. 1.4 Способ №6

В способах 7 и 8 обработка волокна влажным воздухом в процессе съема

с пил джина осуществляется в течении долей секунды. За это время волокно

не успевает сорбировать достаточное количество влагоагента и помимо этого

при дальнейшей транспортировке в потоке с сухим воздухом и взаимодейст-

вием с поверхностями технологических машин утрачивает часть приобре-

тенной влаги. Кроме того, наблюдается ухудшение работы джина вследствие

конденсации влаги на его рабочих органах и снижение очистительного эф-

фекта волокноочистителя.

Увлажнение волокна, движущегося в воздушном потоке от волокноочи-

стителей до лотка пресса, в способах 9-13 происходит в течение 2-5 секунд.

При этом увлажняются лишь внешние поверхности транспортируемых в по-

токе клочков, волокна расположенные внутри клочка практически не контак-

тируют с влагоагентом. В установке с применением акустических ультразву-

ковых волн (13 способ по а.с. №467767 [14]) за счет колебаний среды и по-

вышенной скорости водяных частиц, содержащихся в паре, несколько улуч-

шаются условия диффузии распыленных частиц влагоагента в поверхност-

ные слои волокна. В 11 способе по заявке №IAP 2003 0371 [15] в целях по-

вышения эффективности смешивания влагоагента с волокно-воздушной

смесью автором была предложена установка перфорационных отверстий в

волокноотводе с наклоном, постепенно увеличивающемся по ходу процесса

от 15 до 40 градусов. Способам 9-13 присуще образование пропыленных, пе-

реувлажненных включений, за счет повышенной конденсации влаги на стен-

ках волокноотвода.

Способ №12 был разработан НПО «Хлопкопром» по предложению ра-

ботников Тедженского хлопкозавода (Республика Таджикистан). При увлаж-

нении хлопкового волокна этим способом применяется пар, подаваемый на

участке от батарейных волокноочистителей до конденсора (рис.1.5). Участок

увлажнения работает следующим образом. Волокно от волокноочистителя 1

поступает на сборный транспортер 2, в месте отрыва волокна от ленты сме-

шивается с паром, вырабатываемым пароисточником 3, и по волокноотводу 4

транспортируется в конденсор. Увлажнение происходит при «омывании» па-

ром комков волокна на участке разгона в начале волокноотвода и при их

осаждении на барабан конденсора.

Рис. 1.5 Способ №12

Способ № 14 был предложен специалистами ТГСКБ по хлопкоочистке

для повышения равномерности увлажнения волокна при обработке водяным

паром. В нем слою, который перемещается по роликам рольганга, дополни-

тельно сообщают возвратно-поступательное движение перпендикулярно на-

правлению его перемещения, благодаря чему он движется как будто по сину-

соидальной кривой. При излишнем увлажнении вращающиеся ролики роль-

ганга нагревают, и влага, испаряясь, вновь поступает в волокно.

Способ №16 был разработан работниками Курган-Тюбинского ПХО

И.Морозовым и Г.Пестряковым и внедрен на головном Курган-Тюбинском

хлопкоочистительном заводе (Республика Таджикистан). Увлажнитель пред-

назначался для увлажнения длинноволокнистого хлопкового волокна валич-

ного джинирования. Увлажнитель состоял из увлажнительной камеры 2,

форсунок для пара и воды 3, камеры ленточного увлажнителя 4, ленточных

транспортеров (1400х2500) 5 и 6, сборного транспортера 7 и элеватора хлоп-

кового марки ЭХ-1115. Принцип работы заключался в следующем. Хлопко-

вое волокно из батарейного волокноочистителя 1 (рис.1.6) поступал в увлаж-

нительную камеру, где обрабатывался насыщенным паром или водой, исте-

кающей из форсунок. Проходя между ленточными транспортерами хлопко-

вое волокно уплотнялось, а затем выпадало на сборный транспортер и, пере-

мешиваясь хлопковым элеватором, подавалось в лоток пресса. Данный спо-

соб не нашел широко применения на хлопкозаводах по следующим причи-

нам. В процессе работы увлажнителя часто образовывались забои. Забои

происходили за счет смачивания лишь поверхностных слоев волокна и их за-

липания к ленте, увлажнение происходило неравномерно.

Рис. 1.6 Способ №16

Способ №18 по а.с.№1612007 [16] предусматривал увлажнение волокна

непосредственно в конденсоре следующим образом. Поступающие массы

хлопкового волокна, осажденные на поверхности сетчатого барабана 1

(рис.1.7), перед поступлением на перфорированные барабаны 2 и уплотняю-

щие валики 3 подвергаются воздействию влагоагента, распыляемого форсун-

ками 8. Вода поступает через трубу 7, которая для защиты от заматывания

волокном снабжена кожухом 6. После прохождения увлажнителя разделен-

ные слои складываются в один холст валиками 2 и 3. При этом увлажненное

волокно оказывается в середине холста.

Рис. 1.7 Способ №18

Способ №19 по а.с. №702078 [17] был разработан специалистами НПО

«Хлопкопром». Установка для увлажнения волокна перед прессованием со-

стояла (рис.1.8) из увлажнителя 2, распылителя 5 и вентилятора 1, соединен-

ных системой трубопроводов. Увлажнитель снабжен съемным и поддержи-

вающим валиками, выполнен в виде фильтра с сетчатым барабаном, концен-

трично которому установлена стабилизирующая решетка, предназначенная

для стабилизации потока влажного воздуха и предотвращения попадания во-

локна в распылитель. Принцип его работы состоит в том, что непрерывно по-

ступающее волокно под действием разряжения, создаваемого вентилятором

1, прижимается к сетке барабана и, непрерывно продуваясь влагоагентом,

создаваемым распылителем 5, совершает полный оборот. Затем обработан-

ное волокно снимается съемным валиком и подается на лоток. Данному спо-

собу присущи следующие недостатки: неравномерность увлажнения волокна

по периферии слоя, переуплотнение волокна в лотке.

Способ № 20, использующий изобретения по а.с. №848484 [18] и

№875184 [19], представляет собой увлажнение волокна непосредственно до

или после конденсора. Применение того или иного варианта зависит от обо-

рудования, действующего на каждом конкретном заводе. Если в технологи-

ческой цепочке завода работает конденсор волокна, имеющий рифленые ва-

лики (3КВ, КВВА), то под ним устанавливается увлажнитель волокна шахт-

ного типа УВШ или УВШ-М. Если же действующий на заводе конденсор не

имеет рифленых валиков, то увлажнитель волокна УВШ с небольшими кон-

структивными доработками устанавливается после волокноочистителя до

конденсора волокна. Первый вариант установки состоит (рис. 1.9) из увлаж-

нителя УВШ-М 1, связанного с ним пульсатора 2, вентилятора 3, который

посредством трубопровода 4 сообщается с волокноотводом 5. В электроак-

тиваторе 7 может вырабатываться электрохимически активированная вода,

обладающая антисептическими и бактерицидными свойствами.

Второй вариант установки, имеющий марку УВТ, показан на рис. 1.10. В

этой схеме увлажнитель УВШ 2 располагается до конденсора 4 между во-

локноотводом 3 и лотком, установленным на выходе волокна из батарейного

волокноочистителя 1. Увлажнитель отличается от прототипа в первом вари-

анте тем, что его шахта удлинена и состоит из двух частей: верхней – собст-

венно шахты УВШ и нижней, которая крепится к верхней части и служит ее

продолжением.

Внутреннее устройство увлажнителя УВШ-М включает роликовую

стенку 1, камеру орошения 2, в которой установлен обхватывающий элек-

тродвигатель канал с воздухопроницаемой обечайкой. Распылительный диск

5 с вогнутой стороны закрыт неподвижным экраном 6 (рис. 1.11).

Рис. 1.11 Способ №20 Устройство камеры увлажнения

Принцип работы установок заключается в продувании подвижного слоя

волокна, движущегося в зависимости от схемы установки либо от волокно-

очистителя в волокноотвод или от конденсора в лоток, туманообразной сме-

сью влаги с воздухом. Туманообразная смесь образуется путем центробежно-

го распыления поступающей воды в потоке воздуха, проходящего через слой

волокна. Разделение массы жидкости на капли приводит к увеличению меж-

фазовой поверхности до 1000 раз. Пульсирующие давление воздуха, созда-

ваемое пульсатором, приводящее к циклическому изменению толщины и

плотности обрабатываемого слоя, способствует лучшему проникновению

влагоагента в глубь слоя. Это повышает равномерность и эффективность ув-

лажнения. При разжатии слоя увеличиваются поры между волокнами и соз-

даются условия для проникновения взвешенной влаги внутрь слоя волокна.

Волокно как бы вбирает в себя влагу. При сжатии же слоя под давлением по-

ступающего воздуха частицы влаги внедряются в сторону отсоса. Способ

№20 усовершенствован автором изобретением по заявке №IAP 2003 0368

[20], предусматривающим размещение двигателя с внешней стороны камеры

орошения и установку на его валу вентилятора. Способ имеет следующие не-

достатки: обработка хлопкового волокна производиться в слое, что приводит

к неравномерности увлажнения – поверхность слоя со стороны камеры оро-

шения подвергается чрезмерному увлажнению.

В способах № 21-24, в том числе в точке И по а.с. № 328222 [21], подача

воды или пара при помощи форсунок на участке после конденсора приводит

к одностороннему, неравномерному увлажнению волокна, образованию про-

пыленных включений, забоям форсунок и конденсора за счет конденсации

влаги на его поверхности.

В частности способ № 24, разработанный специалистами РНЦ «Хлопко-

пром», предполагает собой обработку волокна на лотке пресса 6 (рис. 1.12)

нагретым до 55 0С с помощью электрокалорифера 2 влагоагентом, подавае-

мым при помощи вентилятора 4 и трубы 5 в конфузор 7. Сам влагоагент под-

готавливается в камере орошения 1, снабженной каплеуловителем 3.

В способах № 25-26 увлажнение волокна происходит в процессе трамбо-

вания волокна в трамбовке пресса (увлажнение под давлением). Принцип ув-

лажнения, поясняемый рис.1.13, сводится к тому, что образующийся в водо-

нагревателе и испарителе-расширителе водяной пар попадает в металличе-

скую трубку 2 и далее транспортируется в форсунки 4, установленные под

трамбовочную плиту 3. При движении трамбовки 1 вниз срабатывает система

автоматики и происходит подача пара в ящик пресса, где находится трам-

буемое волокно, при движении поршня вверх подача пара прекращается. В

результате увлажнение происходит до полного заполнения ящика. Данным

способам присуще образование пропыленных участков волокна, за счет за-

липания волокна к трамбовочной плите. Волокно, представляя собой значи-

тельно уплотненную массу, увлажняется односторонне и неравномерно по

объему. Это в свою очередь может привести к потере товарного вида волок-

на. Используемый пароисточник является очень энергоемким и взрывоопас-

ным устройством. ТЭНы, применяемые в нем, из-за высокой жесткости воды

в Центральной Азии недолговечны и быстро выходят из строя.

Рис.1.13 Способ №26

В настоящее время на многих хлопкозаводах Республики внедряется

разработанная РНЦ «Хлопкопром» технология поэтапного увлажнения во-

локна в нескольких точках технологической цепочки.

На многих заводах валичного джинирования эксплуатируется установка

поэтапного увлажнения волокна марки ПУВТ. Она предусматривают подачу

влагоагента в трех точках технологической цепочки: А – в волокноотводе

батарейных очистителей волокна, Б- в конденсоре и В- после конденсора. В

точке А чаще всего на заводах используется способ №2, но может приме-

няться и способ №1. В точке Б используется способ №18. В точке В – способ

№ 20, предусматривающий две схемы установки. Данная технология ПУВТ

обеспечивает прирост влажности волокна (2,0-2,5) % и массы кип 10-12 кг.

На заводах пильного джинирования внедряется установка, предусмат-

ривающая подачу воды в двух точках: А –перед джинированием и Б- перед

прессованием. В точке А рекомендуется использовать способ №2. В точке Б

используется способ №20. Данная технология увлажнения обеспечивает при-

рост влажности кип до 2 %, а массы кип -10 кг.

Процесс увлажнения хлопкового волокна перед прессованием на

зарубежных хлопкоочистительных заводах

Разработкой систем увлажнения волокна за рубежом занимаются многие

крупные фирмы хлопкоочистительного машиностроения США, такие как

«Murrey», «Continental Eagle», «Samuel Jackson Incorporated» и др. На сего-

дняшний день наибольшее распространение получили увлажнительные уста-

новки фирмы «Samuel Jackson Incorporated». Из американских источников

известно достаточно большое количество способов увлажнения волокна и

сырца. Так, например, по патенту США №3.292.275 класса 34-171 [22]

предложен способ увлажнения хлопка-сырца в увлажнительной камере, со-

стоящей из корпуса и четырех колковых барабанов с перфорированными

сетками, позволяющими влагоагенту проникать к сырцу. Патент США

№3.247.552, класса 19-66 [23] предусматривает, помимо увлажнения хлопка-

сырца в специальных установках, создание довольно высокой относительной

влажности воздуха (около 70 %) внутри джинов и волокноочистителей, что

предотвращает быструю потерю влаги при переработке хлопка-сырца и во-

локна в этих машинах. С 1959 года на хлопкозаводах США применялись ув-

лажнители хлопка-сырца фирмы «Samuel Jackson Incorporated», в которых

процесс увлажнения производился распыленной влагой в виде аэрозолей в

питателе джина. В 1965 году подобные установки работали на 250 заводах

[24]. Позднее та же фирма выпустила новую конструкцию увлажнителя

хлопка-сырца, в которой хлопок равномерным слоем толщиной около 300 мм

двигался на металлическом цепном конвейере со звеньями из стальных тру-

бок. Снизу он пронизывался струей воздуха, насыщенной влагой. Пройдя

конвейер, увлажненный хлопок-сырец через сепаратор направлялся в распре-

делитель и джины. В настоящее время фирма «Samuel Jackson Incorporated»

предлагает способ увлажнения хлопка-сырца перед джинированием в конди-

ционных воронках, расположенных между распределительным шнеком бата-

реи джинов и питателями [25] (рис.1.14).

Рис. 1.14 Схема и внешний вид кондиционных воронок

До 1976 года в американской практике волокно перед прессованием по

технологии фирмы увлажнялось в батарейном конденсоре. Но из-за пробле-

мы засорения сетки конденсора волокном, данный способ заменил исполь-

зующийся и в настоящее время способ увлажнения волокна в лотке после

конденсора, имеющем большую длину (6-8 м), в тонком фильтрующем слое

теплым влажным воздухом (рис.1.15). При этом прирост влажности волокна

составляет в среднем (1,0-1,2) %, а массы кип до 7 кг [26].

Конструктивно лоток выполнен из поперечных полосок из нержавеющей

стали, которые перекрывают друг друга, образуя поверхность жалюзийного

типа. Влажный теплый воздух, подготавливаемый в специальном увлаж-

няющем устройстве, продуваясь через щели, проходит через весь холст, ска-

тывающийся к трамбовке пресса волокна, и увлажняет его. Перекрывающее

устройство этих полос помогает проталкивать хлопок вниз по лотку. Слой

волокна при продвижении вниз как бы «плывет по подушке из влажного теп-

лого воздуха» [26] (рис.1.15). Использованный влажный воздух сверху заса-

сывается отводной трубой и по трубопроводу направляется для повторного

использования под батарейный конденсор. Возвращаемый воздух облегчает

основной процесс увлажнения волокна в лотке.

На хлопкозаводах, оснащенных оборудованием фирмы «Consolidated

Cotton Gin Company», использован иной способ увлажнения, в котором жа-

люзийная полость лотка заменена на глухой профиль по всей длине [27] (рис.

1.16). Теплый влагоагент подается в глухой проем днища и, прогревая лоток,

поступает в конденсор, где происходит контакт влагоагента с волокном.

Холст волокна при движении по разогретому лотку подвергается тепловому

воздействию, что способствует дополнительному тепломассообмену. Для

обеспечения чистоты сетчатого барабана конденсора, с целью предупрежде-

ния забоя, в верхнюю часть подается сухой разогретый тепловой агент.

В настоящее время в Австралии фирмой «Samuel Jackson Incorporated» в

сотрудничестве с «Brighann Ginning» ведутся работы по созданию нового

увлажнителя волокна перед прессованием «Steamroller». В данном устройст-

ве принцип работы схож с описанной выше моделью, однако в дополнении, в

верхней части смонтирован цилиндр, из сопл которого на прокатываемый

слой волокна подается пар (steamroller - паровой вал) [28] (рис.1.17)

Приведенный выше обзор существующих в настоящее время способов

увлажнения волокна в американской практике, позволяет говорить о том, что

как и в отечественной практике большинство конструкций применяемых

устройств обеспечивают увлажнение лишь поверхностного слоя волокнистой

массы. Технология увлажнения хлопкового волокна в лотке пресса по спосо-

бу фирмы «Samuel Jackson Incorporated» весьма эффективна, но приспосо-

бить ее к условиям наших хлопкозаводов достаточно сложно.

Рис. 1.15 Схема и внешний вид устройства для увлажнения волокна в лотке

пресса фирмы «Samuel Jackson Incorporated»

1.2. Выводы

В результате анализа современного состояния техники и технологии

процесса увлажнения волокна перед прессованием в непрерывном техноло-

гическом потоке хлопкоочистительных заводов позволяет сделать следую-

щие выводы:

1. Основная масса выпускаемого хлопкоочистительной промышленно-

стью Республики волокна (порядка 99 %) не достигает нормированной влаж-

ности и нуждается в доувлажнении, а около 40 % его имеет влажность ниже

минимально допустимой. Вследствие этого средняя масса кип меньше нор-

мированных значений на 5-10 кг. В последние годы наблюдается тенденция

к дальнейшему снижению влажности волокна и средней массы кип.

2. Для доведения влажности волокна в кипах до нормированных значе-

ний волокно перед прессованием необходимо доувлажнять на (1,9-2,4) %.

3. Существующие способы увлажнения волокна перед прессованием

имеют ряд существенных недостатков. Одним из них является неравномер-

ный подвод влаги в волокнистую массу по объему, что приводит к ухудше-

нию товарного вида волокна и его природных свойств.

4. Увлажнение хлопковой массы можно осуществлять двумя различны-

ми механизмами массообменных процессов:

- путем сорбции влаги из окружающей среды высокой относительной

влажности (метод кондиционирования);

- при непосредственном соприкосновении материала с влагой в жидкой

фазе.

Все это указывает на необходимость решения задач совершенствования

техники и технологии увлажнения волокна перед прессованием и изыскание

новых путей развития, определяющих повышение эффективности процесса

увлажнения волокна.

ГЛАВА 2. НАУЧНАЯ ЧАСТЬ

2.1. Разработка схемы и конструкции увлажнительной установки

Предлагаемая конструкция увлажнителя хлопкового волокна перед прессо-

ванием должна обеспечить эффективное и равномерное насыщение волокна

влагой по всему объему во избежание недостатков, присущих существую-

щим способам увлажнения.

В качестве основы был взят наиболее близкий по технической сущности

способ увлажнения волокнистого материала и устройство для его осуществ-

ления по патенту Республики Узбекистан IAP № 02731 РУз [16]. При исполь-

зовании данного способа перед увлажнением слой волокна разделяют на от-

дельные клочки, а после увлажнения формируют в холст. Для разделения на

отдельные клочки под конденсором в верхней части увлажнительной камеры

смонтирована пара разрыхлительных барабанов со встречными направле-

ниями вращения, под ними с зазором вдоль расположен распылитель с на-

правляющими козырьками. Для формирования увлажненных клочков волок-

на в холст в нижней части камеры установлены обжимные валики.

Недостатками устройства является неэффективная степень разукрупнения

холста волокнистого материала, выходящего из-под конденсора, разрыхли-

тельными барабанами, что приводит к снижению равномерности его увлаж-

нения в камере, а также возможность забоя материалом межбарабанного про-

странства при захвате крупных клочков волокнистого материала. При фор-

мировании холста увлажненного материала в камере обжимными валиками

наблюдалось налипание частиц увлажненного материала на поверхность ва-

ликов, что снижает технологическую надежность устройства.

При разработке новой конструкции увлажнителя ставилась задача повы-

шения эффективности и равномерности увлажнения волокнистого материала.

Поставленная задача решается путем:

- изменения направления вращения разрыхлительных барабанов на про-

тивоположное (друг от друга);

- установки между конденсором и увлажнительной камерой вдоль раз-

рыхлительных барабанов с зазором направляющих щитков. При этом на-

правляющие козырьки распылителя смонтированы на оси с углом поворота

0-45 градусов;

- выполнения каждого обжимного валика в увлажнительной камере в

виде установленных на валу с определенным шагом зубчатых дисков, в про-

странстве между которыми, с зазором, коаксиально размещены колосники

решетки, основания которой закреплены на смежной к решетке стенке ув-

лажнительной камеры.

С целью предотвращения случаев забоя и устранения шума на разрыхли-

тельных барабанах было решено изменить направление вращения и привод

разрыхлительных барабанов. Направление вращения барабанов стало друг от

друга. Шестеренчатую передачу на барабанах заменили на ременную переда-

чу. Вместо шестерен были установлены шкивы и дополнительный электро-

двигатель вращающий только один разрыхлительный барабан в нужном на-

правлении через клиноременную передачу. Привод второго рыхлительного

барабана практически оставлен прежним, но с некоторой корректировкой

диаметра шкива.

Направляющие щитки позволят обеспечить вывод клочков холста волок-

нистого материала, выходящего из-под конденсора Установка направляющих

козырьков распылителя на оси с углом поворота 0-45 градусов позволит из-

менять сектор обработки влагоагентом клочков волокна в увлажнительной

камере и как следствие степень увлажнения продукта.

Выполнение каждого обжимного валика в виде зубчатых дисков, установ-

ленных с определенным шагом на валу, обеспечит эффективную захваты-

вающую способность валика клочков материала из увлажнительной камеры,

а установка в междисковом пространстве, с зазором, коаксиально колосников

решетки устранит налипание и намоты увлажненного материала на вал об-

жимного валика. Устойчивость установки колосников в междисковом про-

странстве обеспечивается закреплением их на основаниях, присоединенных

на смежной к решетке стенке увлажнительной камеры. Устройство для ув-

лажнения волокнистого материала изображено на чертеже, где на рис.4.1 по-

казан общий вид, на рис.4.2 вид по «А» на обжимной валик и колосниковую

решетку.

Предлагаемое устройство включает конденсор 1, направляющие щитки 2 и

увлажнительную камеру 3, в верхней части которой смонтирована пара раз-

рыхлительных барабанов 4 с противоположным направлением вращения.

Под барабанами 4 с зазором вдоль установлен распылитель влагоагента 5 с

направляющими козырьками 6, смонтированными на оси 7. В нижней части

увлажнительной камеры 3 размещены обжимные валики 8, при этом каждый

валик 8 выполнен в виде набора зубчатых дисков 9, установленных с опреде-

ленным шагом на валу 10, а в пространство между ними, с зазором, коакси-

ально входят колосники решетки 11, основания которой 12 закреплены на

смежной к решетке 11 стенке камеры 3.

В работе волокнистый материал из-под конденсора 1 в виде холста по-

ступает под воздействие разрыхлительных барабанов 4, увлажнительной ка-

меры 3, которые вращаясь в противоположных направлениях, протрепывают

холст материала, разделяя его на отдельные клочки. Затем клочки материала

по направляющим щиткам 2 забрасываются двумя потоками в камеру 3, где

попадают под воздействие влагоагента из распылителя 5 и увлажняются. Та-

кая схема подачи позволит произвести эффективное разделение холста во-

локнистого материала и увеличить зону контакта влагоагента в камере 3 с

продуктом, что повысит степень и равномерность увлажнения материала. Ре-

гулирование положения козырьков 6 на распылителе 5 обеспечивает измене-

ние сектора обработки влагоагентом волокнистого материала в камере 3 и

как следствие степень его увлажнения. При этом поворот козырьков на угол

Y=0 до 45 градусов уменьшает сектор обработки влагоагентом клочков во-

локна в камере, снижая степень увлажнения материала. При формировании

увлажненного материала в холст установленными в нижней части камеры 3

обжимными валиками 8 зубчатые диски 9 обеспечивают эффективный захват

и подачу клочков увлажненного материала в межваличное пространство.

Размещение в междисковом пространстве каждого валика 8 с зазором коак-

сиально колосников решетки 11 устранит налипание и намоты увлажненного

материала на вал 10. Устойчивость и жесткость конструкции решетки 11

обеспечивается закреплением оснований 12 решетки 11 на смежной стенке

камеры 3.

Описанные выше способ и устройство для увлажнения волокна перед

прессованием получили патент Республики Узбекистан на полезную модель

№ FAP 00390 «Устройство для увлажнения волокнистого материала» [ 37].

2.2. Теоретические исследования процессов увлажнения хлопкового

волокна перед прессованием

В процессе прохождения продукта через зону питателя образуется уп-

лотненная волокнистая масса, которая далее после выхода из нее под дейст-

вием силы тяжести и центробежной силы распадается на отдельные фраг-

менты. Плотность этой массы зависит от темпа подачи его в зону питателя

и от скорости захвата части этой массы колками барабанов вращающихся

навстречу движения подаваемого продукта. В связи с этим сначала рассмат-

риваем задачу заполнения волокнистой массой пространства между двумя

валиками. Волокнистую массу считаем уплотняемой без сдвига сжимаемой

средой и обозначим через p давление в произвольном сечении подаваемой

полосы, боковое давление на поверхности контакта ее с валиками обозна-

чим через q Направим ось 0x вверх и установим начало координат в точке О

(рис.2.1). Скорость частиц волокнистой массы в зоне уплотнения считаем

малой и уравнение равновесия среды в зоне подачи записываем в виде [2.1]

bpbqfLbg++ =() nis(soc)/0

d при 0 < x < a , (2.1)

где -плотность материала в произвольном сечении, b = b(x)- перемен-

ная толщина зоны сжатия волокнистой массы , f - коэффициент трения ме-

жду материалом холста и валиками, - угол между касательной к окружно-

сти (контура валиков ) и осью Ox , L- ширина валиков, a - длина обжатия.

Уравнения окружности с центрами в точках О1 и О2 соответственно записы-

ваются в виде

=yb/2 + R R x, y2 = b0 / 2 R + R2 x2 .

Для угла имеем выражения

ni s=x ,

2Rx 2

cos

= (2.2)

Толщина b определяется по формуле

==+ byyb RxR120 222( 11/), (2.3)

где R - радиус валиков, b0- ширина полосы (холста) после обжатия ее

валиками. Материал полосы между валиками моделируем пластической сре-

дой и считаем, что ее деформирование прекращается в сечении x = 0 . Если

обозначить через l расстояние между центрами вальцов, то имеем

b0 = l 2R

Если будет известна толщина холста до обжатия b1 , то длина обжатия a

холста определяется из уравнения

=+b bRa R102 22( 11/), которое дает a = R 1[1(b1 b0)/ 2R]2 .

При малых давлениях считаем, что плотность среды линейно зависит от

давления

=+ p B0( 1) (2.4)

где 0 - начальная (до подачи) плотность продукта, B - постоянна опре-

деляемая опытным путем. Для сжимаемой среды боковое давление опреде-

ляется по формуле

=qk p, (2.5), где k - коэффициент бокового давления.

Уравнение (4.1) с учетом (4.2) - (4.4) приводится к виду

zyxb+=0 0( ) 0

dy (2.6)

где y = pb , 0 (x f R2 x2 ) B0

z = + , 0 = 0g

ГЛАВА 3. БЕЗОПАСТНОСТЬ ТРУДА И ЭКОЛОГИЯ

3.1. Разработка требований безопасности при совершенстве техники

увлажнения волокна перед пересованиям.

Понятие "организация безопасного труда" рассматривается не как реализа-

ция отдельных организационно-технических мероприятий, направленных на

устранение наиболее часто встречающихся причин возникновения несчаст-

ных случаев и профзаболеваний на производстве, а как четкая система про-

филактических работ, охватывающих весь комплекс организационно-тех-

нических мероприятий по созданию на предприятиях безопасных условий

труда. Решение этой задачи тесно увязывается с разработкой и внедрением

системы управления охраной труда в производственных объединениях и на

предприятиях. Система управления устанавливает единый порядок формиро-

вания и совершенствования процессов управления охраной труда и представ-

ляет собой комплекс нормативных документов, определяющих и регламен-

тирующих порядок организации работ и осуществления мероприятий, на-

правленных на создание и обеспечение безопасных условий труда

Система управления предусматривает коллективную ответственность и ма-

териальное стимулирование за конечный результат работы в области охраны

труда, характеризует взаимоотношения и обязанности каждого члена произ-

водственного коллектива от рабочего до инженерно-технических до руково-

дящих работников.

Управление охраной труда на предприятии должно обеспечиваться реализа-

цией следующих функций:

-организация и координация работ в области охраны труда;

-контроль за состоянием охраны труда и функционированием системы

управления охраной труда;

-учет, анализ и оценка показателей состояния охраны труда и функциониро-

вание системы управления охраной труда;

-стимулирование работ по охране труда.Организация и координация работ по

охране труда предусматривает формирование органов управления охраной

труда, установление обязанностей и взаимодействия должностных лиц, уча-

ствующих в управлении, принятие и реализацию управленческих решений.

-планирование работ по охране труда включает в себя определение заданий

всем подразделениям и службам предприятия, участвующим в решении задач

управления.

Контроль за состоянием охраны труда на предприятии осуществляется целью

оценки степени соответствия производственных процессов, оборудования,

средств защиты и производственной среды требованиям стандартов безопас-

ности труда, норм и правил охраны труда.

Поиски новых более современных путей обеспечения безопасности труда на

производстве ведутся, практически, постоянно. На многих предприятиях на-

коплен богатый опыт по улучшению организации охраны труда, внедрению

прогрессивных форм и методов профилактики производственного травма-

тизма. Широкое распространение получил трёхступенчатый метод админи-

стративно-общественного контроля, проводится ежегодная паспортизация

санитарно-технического состояния цехов, участков и рабочих мест, развива-

ются различные формы материального и морального стимулирования.

Однако, как показывает практика, проводимые мероприятия не дают должно-

го эффекта, если они осуществляются разрозненно и стихийно.

Эффективное решение проблемы обеспечения безопасности труда возможно

лишь на основе системного подхода, т.е. путём перехода от текущего контро-

ля, фиксации отдельных нарушений и принятия сиюминутных решений и

высшей степени организации этой работы - к управлению охраной труда.

3.2 Выводы:

1. Контроль за состоянием охраны труда на предприятии осуществляется

целью оценки степени соответствия производственных процессов, оборудо-

вания, средств защиты и производственной среды требованиям стандартов

безопасности труда, норм и правил охраны труда.

2. Разработаны требования безопасности при совершенствовании техники

увлажнения волокна перед пересованиям.

3. Предлагаемый пылеуловитель показал надежную работу в течении сезо-

на. Эффективность постоянно была выше 99 %, максимальное сопротивление

фильтрующего рукава не превышало 500 Па, а всей установки - не более

1400 Па.

ГЛАВА 4. РАСЧЕТ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОТ

ВНЕДРЕНИЯ НОВОЙ ТЕХНИКИ

По пути к рыночной экономики все больше нарастают требования по-

требителей к качеству выпускаемой продукции. Для этого необходимо вне-

дрять в промышленность новые идеи и разработки, которые являются основ-

ным фактором. Время показывает что с устаревшей технологией невозмож-

но производить качественную продукцию. Механизация и автоматизация

промышленности привели к улучшению трудового удобства и изчезновению

тяжелого физического и неквалифицированного труда. Научно – техниче-

ский прогресс – это интенсификация технологического производства разра-

ботка нового вида сырья и энергии технеческого вооружения рабочих в про-

мышленности и улучшение научно исследовательских работ. Ускорение на-

учно – технического прогресса и широкое внедрение его достижений в про-

изводство на современном этапе хозяйствования является главнейшим фак-

тором развития промышленности. При этом одним из основных критериев

экономической оценки внедрения достижения научно – технечиского про-

гресса является механизация и автоматизация производства направленная на

дальнейшее повышение роизводительности и улучшение условий труда.

Экономическая эффективность приводит к повышению производи-

тельности обшественого труда– это критерии всей производственной эффек-

тивности. Затраты обшественного труда деляться на обсолютную и относи-

тельную. Экономическая эффективность эффективность для каждого объекта

или новой техники определятся отдельно. Относительная эффективность оп-

ределяется путем сопоставления двух или трех промышленностей . Следует

отметить что относительная эффективность показывает преимушество одно-

го варианта от другого.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Анализ современного состояния проблемы увлажнения хлопкового

волокна перед прессованием показал, что существующие технологии не

обеспечивают нормированных показателей влажности волокна и его необхо-

димо доувлажнять на 1-1,5 %.

2. Разработана новая технология увлажнения волокна перед прессова-

нием, основанная на контактном взаимодействии частиц волокна во взве-

шенном состоянии с мелкодисперсным влагоагентом в камере увлажнения.

3. Результаты проведенных исследований указывают на то, что показа-

тель влажности хлопкового перед прессованием, во избежание ухудшения

показателей белизны и желтизны волокна и связанных с ними показателем

сортности, не должен превышать 8,5 %.

4. Испытания опытно-экспериментального образца установки показали:

- достигается увлажнение волокна до нормированных параметров

(7,5-8,5) %;

- средняя масса кип волокна возрастает на 10-12 кг;

- неравномерность увлажнения по всему объему кипы не более 3 %;

- повышаются сортовые характеристики волокна.

5. Разработаны требования безопасности и экологии при совершенство-

вании техники и технологии увлажнения волокна перед прессованием.

6. Экономическая эффективность от внедрения предлагаемой машины в

технологическом процессе хлопкозавода составит 26740 тыс. сум. в год.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Проблемы развития хлопководства в Республике Узбекистан //

Хлопководство.-1993.- №1.-С.7.

2. http://www.fas.usda.gov/cotton/circular/2003/04/circular.pdf

3. Убайдуллаева В., Ким Ф., Ташбаева Ш. Мировой рынок хлопка: по-

следние тенденции // Экономическое обозрение.-2002.-сентябрь.-С.38.

4. O’z DSt 604:2001 «Волокно хлопковое. Технические условия». –

Ташкент: Типография Узстандарта, 2001.-18 с.

5. Технологический регламент первичной переработки хлопка ПОХ 41-

2002, Ташкент: Мехнат, 2002 г.

6. Рекомендации по выбору оптимального увлажнения хлопка-сырца и

волокна ПОХ 185-96, Ташкент 1996 г.

7. А.с № 1612007 (СССР). Конденсор / Покрас В.М., Никитин Р.П., Гу-

ляев А.М. Опуб. В БИ,1990, № 45.

8. А.с № 702078 (СССР). Устройство для увлажнения текстильного ма-

териала / Нестеров Г.П., Никитин Р.П., Герасимова Н.Ф., Гуляев А.М. Опуб.

В БИ,1979, № 45.

9. А.с № 848484 (СССР). Устройство для увлажнения волокнистого ма-

териала / Никитин Р.П., Ульдяков А.И., Гуляев А.М. и О.Ураимов. Опуб. В

БИ,1981, № 27.

10. А.с № 875184 (СССР). Устройство для увлажнения воздуха / Ники-

тин Р.П., Ульдяков А.И., Гуляев А.М. и О.Ураимов. Опуб. В БИ,1981, № 39.

11. Решение о принятии заявки к рассмотрению №IАP 2003 0368 Уст-

ройство для увлажнения волокнистого материала / Гуляев А.М., Никитин

Р.П., Тилляходжаев А.Х., Алимов А., Гуляев Р.А., Лугачев А.Е.

12. А.с № 328222 (СССР). Способ увлажнения волокнистого материала

непосредственно перед его прессованием в кипы / Богомазов Л.Н., Головин

В.М.. Цой Л., Колесниченко В.П. Опуб. В БИ,1972, № 6.

13. Патент США №3.292.275 класса 34-171, 1966 года

14. http://www.consolidatedcottongin.com/Cotton_Gin.htm

15. http://prodcd.samjackson.net/steamroller.htm

16. Алиев М., Бекмухамедов А. Хлопок и его продукция.-Ташкент:

Укитувчи, 1991.-24-34 с.

17. Петушков Е.Е Физические исследования по хлопку. -Ташкент: АН

УзССР, 1962.-151 с.

18. Гуляев Р.А., Лугачев А.Е. Применение объемного принципа увлаж-

нения хлопкового волокна перед прессованием // Международная научно-

техническая конференция «Молодые ученые - развитию текстильной и лег-

кой промышленности (Поиск-2003)»: тезисы докладов. - ИГТА, Ивано-

во,2003.-С. 49-50

19. Гуляев Р.А., Лугачев А. Е. Разработка технологии объемного увлаж-

нения хлопкового волокна перед прессованием // Вестник молодых ученых.-

Санкт-Петербург.-2004.-№1.-С. 36-43.

20. Решение государственной патентной экспертизы по заявке №IDP

2002 063 Способ увлажнения волокнистого материала и устройство для его

осуществления / Гуляев А.М., Никитин Р.П., Максудов Э.Т., Гуляев Р.А., Бо-

родин П.Н., Лугачев А.Е.

21. Решение о принятии заявки к рассмотрению №IАP 2003 0250 Спо-

соб увлажнения волокнистого материала и устройство для его осуществления

/ Гуляев А.М., Никитин Р.П., Максудов Э.Т., Гуляев Р.А., Бородин П.Н., Лу-

гачев А.Е.

22. Решение государственной патентной экспертизы по заявке №IDP

2002 0590 Способ увлажнения волокнистого материала / Гуляев А.М., Ники-

тин Р.П., Максудов Э.Т., Гуляев Р.А., Абрамов Н.В.

23. Решение о принятии заявки к рассмотрению №IAP 2003 0369 Спо-

соб увлажнения волокнистого материала / Гуляев А.М., Никитин Р.П., Мак-

судов Э.Т., Гуляев Р.А., Абрамов Н.В.

24. Головин В.М. Определение коэффициента трения прессуемого хлоп-

кового волокна о стенки ящика пресса // Хлопковая промышленность.-1969.-

№1.-С. 25-26.

25. Баррер Р.М. Диффузия в твердых телах.- Москва: Иностранная лите-

ратура, 1948.-520 с.

26. Коллоидный журнал, том XXVI, выпуск 3, Москва, Издательство

«Наука», 1964 г, стр.303

27. Дерягин Б.В., Чураев Н.В. Смачивающие пленки.- Москва: Наука,

1984.- с.

28. Патент Руз, FAP № 00390, авторы Р.А. Гуляев, М. Иммамутдинов,

А.Е. Лугачев и др. «Устройство для увлажнения волокнистого материала».

ПРИЛОЖЕНИЯ

РАЗРАБОТКА ЭФФЕКТИВНОЙ ТЕХНОЛОГИИ И УСТРОЙСТВА ДЛЯ УВЛАЖНЕНИЯ ВОЛОКНА ПЕРЕД ПРЕССОВАНИЕМ