Экспериментальное исследование процесса влагоудаления из опада лиственных пород деревьев

Полянская, Алина Вячеславовна Научно-образовательный центр И.Н.Бутакова (НОЦ И.Н.Бутакова)
Бесплатно
В избранное
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

Объектом исследования являются шесть образцов опада лиственных пород деревьев. Цель работы – экспериментальное определение основных характеристик процесса влагоудаления из опада лиственных пород деревьев, а также оценка влияния капиллярно-пористой структуры высушиваемого материала на коэффициент аккомодации при конвективной сушке. В результате исследования получены кривые скорости удаления влаги в размерном и безразмерном виде, парциальное давление паров и численные значения коэффициента аккомодации для сушки в диапазоне температур 333–393 К. Анализ закономерностей процессов влагоудаления является одной из первоочередных задач, решение которой необходимо при использовании лиственной и древесной биомассы в качестве энергетического топлива.

Введение 13
1 Аналитический обзор литературы 16
1.1 Характеристика и строение лиственной древесины 16
1.1.1 Древесные растения 16
1.1.2 Особенности микростроения лиственной древесины 17
1.1.3 Физические свойства древесины 18
1.1.4 Особенности лесного фонда России 25
1.1.5 Энергетическая древесина 25
1.1.6 Лесной горючий материал 28
1.2 Сушка древесины 29
1.2.1 Сведения об испарении 29
1.2.2 Виды сушильных камер 33
1.3 Математическое моделирование процессов тепломассопереноса при
сушке древесины 38
1.4 Особенности сушки лесных горючих материалов 43
1.5 Выводы по разделу 47
2 Экспериментальное исследование процесса влагоудаления 49
2.1 Описание экспериментальной установки 49
2.2 Образцы для проведения эксперимента 50
2.3 Методика проведения эксперимента 51
3 Обработка результатов измерений 53
3.1 Расчет массовой скорости испарения 53
3.2 Расчет погрешностей измерений 55
3.3 Обезразмеривание массовой скорости испарения 60
3.4 Расчет коэффициента аккомодации 61
4 Анализ полученных результатов 67
4.1 Массовые скорости испарения влаги 67
4.2 Коэффициент аккомодации 79
5 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение 81
5.1 Цели и результат проекта 82
5.2 Организационная структура и план проекта 83
5.3 Смета затрат на научное исследование 86
5.3.1 Расчет материальных затрат на научное исследование 86
5.3.2 Расчет амортизационных отчислений 86
5.3.3 Издержки на труд исполнителей 87
5.3.4 Прочие прямые затраты 89
5.3.5 Накладные расходы 89
6 Социальная ответственность 91
Введение 91
6.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности 92
6.1.1 Специальные (характерные для рабочей зоны исследователя)
правовые нормы трудового законодательства 92
6.1.2 Организационные мероприятия при компоновке рабочей зоны
исследователя 93
6.2 Производственная безопасность 95
6.2.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов 96
6.2.2 Обоснование мероприятий по снижению уровней воздействия
опасных и вредных факторов на исследователя (работающего) 103
6.3 Экологическая безопасность 108
6.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 109
Выводы по разделу 111
Заключение 112
Список использованных источников 114
Приложение А 123
Приложение Б Результаты расчета площади испарения веток 141
Приложение В Результаты расчета массовой скорости испарения 159
Приложение Г Результаты расчёта погрешностей измерения массовой скорости
испарения 175
Приложение Д Результаты расчёта парциального давления и коэффициента
аккомодации 189

На современном этапе развития общества при существующих
техногенных нагрузках на окружающую среду чрезвычайно важным является
взаимосвязанное развитие экономики, энергетики и экологии. Создание
энергосберегающих процессов и оборудования, позволющих обеспечить
экономию топливных и энергетических ресурсов, является важнейшей задачей
производства. На фоне острой проблемы – возрастания дефицита топливных
ресурсов, причем не только традиционных, но и возобновляемых, наблюдается
постоянный рост тарифов на энергоносители. Поэтому в последнее время
возникла большая заинтересованность в вовлечении биомассы, являющейся
наиболее доступным видом возобновляемого сырья, в топливно-энергетический
баланс регионов и стран.
В настоящий момент одним из наиболее перспективных видов биомассы
является лесная древесина (или лесные отходы) [1]. Обширные лесные угодья в
Сибири могут ежегодно обеспечивать до 6·106 тонн лесной биомассы. Однако
российский лесопромышленный комплекс по-прежнему остается
ориентированным на сырье. Глубокой переработке подвергается около 20%
древесины, в то время как в странах Скандинавии этот показатель составляет
85%. В этих странах реализована модель интенсивного использования лесных
ресурсов, а в обществе давно культивируется философия безотходного и
энергоэффективного производства [2].
Одой из важнейших проблем современной России является утилизация
отходов древесины. Их использование в настоящее время минимально. А
первичное древесное сырье, образующееся на лесосеках, по завершении работ
собирается в валы и кучи и сжигается для предотвращения лесных пожаров [3].
Экономия невосстанавливаемых энергетических природных ресурсов –
это путь, по которому идет цивилизованный мир, и который позволит России
приблизиться к индустриально развитым странам по показателям удельной
энергоемкости промышленного производства.
Лесная биомасса является относительно дешевым энергоносителем, ведь
ее стоимость обусловлена только транспортными затратами [4]. Использование
лесного горючего материала позволит значительно расширить сырьевую базу
тепловых электростанций и существенно снизить зависимость от стран-
импортеров энергоресурсов от монополистов в экспорте нефти, газа и угля.
Большинство котельных агрегатов, работающих на данном топливе – это
современные энергетические установки, имеющие высокий КПД (от 80 до 85%).
Наряду с экономической эффективностью использование растительной
биомассы в энергетике способствует решению еще одой важной проблемы
современности – защите окружающей среды: высокая реакционная способность
позволяет сжигать ее при более низкой температуре, что уменьшает выбросы
окислов азота; минимальное содержание серы и фосфора (0,1%) позволяет
снизить температуру отходящих газов до 110-120 °С; и, наконец, энергетическое
использование биотоплива является одним из радикальных путей решения
проблемы снижения выбросов парниковых газов и сохранения баланса
углекислого газа в природе, так как его выбросы при сжигании сопоставимы с
количеством, произведенным при фотосинтезе.
Наиболее существенным недостатком лесного горючего материала как
топлива является его нестабильное влагосодержание, которое в зависимости от
вида колеблется в пределах от 8 до 80%, что приводит к снижению теплотворной
способности и, как следствие, к увеличению расхода топлива [5]. Исходя из этого
целесообразно организовать предварительную сушку при сжигании биомассы в
топках котлов.
Во время сушки материалов в результате фазового перехода из жидкого
или твердого состояния в газообразное происходит удаление влаги, что
изначально определяет значительные энергетические затраты на проведение
данного процесса [6].
Предварительная сушка биотоплива связана с дополнительными
энергозатратами на удаление адсорбционной влаги из капиллярно-пористой
структуры древесных материалов. Анализ закономерностей процессов
влагоудаления является одной из первоочередных задач, решение которой
необходимо при использовании лесного горючего материала в качестве
энергетического топлива.
Приоритетное использование в биоэнергетике пород лиственных
деревьев предопределяет перспективу применения их отходов и опада в этой
отрасли в качестве энергетического сырья. Эта гипотеза диктует необходимость
дополнительного изучения процессов массообмена при термической подготовке
такого рода биомассы.
Поэтому для работы сформулирована цель: экспериментальное
исследование основных характеристик процесса влагоудаления (массовой
скорости испарения, парциального давления паров, коэффициента аккомодации)
из опада (листьев и веток) лиственных пород деревьев с целью дальнейшего
усовершенствования прогностических моделей процесса сушки.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
1. Аналитический обзор научных источников в области исследования
процесса влагоудаления из древесной и лиственной биомассы;
2. Подготовка образцов для проведения экспериментов;
3. Изучение закономерностей процесса сушки рассматриваемых
образцов опада (построение графиков зависимости массовой скорости
испарения влаги от времени в различных температурных режимах, расчет
коэффициента аккомодации и парциального давления паров);
4. Анализ полученных результатов и формулирование выводов.
1 Аналитический обзор литературы
1.1 Характеристика и строение лиственной древесины
1.1.1 Древесные растения
Древесными называются растения с деревянистыми надземными и
подземными частями, по характеру развития подразделяются на деревья,
кустарники и лианы. Взрослое дерево имеет ствол, крону и корни. Ствол
связывает корневую систему с кроной дерева (совокупностью ветвей и листьев).
По нему из почвы в восходящем токе перемещаются водные растворы
минеральных веществ, а в нисходящем потоке – растворы органических веществ,
вырабатываемых в листьях. По характеру облиствения деревья разделяют на две
крупные физиономически четко разделяющиеся категории: хвойные деревья и
лиственные деревья. Первые обладают своеобразной формой листьев –
игольчатой или чешуйчатой хвоей, у вторых листья представляют собой
пластины с разветвленным жилкованием [7].
На рисунке 1.1 представлены основные части ствола. Наружная часть –
кора, выполняющая защитную функцию от внешних влияний – резко отличается
от следующей за ней древесины, которая окружает очень небольшую
центральную зону – сердцевину. Между корой и древесиной расположен тонкий
слой живых клеток – камбий, в котором происходит образование новых клеток,
вследствие чего ежегодно образуются новые годичные кольца. В древесине
лиственных пород на разрезе видны отверстия, представляющие собой сечения
сосудов – трубок, каналов, предназначенных для проведения воды.

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Логик Ф. кандидат наук, доцент
    4.9 (826 отзывов)
    Я - кандидат философских наук, доцент кафедры философии СГЮА. Занимаюсь написанием различного рода работ (научные статьи, курсовые, дипломные работы, магистерские дисс... Читать все
    Я - кандидат философских наук, доцент кафедры философии СГЮА. Занимаюсь написанием различного рода работ (научные статьи, курсовые, дипломные работы, магистерские диссертации, рефераты, контрольные) уже много лет. Качество работ гарантирую.
    #Кандидатские #Магистерские
    1486 Выполненных работ
    Дмитрий М. БГАТУ 2001, электрификации, выпускник
    4.8 (17 отзывов)
    Помогаю с выполнением курсовых проектов и контрольных работ по электроснабжению, электроосвещению, электрическим машинам, электротехнике. Занимался наукой, писал стать... Читать все
    Помогаю с выполнением курсовых проектов и контрольных работ по электроснабжению, электроосвещению, электрическим машинам, электротехнике. Занимался наукой, писал статьи, патенты, кандидатскую диссертацию, преподавал. Занимаюсь этим с 2003.
    #Кандидатские #Магистерские
    19 Выполненных работ
    Екатерина П. студент
    5 (18 отзывов)
    Работы пишу исключительно сама на основании действующих нормативных правовых актов, монографий, канд. и докт. диссертаций, авторефератов, научных статей. Дополнительно... Читать все
    Работы пишу исключительно сама на основании действующих нормативных правовых актов, монографий, канд. и докт. диссертаций, авторефератов, научных статей. Дополнительно занимаюсь английским языком, уровень владения - Upper-Intermediate.
    #Кандидатские #Магистерские
    39 Выполненных работ
    Дмитрий К. преподаватель, кандидат наук
    5 (1241 отзыв)
    Окончил КазГУ с красным дипломом в 1985 г., после окончания работал в Институте Ядерной Физики, защитил кандидатскую диссертацию в 1991 г. Работы для студентов выполня... Читать все
    Окончил КазГУ с красным дипломом в 1985 г., после окончания работал в Институте Ядерной Физики, защитил кандидатскую диссертацию в 1991 г. Работы для студентов выполняю уже 30 лет.
    #Кандидатские #Магистерские
    2271 Выполненная работа
    Сергей Е. МГУ 2012, физический, выпускник, кандидат наук
    4.9 (5 отзывов)
    Имеется большой опыт написания творческих работ на различных порталах от эссе до кандидатских диссертаций, решения задач и выполнения лабораторных работ по любым напра... Читать все
    Имеется большой опыт написания творческих работ на различных порталах от эссе до кандидатских диссертаций, решения задач и выполнения лабораторных работ по любым направлениям физики, математики, химии и других естественных наук.
    #Кандидатские #Магистерские
    5 Выполненных работ
    Мария Б. преподаватель, кандидат наук
    5 (22 отзыва)
    Окончила специалитет по направлению "Прикладная информатика в экономике", магистратуру по направлению "Торговое дело". Защитила кандидатскую диссертацию по специальнос... Читать все
    Окончила специалитет по направлению "Прикладная информатика в экономике", магистратуру по направлению "Торговое дело". Защитила кандидатскую диссертацию по специальности "Экономика и управление народным хозяйством". Автор научных статей.
    #Кандидатские #Магистерские
    37 Выполненных работ
    Юлия К. ЮУрГУ (НИУ), г. Челябинск 2017, Институт естественных и т...
    5 (49 отзывов)
    Образование: ЮУрГУ (НИУ), Лингвистический центр, 2016 г. - диплом переводчика с английского языка (дополнительное образование); ЮУрГУ (НИУ), г. Челябинск, 2017 г. - ин... Читать все
    Образование: ЮУрГУ (НИУ), Лингвистический центр, 2016 г. - диплом переводчика с английского языка (дополнительное образование); ЮУрГУ (НИУ), г. Челябинск, 2017 г. - институт естественных и точных наук, защита диплома бакалавра по направлению элементоорганической химии; СПХФУ (СПХФА), 2020 г. - кафедра химической технологии, регулирование обращения лекарственных средств на фармацевтическом рынке, защита магистерской диссертации. При выполнении заказов на связи, отвечаю на все вопросы. Индивидуальный подход к каждому. Напишите - и мы договоримся!
    #Кандидатские #Магистерские
    55 Выполненных работ
    Глеб С. преподаватель, кандидат наук, доцент
    5 (158 отзывов)
    Стаж педагогической деятельности в вузах Москвы 15 лет, автор свыше 140 публикаций (РИНЦ, ВАК). Большой опыт в подготовке дипломных проектов и диссертаций по научной с... Читать все
    Стаж педагогической деятельности в вузах Москвы 15 лет, автор свыше 140 публикаций (РИНЦ, ВАК). Большой опыт в подготовке дипломных проектов и диссертаций по научной специальности 12.00.14 административное право, административный процесс.
    #Кандидатские #Магистерские
    216 Выполненных работ
    Елена С. Таганрогский институт управления и экономики Таганрогский...
    4.4 (93 отзыва)
    Высшее юридическое образование, красный диплом. Более 5 лет стажа работы в суде общей юрисдикции, большой стаж в написании студенческих работ. Специализируюсь на напис... Читать все
    Высшее юридическое образование, красный диплом. Более 5 лет стажа работы в суде общей юрисдикции, большой стаж в написании студенческих работ. Специализируюсь на написании курсовых и дипломных работ, а также диссертационных исследований.
    #Кандидатские #Магистерские
    158 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету

    Проектирование ТЭЦ мощностью 360 МВт в г. Томске
    📅 2020год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Разработка ПГУ-ТЭЦ на базе ГТУ SGT5-4000F
    📅 2021год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)