proiect instalatii (1)

1

UNIVERSITATEA TRANSILVANIA DIN BRASOV

FACULTATEA DE DESIGN DE PRODUS SI MEDIU

INGINERIA VALORIFICARII DESEURILOR

INGINERIA PROCESELOR CHIMICE

PROCESUL TEHNOLOGIC DE OBTINERE A MATERIALELOR

COMPOZITE DIN RUMEGUS PRIN UTILIZAREA LICHIDULUI IONIC

COORDONATOR: AUTORI:

Prof. Dr. Patachia Silvia Pascal Marina Elena

Prof. Dr. Ing. Duta Anca IVD 17711

2

Cuprins:

1.Fundamentare

2.Flux tehnologic

3. Schema utilaj

4.Schema instalatie

5.Bilant de masa

6.Bilant energetic

7.Dimensionarea utilajului principal

8.Concluzii

Biblografie

3

I. Fundamnentare

Obiectivul general al proiectului consta in investigarea unei noi abordari de

utilizare a rumgesului cu ajutorul lichidelor ionice, imbunatatind astfel conditiile

de sanatate ale oamenilor prin eliminarea surselor de poluare interioara. Utilizarea lichidelor ionice (ILs) aa numite "extractanti verzi", in locul substantelor organice volatile ca adeziv pentru placi este in concordanta cu principiile dezvoltarii

durabile si in deplina compatibilitate cu protectia mediului.

Placile din aschii de lemn sunt produse semifabricate care se obtin prin

prepararea la cald a particulelor mici, fine sau a lamelelor de lemn amestecate cu un

liant.

Lemnul nu este poluant in sine cu exceptia cazurilor in care nu este folosit

sub forma naturala. In general, la fabricarea PAL se utilizeaz adezivi ureoformaldehidici (urelit P) pentru placi de interior i adezivi fenolformaldehidici pentru placi de exterior sau cu structura orientata. Pe langa adezivi, la fabricarea

PAL se folosesc si alte materiale ca: hidrofuganti (emulsie de parafina), substante

ignifuge, fungicide, insectofuge etc. Prin fabricarea PAL-ului cu ajutorul liantului

formaldehidic, exista factori de risc in dezvoltarea cancerului de gat.

Utilizarea lichidelor ionice in sinteza i prelucrarea lemnului dezvolta modalitati spre noi tipuri de composite obtinute prin intermediul unui proces

ecologic si posibilitatea de reciclare ecologica a solventului, cu aplicabilitate n

domeniul protectiei mediului si in industrie.

Studiile privitoare la caracteristicile lichidelor ionice (LI) i la interaciunile cu deseurile lemnoase vor sta la baza regandirii tuturor tehnologiilor existente in

sensul modificarii lor pentru a promova tehnologii curate sau asa numit chimie verde.

4

II. Flux tehnologic

Rumegus

Granule de rumegus cu diametrul mare

Rumegus cernut Lichid ionic

Rumegus dozat Lichid ionic dozat

Amestec rumegus si lichid ionic

Amestec presat Apa vaporizata

Apa Apa + lichid ionic

Piesa fara lichid ionic Lichid ionic uzat

Piesa finita Lichid ionic trimis spre purificare

Cernere

Dozare Dozare

Amestecare si incalzire

Presare

Spalare

Uscare

Vaporizare

Colectare

5

III. Scema utilaj

Rumegus


Lichid ionic



Amestec presat Apa vaporizata

Apa Apa + lichid ionic

Piesa fara lichid ionic Lichid ionic uzat

Piesa finita Lichid ionic trimis spre purificare

Masina de

cernere

Dozator Dozator

Autoclava

Presa

Bazin de spalare

Cuptor

Vaporizator

Colector

6

IV. Schema utilaj

Proiectarea liniei tehnologica de obtinerea a placilor PAL ecologice se

compune din 9 etape prezentate in continuare in ordinea fluxului tehnologic.

1-Dozator pentru lichid ionic; 2-Dozator pentru rumegus; 3-Masina de cernere;

4- Autoclava; 5- Presa ; 6-Bazin de spalare; 7-Vaporizator; 8-Colector; 9-Cuptor;

LEGENDA:

7

V. Bilant de masa

Pentru proiectarea unei placi ecologice PAL de dimensiuni: L=2800 mm, l=2070

mm, h=18mm se vor utiliza urmatoarele cantitati de materii prime:

Rumegus=38,4988 kg

Lichid ionic=96,2475 kg

Proces 1-Cernerea rumegusului

Rumegus


Rumegus cernut

= +

38,4988 = 38,1299 + 0,3689

38,4988 = 38,4988

= 100%

Intrari [kg] Iesiri [kg]

Rumegus 38,4988 38,1299

Pierderi 0,3689

Total 38,4988 38,4988

Cernere

8

Proces 2-Dozarea rumegusului

Rumegus cernut

Rumegus dozat

=

38,1299 = 38,1299

= 100%


Rumegus 38,1299 38,1299

Total 38,1299 38,1299

Proces 3-Dozarea lichidului ionic

Lichid ionic introdus

Lichid ionic dozat

=

96,2475 = 96,2475

= 100%

Dozare

Dozare

9


Lichid ionic 96,2475 96,2475

Total 96,2475 96,2475

Proces4- Amestecarea si incalzirea materiilor prime



+ = +

38,1299 + 96,2475 = 133,0895 + 1,2879

134,3774 = 134,3774

= 99%

Intrare [kg] Iesire [kg]

Rumegus 38,1299 133,0895

LI 96,2475

Pierderi 1,2879

Total 134,3774 134,3774

Amestecare si incalzire

10

Proces 5-Presarea amestecului de rumegus si lichid ionic

Amestesc rumegus si lichid ionic

Amestec presat

= +

133,0895 = 127,9895 + 5,1

133,0895 = 133,0895

= 96%


Amestec: 133,0895 133,0895

Pierderi 5,1

Total 133,0895 133,0895

Proces 6- Spalarea piesei presate

Piesa presata

Apa Apa in amestec cu LI

Piesa fara LI

+ = + +

Presare

Spalare

11

127,9895 + 1000 = 143,7833 + 980 + 4,2062

1127,9895 = 1127,9895

= 99%


Amestec presat: 127,9895 143,7833

Apa 1000 980

Pierderi: 4,2062

Total 1127,9895 1127,9895

Proces 7- Vaporizarea apei pentru recuperarea lichidului ionic

Apa cu LI Apa vaporizata

Lichid ionic uzat

= +

980 = 890,2532 + 89,7468

980 = 980

= 100%


Apa 980 890,2532

LI uzat 89,7468

Total 980 980

Vaporizare

12

Proces 8- Colectarea lichidului ionic

LI uzat LI trimis spre purificare

=

89,7468 = 89,7468

= 100%


Lichid ionic uzat 89,7468 89,7468

Total 89,7468 89,7468

Proces 9- Uscarea piesei fara lichid ionic

Piesa fara lichid ionic

Apa evaporata

Piesa finita

= + +

143,7833 = 43,1349 + 96,3533 + 4,2950

143,7833 = 143,7833

= 97%

Colectare

Uscare

13


Piesa 143,7833 43,1349

Apa evaporata 96,3533

Pierderi 4,2950

Total 143,7833 143,7833

VI. Bilantul energetic pe utilaje

1. Masina de cernere

Energia electric consumat pentru cernerea si separarea granulelor de rumegus cu diametrul mai mare de 2 mm este de 0,75 kW. Durata de

funcionare pentru cernerea rumegusului este de 12 h/zi , = /.

2. Dozator pentru rumegus

Energia electric consumat pentru dozarea deseului lemnos este de 1,5

kW/h. Durata de funcionare pentru dozarea corespunzatoare a rumegusului

este de 4 h/zi , = .

Pentru dozarea materialelor este nevoie de utilizarea a 2 dozatoare.

3. Dozator pentru lichid ionic

Energia electric consumat pentru dozarea lichidului ionic este de 1,5

kW/h. Durata de funcionare pentru dozarea corespunzatoare este de 4

h/zi , = .

14

4. Autoclava

Energia electrica consumata pentru omogenizarea si incalzirea componentilor,

stiind ca autoclava are o putere nominala de 18 kW si un randament de 95%, se va

determina astfel:

= + (, , )

= = 18 1 = 18

= 1

= 18

100

95= 18,95

= = 18,95 18 = 0,95

Mai departe vom calcula cantitatea de caldura necersara cresterii temperaturii

materialelor din autoclava de la 25 la 100:

= +

unde:

Qlemn -caldura necesara pentru incalzirea lemnului

QLI- caldura necesara pentru incalzirea lichiului ionic

=

unde:

= 38,1299

15

= 2,5

= 75 ;

= 38,1299 2,5

75 = 7149,3

=

unde:

= 96,2475 ;

= 1,81 ;

= 75 ;

= 96,2475 1,81 75 = 13065,5

Cu ajutorul acestor valori se poate afla cantitatea de caldura necesara

cresterii temperaturii materialelor din reactor:

= + = 7149,3 + 13065,5 = 20214,8

5. Pompa pentru evacuarea amestecului din reactor

Energia consumata pentru evacuarea amestecului din autoclava este de 2,2

kW. Durata de functionare pentru evacuarea amestecului este de 2h/zi

, = , .

16

6. Presa hidraulica

Energia electrica consumata pentru comprimarea amestecului intr-o forma

prestabilita este de 4 kW. Durata de functionare pentru evacuarea amestecului

este de 24h/zi = .

7. Cuptor de uscare

Componentii din cuptor se incalzesc de la o temperatura de 25 la o

temperatura de 100.

Mai departe vom calcula cantitatea necesara de energie pentru a incalzi o

placa umeda si pentru a o usca:

= +

unde:

. ;

;

= () +

+ ()

unde:

= 96,3533 ;

() = 4,1813 ;

17

= 80 ;

= 40,65 ;

= 0,018 ;

() = 2,08 ;

= 96,3533 4,1813

75 +

40,65

96,3533

0,018

+ 96,3533 2,08

75

= 247814,01 + 15031,11 = 262845,12

=

unde:

= 143,7833

= 2,5

= 75

Cu ajutorul acestor valori se poate afla cantitata necesara de caldura:

= 265861,16 + 28756,66 = 294717,82

18

Se determina puterea termica a cuptorului prin impartirea cantitatii de

caldura la timpul de functionare (7h).

= 78

Se determina energia electrica consumata intr-o zi ( 7 ore de functionare):

=

unde:

= 78 ;

= 7 ;

= 78 7 = 546

8. Vaporizator

In momentul in care intra apa cu lichidul ionic in evaporator au temperatura

de 25, dupa care sunt incalzite pana la 100.

Se calculeaza cantitatea necesara de energie pentru a incalzi amestecul in

evaporator:

= +

unde:

Qapa cantitatea de caldura necesara pentru a incalzi cantitatea de apa din solutia

de spalare;

19

QLI cantitatea de caldura necesara pentru a incalzi lichidul ionic

= () +

+ ()

unde:

= 890,2523 ;

() = 4,1813

;

= 75 ;

= 40,65 ;

= 0,018 ;

() = 2,08 ;

= 890,2532 4,1813

75 + 40,65

890,2532

0,018

+ 890,2532 2,08

75

= 279181,17 + 2010488,48 + 138879,49 = 2428549,13

20

=

unde:

= 89,7468 .

= 1,81

= 80

= 89,7468 1,81 80 = 12995,34

Cu ajutorul acestor valori se poate afla cantitata necesara de energie pentru

a incalzi amestecul din evaparator:

= 2456419,47 + 12995,34 = 2469415,21

Se determina puterea termica prin impartirea cantitatii de caldura la timpul

de functionare (24h).

= 29

Se determina energia electrica consumata intr-o zi ( 7 ore de functionare):

=

unde:

= 29 ;

= 24 ;

= 29 24 = 696

21

VII. Dimensionarea utilajului principal

Baza matrita

Capac matrita

Matrita care contine amestecul compozit de rumegus si lichid ionic va fi

supusa unui proces de presare.

Presarea in forma prezinta o serie de beneficii:

Micsorarea pierderilor

Eliminarea prelucrarilor ulterioare excesului de material folosit

22

Un control mai bun asupra dimensiunilor placii

Materialului finit care va fi supus incercarilor mecanice are

urmatoarele dimensiuni: 2800 2070 18 .

= 2800 2070 18 = 104328000 2

= 104328 2

Rumegusul a fost amestecat cu lichidul ionic in proportie de 28%, raportat la

masa solutiei.

= 0,78 2

1 2 780

10432800 7.2 2

= 96246.9 = 96.2469

= 0.7584 2

1 2 .758.77

10432800 2,8 2

= 38498.8 = 38.4988

23

VIII. Concluzii

In mod particular se pot remarca urmatoarele contributii:

S-a demonstrat influenta pe care lichidele ionice cu diferite proprietati le au

asupra deseurilor lemnoase.

S-au evideniat o varietate mai mare a dimensiunilor panourilor pe baza de

lemn compozit in raport cu lemnul masiv.

S-a remarcat aplicabilitatea lichidelor ionice ca solventi verzi iar in viitor

lichidele ionic ar putea gasi mai multe aplicatii in diferite industrii.

S-a aplicato metoda care este in in concordanta cu principiile dezvoltarii

durabile.

24

BIBLOGRAFIE

www.prolemn.com

http://www.aerostil.ro/explicativ/Cod_CAEN.html

http://www.anpm.ro/

http://ro.wikipedia.org/wiki/Lichid_ionic

Pentilescu, M.; Georgescu, E. Fabricarea produselor din lemn, clasa a

IX-a, Manual pentru cultura de specialitate, Scoala de Arte si Meserii,

Editura Economica Pneuniversitara, Bucuresti 2004.

Cuprins:1.Fundamentare5.Bilant de masa

proiect instalatii (1)

Documents