авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:     | 1 | 2 || 4 |

обоснование ресурсосберегающих технологий и средств утилизации полимерных отходов сельскохозяйственных

-- [ Страница 3 ] --

Для нескольких компонентов, выходящих по разным законам в некоторый промежуток времени t, в общем виде прибыль может быть определена по формуле:

(30)

при t < tci ; tЛj = tKk = tЭl = t ;

t tci ; tНi = tcНi ; tЛj = tcЛj ; tKk = tcKk ; tЭl = tcЭl ; KНi = KЛj = KKk = 1;

где KНi; KЛj; KKk KЭl – коэффициенты, учитывающие закон выхода полезной фракции (таблица 1): неизменной интенсивности, линейного, квадратичного, экспоненциального. Индексы Н, Л, М, Э принимают значения: 0, 1, 2, … Если индекс принимает значение, равное нулю, то слагаемое, обозначенное этим индексом, также равно нулю.

Сервис машин и оборудования сопровождается образованием плёночных отходов: упаковки деталей и технических материалов, расконсервации отдельных элементов машин, например сидений, гидроцилиндров. В качестве измельчителей плёночного материала широко используются дробилки, которые реализуют принцип безопорного резания. Нами рассмотрена вероятностная модель измельчения плёночных отходов. Для определения конечного параметра частицы предложено выражение:

. (31)

где m и l – параметры частицы соответственно до и после измельчения, см2; t – продолжительность измельчения, мин.; n – частота вращения ножевого ротора, мин-1; k – количество ножей на роторе, p, q и с – коэффициенты.

Зависимости изменения параметра частицы от продолжительности измельчения представлены на рисунке 3. Из рисунка видно, что все кривые в начальный момент имеют крутое снижение.

В дальнейшем крутизна кривых уменьшается, приближаясь к горизонтальному участку при значениях аргумента 1…1,5 мин. Результаты экспериментов по критерию Фишера не отвергают расчетные данные с уровнем значимости 1 %.

Ряд широко распространённых изделий изготавливается методом штамповки из листа: тарелки, стаканчики, контейнеры для упаковки мелких запасных частей и сельскохозяйственной продукции, подставки и другие изделия.

Нами предложено устройство, которое позволяет снизить материалоёмкость процесса за счет осуществления штамповки в шахматном порядке. Выполнена оценка эффективности шахматной схемы штамповки. Для определения доли материала, идущего в отход, предложены выражения:

при линейной схеме штамповки ; (32)

при шахматной схеме штамповки , (33)

где d – диаметр деталей; k – припуск материала; l – ширина листа.

Графики зависимостей долей материала, идущего в отход, от ширины ленты при неизменном диаметре штампуемых деталей 50 мм представлены на рисунке 4. Нижняя кривая представляет собой разность f3 = f2 – f1.

Кривые функций потерь материала в отход имеют подъемы, чередующиеся с резкими спадами. При ширине ленты, значительно (в 10 раз и более) превышающей диаметр детали, разность между долями в пользу предлагаемого устройства приобретает стабильный характер в пределах 15–20 %.

Особенностью производст-венной системы агропромышлен-ного комплекса является территориальная рассредоточен-ность источников образования полимерных отходов. Предложена многоуровневая структура сети предприятий, перерабатывающих полимерные отходы (рисунок 5).



Предприятия высшего звена объёмом переработки свыше 500 тонн в год могут быть организованы вблизи областных и районных городов, генерирующих большие объемы отходов полимеров. Оснащенные технологическими подсистемами пятого уровня, они могут производить высокотехнологичные изделия, обеспечивающие значительные эксплуатационные показатели: сложные детали сельскохозяйственной техники, крупные ёмкости и контейнеры для сельскохозяйственной продукции и материалов. Успешную работу этих предприятий определяет качественное сырьё, поэтому необходима кооперация с предприятиями среднего и низшего звеньев.

Рисунок 5 – Структурная схема сети предприятий по переработке отходов полимеров

Специализированные предприятия среднего звена с объёмом переработки от 100 до 500 тонн полимерных отходов в год целесообразно специализировать на выпуске изделий из определенных видов полимеров, поэтому между ними и предприятиями низшего звена должна быть налажена четкая кооперация с целью обмена сырьем.

В качестве низшего звена могут выступать предприятия технического сервиса, осуществляющие техническое обслуживание, ремонт и утилизацию машин. Кроме того, на предприятиях, перерабатывающих продукцию АПК, а также в сельских населенных пунктах могут быть организованы дилерские пункты, которые будут выполнять функцию первого уровня переработки: осуществлять сбор и подготовку отходов полимеров к отправке на перерабатывающие предприятия. При оснащении их недорогим технологическим оборудованием с небольшим энергопотреблением они смогут выполнять и первичную переработку в виде сортировки, очистки и измельчения отходов.

Для согласования деятельности предприятий может быть организована холдинговая компания, которая будет осуществлять кредитование предприятий и предпринимателей, координацию потоков сырья между предприятиями, разработку и внедрение в производство новых видов изделий, прогрессивного технологического оборудования.

3 Прогнозирование сырьевой базы технологических систем утилизации полимерных отходов в сельскохозяйственном регионе

Создание технологии переработки во многом определяется объёмами перерабатываемого сырья. Нами предлагается проводить прогноз объёмов образования полимерных отходов на основе их постоянного мониторинга. В основу методологии мониторинга положена концепция кругооборота полимеров, которая формулируется следующим образом: в регионе постоянно осуществляется кругооборот полимеров, при этом сохраняется баланс потто-ков: потока поступления пластмассовых изделий в регион, потока, формиру-ющего накопление изделий в эксплуатации, потока полимеров в утилизацию.

Рассмотрен баланс потоков полимеров в регионе:

QЭ = QП – QУ, (34)

где QЭ – поток пластмасс, формирующий накопление их в эксплуатации; QП – поток поступления пластмасс; QУ – поток утилизируемых пластмасс.

Баланс потоков поступления пластмасс и выхода их в утилизацию представлен на рисунке 6. Баланс полимера i-го вида, например полиэтилена, выразится следующими уравнениями:

; (35)

; (36)

где МПi, QПi – суммарная масса и поток поступивших изделий; МЭi, QЭi – масса и поток изделий, находящихся в эксплуатации; Мрецi, Qрецi – масса и поток рециклируемых изделий; Мхрi, Qхрi – масса и поток изделий, заложенных на полигон отходов, но ещё не разложившихся; Мразi, Qразi – масса и поток разложившихся изделий; Мсжi, Qсжi – масса и поток сожженных изделий из i-го полимера.

Закономерности поступления отработанных деталей и изделий из эксплуатации в утилизацию представлены функцией плотности выбытия, для описания которой принят, в соответствии с предельной теоремой распределения случайных величин, нормальный закон распределения.

при , (37)

где ri – средний ресурс изделий из i-го материала; rij – j-й средний ресурс изделий из i-го материала, если материал имеет несколько сроков эксплуатации; i – среднее квадратическое отклонение срока амортизации изделий из i-го материала; ij – среднее квадратическое отклонение j-го срока амортизации изделий из i-го материала, если материал имеет несколько сроков эксплуатации; Pi – доля i-го материала в структуре потребления полимеров; Pij – доля i-го материала c j-м сроком амортизации.

Графики функций плотности выбытия изделий в утилизацию представлены на рисунке 7.

  Графики функций плотности-56

Рисунок 7 – Графики функций плотности выбытия пластмассовых изделий в утилизацию

Рециклинг искажает представленную функцию, так как часть материала возвраща-ется в эксплуатацию. Суммарная функция распределения плот-ности выбытия изделий из пластмасс с учетом рециклинга выразится как:

. (38)

Для оценки кругооборота полимеров разработаны математические модели, характеризующие потоки потребления, накопления и утилизации пластмассовых изделий в регионе. Поток пластмасс в регион предлагается определять как сумму потоков пластмасс к потребителям.

Общая масса пластмасс, поступивших в регион:

. (39)

В качестве оценки объёмов накопления полимеров в эксплуатации используется масса эксплуатируемых изделий. Масса изделий из полимера одного вида может быть определена функционалами

, (40)

или , (41)

где tОУ – условное время, когда функция утилизации принимает значение, равное нулю.

Для исследования потоков отработанных пластмассовых изделий на утилизацию предложен функционал

; x (t – t0). (42)

Рециклинг полимеров изменит соотношение потоков, так как часть материала после переработки будет возвращена в эксплуатацию. Поток амортизированных пластмассовых изделий на утилизацию с учётом однократного рециклинга выразится как

, (43)

где Fi(x,ri,i) – интегральная функция распределения ресурса изделий из i-го вида пластмасс от аргументов (x,ri,i); Fi(x,2ri,i) – интегральная функция распределения ресурса изделий из i-го вида пластмасс от аргументов (x,2ri,i), построенная по двукратному 2ri среднему ресурсу; Dрецi(t–t0–x) – функция доли рециклинга пластмасс по ретроспективному времени.

При двукратном рециклинге поток амортизированных пластмассовых изделий на утилизацию будет меньше на величину потока повторно рециклируемых изделий:

(44)

где Fi(x,3ri,i) – интегральная функция распределения ресурса изделий из i-го вида пластмасс от аргументов (x,3ri,i), построенная по трехкратному 3ri среднему ресурсу.

Таким образом, представленные методы и зависимости позволяют прогнозировать сырьевую базу предприятий, перерабатывающих отходы полимеров.

4 Результаты экспериментальных и статистических исследований

Для прогнозирования динамики образования отходов пластмасс нами проанализировано производство полимеров в России (рисунок 8).

Для прогноза потребления полимеров в регионе может быть построена математическая модель через норму потребления и количество потребителей:

QОбл. Т = NОбл 1,9(t – 1995), (45)

где QОбл.Т, – потребление термопластичных полимеров в Воронежской области; NОбл, – число жителей области.

производство полимеров и смол; производство термопластов; • • потребление термопластов.

Рисунок 8 – Динамика произ-водства и потребления полимеров и смол в России

Объёмы пластмассовых изделий, находящихся в эксплуатации, исследовались методом анкетирования. Анализ показывает, что средняя масса полимеров, приходящихся на одного человека, составляет 69,99 кг, среднеквадратическое отклонение – 88,55 кг, коэффициент вариации – 126 %.

Ошибка среднего значения – 14 кг, доверительный интервал, определенный по t – критерию, составляет 70 ± 28 кг.

Автором решена задача оценки продолжительности использования пакета в эксплуатации. Данные обрабатывались с помощью Mathcat 12. Размах жизненного цикла пакетов составил 1…26 дней. Средний срок службы пакетов составил 5,5 дней, среднее квадратическое отклонение – 4,8 дня, коэффициент вариации – 88,0 %, ошибка среднего срока – 0,49 дней, доверительный интервал при 95 % уровне значимости составил 1,0 день. Таким образом, срок службы пакета составил 5,5±1,0 или 4,5…6,5 дней.

Расчеты возможных объёмов вторичного полимерного сырья показывают, например, что Воронежская область может поставить на рынок около 11,6 тысяч тонн (свыше 4,8 тыс. т полиэтилена, около 2,6 тыс. т поливинил-хлорида; свыше 1,5 тыс. т ПЭТФ; до 1,5 тыс. т полипропилена; до 1,2 тыс. т вторичного полистирола и его сополимеров). Россошанский район Воронежской области может направить для вторичной переработки до 460 тонн полимерного сырья в год. Сельские населенные пункты, в зависимости от их величины, могут образовать до 20 тонн полимерных отходов в год. От объёмов доступных для переработки вторичных полимеров зависит и мощность предприятий, перерабатывающих этот материал.





5 Технические решения отдельных технологических задач и внедрение в производство

Для измельчения тонкостенных и плёночных отходов предложен новый измельчитель (патент на полезную модель 49 467 U1, № 2005118458/22), не допускающий образования вращающегося кольцевого слоя материала и позволяющий снизить потери энергии на перемешивание материала, повысить производитель-ность процесса резания на 8 – 12 %, рисунок 9. Он состоит из вертикальной цилиндрической ёмкости 1 с загрузочным 2 и выгрузочным 3 отверстиями. В нижней части расположен механизм измельчения в виде двух пар ножевых режущих элементов 7 и 8, закрепленных на отдельных приводных валах 4 и 6, которые расположены коаксиально. Внешний полый вал 4 приводит во вращение нижнюю траверсу 5, внутренний вал 6 приводит верхнюю траверсу 9. Устройство смонтировано на сварной станине 12.

Траверсы имеют разное направление вращения, за счёт чего удается снизить скорость движения материала в цилиндрической ёмкости, не допустить образования вращающегося кольцевого слоя материала, снизить потери энергии на перемешивание и повысить производительность процесса резания на 8 – 12 %.

Подающее устройство к прессу для штамповки изделий из листа (а.с. 1646649, рисунок 10), было внедрено в 1991 году. Устройство включает основание 1, на котором с помощью подшипника 2 и направляющей 3 установлена каретка 4, которая снабжена кронштейнами 5 для крепления рулона 6 материала, пневматических зажимов: неподвижного 7 и подвижного 8, установленного на каретке с возможностью перемещения вдоль её оси и приводимого в движение пневмоцилиндром 9, механизма 10 перемещения каретки. Штамповка изделия производится с отсечкой выштамповки. Подающее устройство позволило снизить расход материала до 20 % и повысить производительность штамповки до 12 %.

Участок производства полимерных труб из отходов полимеров был пущен в эксплуатацию на ООО «ДОП Воронежстрой» в июне 1994 года и действует по настоящее время. Назначение участка – производство труб для строительства, теплиц, животноводства, садоводства и других целей. Участок представлен на рисунке 11.

Рисунок 11 – Участок по производству полимерных труб

Номенклатура участка представляет собой четыре типоразмера труб: 20; 25; 32 и 40 мм. Производительность технологической линии – 20 кг/ч. За время работы участка было переработано около 350 тонн отходов полимеров, произведено свыше 15 000 км труб на сумму свыше 120 млн. руб.

Многие технические жидкости расфасовываются в ёмкости с резьбовыми горловинами. Существует необходимость сплошного автоматизированного контроля резьбовых поверхностей ёмкостей перед подачей их на заполнение. Операция контроля трудоемка и требует неослабного внимания. Нами предложены технические решения технологических операций по контролю резьбовых поверхностей изделий (а.с. 1395929; а.с.1425424; а.с. 29476). Устройства использованы в автоматизированных линиях контроля и отбраковки деталей КОД-1 на двух предприятиях. Внедрение устройств улучшило условия труда работников, снизило трудоёмкость контроля на 7,3 %, снизило уровень брака на 11,4 %.

6 Оценка экологического и экономического эффекта от внедрения рециклинга полимеров в регионе (на примере Воронежской области)

В шестом разделе приводятся расчеты снижения экологического давления отходов полимеров на природную среду региона при их рециклинге.

На полигонах, санкционированных и несанкционированных свалках Воронежской области, по данным Госкомэкологии, размещено 8 687 662 тонны отходов. При этом площадь, занимаемая свалками и полигонами, составляет 760 гектаров. Если направить на переработку 11,67 тысяч тонн отходов полимеров, то это позволит сберечь от загрязнения около одного гектара в год. Уменьшится не контролируемое, но столь очевидное загрязне-ние отходами полимеров территорий, соседствующих со свалками мусора.

Рециклинг полимерных отходов в масштабах Воронежской области позволит снизить объёмы вредных выбросов, в том числе углекислого газа, – до 31 266 тонн и хлористого водорода до 1 458 тонн в год.

Экономическая оценка работы дилера в населенном пункте с числом жителей около 4 тысяч человек и объемом сбора отходов полимеров около 20 тонн в год показывает (таблица 2): ожидаемый чистый годовой доход (в ценах 2005 года) только от сбора отходов составляет 50 440 руб. Выполнение дилером технологических операций второго и третьего уровней позволяет получить чистый доход до 159 786 руб. в год, что более чем в 3 раза превышает доход от реализации необработанного вторичного сырья.

Таблица 2 - Ожидаемый годовой доход дилера от сбора и первичной переработки 20 т полимерных отходов, руб.

Виды продукции Годовой доход Затраты Чистый доход Доход в месяц
Сбор 80 000 9 888 50 440 4 203
Сбор и переработка 266 800 51 520 159 786 13 315


Pages:     | 1 | 2 || 4 |
 

Похожие работы:







 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.