Введение
ГЛАВА 1. Критический анализ состояния вопроса в области гигротермической обработки кожевенно-обувных материалов 19
1.1. Виды гигротермической обработки кожевенных материалов, их сущность и место в технологическом процессе изготовления обуви 19
1.2. Технологии и оборудование для гигротермической обработки кожевенно-обувных материалов 28
1.2.1. Технологии и оборудование гигротермической обработки кожевенно-обувных материалов и направления её интенсификации 28
1.2.2. Технологии и оборудование для гигротермической обработки с использованием вакуума и их влияние на качество и эксплуатационные свойства кожевенно-обувных материалов 33
1.3. Краткий обзор математических моделей тепломассообменных, деформационно-релаксационных процессов и их взаимосвязей при гигротермической обработке кожевенно-обувных материалов 40
1.3.1. Система дифференциальных уравнений молярно-молекулярного тепломассопереноса 40
1.3.2. Критериальные уравнения высокоинтенсивного тепломассопереноса 44
1.3.3. Уравнения взаимосвязи тепло-массообменных и деформационно-релаксационных процессов, протекающих при сушке дисперсных материалов 48
1.3.4. Обоснование применения метода теории подобия функционир вания технических систем для создания моделей взаимосвязи тепломассообменных и релаксационно-деформационных процессов при интенсифицированной гигротермической обработке (ИГО) кожевенных материалов 51
1.4. Цель изадачи диссертационного исследования 55
ВЫВОДЫ 56
2. Исследование факторов, влияющих на интенсивность вакуумно-сорбционного увлажнения .. 58
2.1. Исследование интенсивности массопереноса в системе капилляров кожи в зависимости от фазового состояния влаги 58
2.2. Исследование интенсивности массопереноса в зависимости от изменения концентрации пара по длине капилляра в условиях вакуума .60
2.3. Исследование влияния капиллярно-сорбционного процесса конденсации пара в системе микрокапилляров кожи на интенсивность увлажнения в условиях вакуума 64
2.4. Исследование интенсивности капиллярной конденсации пара в системе капилляров в условиях вакуума за счёт теплообмена 70
ВЫВОДЫ 74
ГЛАВА 3 . Микрокапиллярная структура кожи как объект интенсифицированной гигротермической обработки с использованием вакуума 75
3.1. Влияние структуры кожи на её деформационные свойства и относительную влажность 75
3.2. Физико-статистические модели распределения микрокапилляров в структуре кож 77
3.2.1. Модель равномерного распределения микрокапилляров в структуре материала образца натуральной кожи 77
3.2.2. Модель с наименьшим числом микрокапилляров в структуре материала образца натуральной кожи 80
3.3. Методика экспериментальной проверки разработанной модели равномерного распределения микрокапилляров в структуре материалов 85
ВЫВОДЫ 87
ГЛАВА 4. Экспериментальные исследования влияния режимов интенсифицированной гигротермической обработки в условиях вакуума на физико- механические свойства натуральных кож 88
4.1. Цель и задачи исследований 88
4.1.1. Объекты экспериментальных исследований 89
4.1.2. Методика статистической обработки данных 90
4.1.3. Экспериментальная установка для исследования влияния способов подачи пара на относительную влажность кож хромового дубления и систем материалов 91
4.1.4. Методика проведения экспериментов 96
4.1.5. Исследование интенсивности вакуумно-сорбционного увлажнения на установке с парогенератором вне камеры 97
4.1.6. Исследование интенсивности вакуумно-сорбционного увлажнения на установке с парогенератором внутри камеры 100
4.2. Исследование влияния длительности процесса вакуумно-сорбционного увлажнения на относительную влажность кож хромового дубления 101
4.3. Задачи и методика исследований влияния параметров процесса вакуумно-сорбционного увлажнения на показатели физико-механических свойств, определяющих формуемость кож хромового дубления и систем материалов 104
4.4. Влияние длительности процесса вакуумно-сорбционного увлажнения на относительную влажность кож хромового дубления различной выработки 113
4.4.1. Статистический анализ закона распределения показателей относительной влажности долевых образцов кож 116
4.4.2. Статистический анализ закона распределения показателей относительной влажности для поперечных образцов кож 122
4.5. Исследование влияния режимов интенсифицированной гигротермической обработки заготовок верха обуви на показатели физико-механических свойств кож хромового дубления 127
4.5.1. Задачи и объект исследований 127
4.5.2. Конструкция экспериментального стенда для исследования режимов гигротермической обработки заготовок верха обуви 128
4.5.3. Методика экспериментальных исследований влияния режимов гигротермической обработки заготовок верха обуви в условиях вакуума на показатели физико-механических свойств, определяющих формоустойчивость кож хромового дубления 131
4.5.3.1. Методика экспериментальных исследований режимов гигротермической обработки заготовок верха обуви в условиях вакуума 131
4.5.3.2. Методика испытаний заготовок верха обуви после гигротермической обработки в условиях вакуума на формоустойчивость 132
4.5.4. Расчёт технологических параметров экспериментальной установки для гигротермической обработки 134
4.5.4.1. Определение массы насыщенного пара в нижней камере экспериментальной установки 134
4.5.4.2. Расчёт парогенератора 135
4.5.4.3. Определение перепада давления для прижатия заготовки к колодке 136
4.6. РЕЗУЛЬТАТЫ исследования влияния параметров процесса интенсифицированной гигротермической обработки на показатели физико-механических свойств кож хромового дубления, характеризующих формоустойчивость 137
4.6.1. Экспериментальные исследования влияния параметров сушки в условиях вакуума 137
4.6.2. Экспериментальные исследования влияния параметров влажно-тепловой обработки в условиях вакуума 138
4.6.3. Экспериментальные исследования влияния параметров интенсифицированной гигротермической обработки в условиях 139
4.7. Определение оптимальных режимов вакуумно-сорбционного увлажнения перед формованием деталей верха обуви 143
ВЫВОДЫ 152
ГЛАВА 5. Теоретические принципы создания моделей функционирования энергосберегающих систем «техника-технология-продукция» при интенсифицированном гигротермическом воздействии на кожевенно-обувные материалы в процессе их изготовления 154
5.1. Основные положения метода подобия функционирования технических систем «техника-технология-продукция» при интенсифицированном гигротермическом воздействии 154
5.1.1. Критерии подобия технического состояния как обобщённые параметры системы «техника-технология-продукция» при интенсифицированном гигротермическом воздействии 154
5.1.2. Обобщённые индикаторы подобия как средства оценки и достижения требуемого технического состояния системы «техника-технология-продукция» при интенсифицированной гигротермической обработке 158
5.2. Основные принципы методологии подобия функционирования технических систем «техника-технология-продукция» 160
5.3. Общие положения моделирования подобия функционирования процессов интенсифицированной гигротермической обработки 166
5.4. Модели подобия функционирования процессов гигротермической обработки (увлажнения, фиксации, сушки и влажно-тепловой обработки) в условиях вакуума 170
5.4.1. Математическая модель подобия функционирования подсистемы «технология-увлажнение» 173
5.4.2. Математическая модель подобия функционирования подсистемы «технология-фиксация» 176
5.4.3. Математическая модель подобия функционирования подсистемы «технология-сушка» 178
5.4.4. Математическая модель подобия функционирования подсистемы «технология-влажно-тепловой обработка» 182
5.5. Основные положения и условия метода стохастического подобия функционирования технических систем при исследовании процессов интенсифицированной гигротермической обработки кожевенно- обувных материалов 185
5.5.1. Методика формирования математических моделей стохастического подобия функционирования подсистем интенсифицированной гигротермической обработки кожевенно-обувных материалов 186
5.5.2. Математическая модель стохастического подобия функционирования подсистемы интенсифицированной гигротермической обработки кожевенно-обувных материалов – «увлажнение» 190
5.5.3. Математическая модель стохастического подобия функционирования подсистемы интенсифицированной гигротермической обработки кожевенно-обувных материалов – «фиксация» 196
5.5.4. Математическая модель стохастического подобия функционирования подсистемы интенсифицированной гигротермической обработки кожевенно-обувных материалов – «сушка» 203
5.5.5. Математическая модель стохастического подобия функционирования подсистемы интенсифицированной гигротермической обработки кожевенно-обувных материалов – «влажно-тепловая обработка» 210
5.5.6. Математическая модель стохастического подобия функционирования подсистемы интенсифицированной
гигротермической обработки кожевенно-обувных материалов –«технология» при совмещении увлажнения, фиксации, сушки, влажно- тепловой обработки с использованием перфорированных колодок 216
В Ы В О Д Ы 219
ГЛАВА 6. Система конструкторских и технологических решений на основе математических моделей для обеспечения технического состояния на различных этапах жизненного цикла оборудования для иго 221
6.1. Подсистема формирования технического состояния оборудования для ИГО на этапе проектирования 221
6.1.1. Методология и пример разработки подсистемы «оборудование для увлажнения» 221
6.1.2. Методология и пример разработки подсистемы «оборудование для увлажнения, формования и сушки» 224
6.1.3. Методология и пример разработки подсистемы «оборудование для гигротермической фиксации» 224
6.2. Подсистема формирования технического состояния оборудования для ИГО на этапе его модернизации 226
6.2.1. Методология и пример разработки подсистемы «оборудование для увлажнения со сниженной энергоёмкостью» 226
6.2.2. Методология и пример разработки подсистемы «оборудование для увлажнения с парогенератором внутри камеры» 228
6.2.3. Методология и пример разработки подсистемы «оборудование для увлажнения с регулируемым объёмом рабочей камеры» 231
6.3. Методология создания способов интенсифицированной гигротермической обработки заготовок верха обуви 234
6.3.1. Методология и пример создания способов интенсифицированной гигротермической обработки заготовок верха обуви с применением перфорированных колодок 234
6.3.2. Методология и пример создания способа интенсифицированной гигротермической обработки заготовок верха обуви с применением вакуума и давления 235
6.3.3. Методология и пример создания способа интенсифицированной гигротермической обработки заготовок верха обуви с циклическим приложением вакуума и давления 237
6.4. Подсистема обеспечения технического состояния оборудования для интенсифицированной гигротермической обработки заготовок верха обуви на этапе его эксплуатации 239
6.4.1. Методология и пример создания способа регулирования параметров интенсифицированной гигротермической обработки заготовок верха обуви 239
6.4.2. Методология и пример создания способа управления интенсифицированной гигротермической обработкой заготовок верха обуви 242
6.5. Подсистема обеспечения технического состояния оборудования для интенсифицированной гигротермической обработки заготовок верха обуви на этапе диагностики 245
6.5.1. Методология и пример создания способа определения относительной влажности кожевенно-обувных заготовок 245
6.6. Разработка алгоритма для системы автоматического регулирования процессом ИГО 252
Выводы 254
Общие выводы об основных результатах работы 255
Список литературы 257
Приложения 276
