Vysoké učení technické v Brně Ústav procesního a ekologického inženýrství Procter & Gamble Professional
Určení efektivity žehlení PROTOKOL O PROVEDENÉM MĚŘENÍ
Vypracovali: Ing. Martin Pavlas, ÚPEI FSI VUT v Brně Ing. Vladimír Kšenzuliak, PG Professional
1
Měření bylo provedeno na následujících strojích: 3válec Kannegiesser, šířka válce 300 cm, průměr válce 120 cm (dále kalandr č. 1) 2válec Transferon , šířka válců 300 cm, průměr válců 120 cm (dále kalandr č. 2) 3válec Transferon, šířka válců 300 cm, průměr válců 120 cm (dále kalandr č. 3) 1válec Transferon, šířka válce 270 cm, průměr válce 120 cm (dále kalandr č. 4) Účel měření, použitá metodika i použité měřící přístroje byly srovnatelné jako v případě měření prováděném na bubnových sušičích. Na základě změřených dat byla odhadnuta měrná spotřeba energie na odpaření vlhkosti a hodinová spotřeba páry pro jednotlivé stroje. Energetická účinnost procesu žehlení na rozdíl od sušení v bubnových suškách je významně závislá na organizaci práce. Proto byly během měření sledovány také parametry žehleného prádla nezbytné pro určení využití plochy kalandru. Vzhledem k odlišnému účelu i průběhu procesu odstraňování vlhkosti v prádle v bubnových sušičkách a žehlících kalandrech nebudou prezentovány všechny průběhy sledovaných veličin. Teplota a průtok je u kalandrů téměř konstantní, proto jsou uvedeny pouze grafy znázorňující průběh relativní vlhkosti odtahovaného vzduchu.
Výsledky pro kalandr č.1 Měření probíhalo po dobu cca 30 min. V jeho průběhu byly před vstupem a na výstupu z kalandru zváženy dva vozíky s prádlem a sledována doba, za kterou dojde ke zpracování této dávky (barevně zvýrazněná část v obr. 1). Vstupní vlhkost prádla z rozvolňovače byla 0,47 kg/ vody na 1 kg suchého prádla. Za 11 min bylo zpracováno 55 kg suchého prádla. Jednalo se o kusy o rozměrech 1,4 x 1,4 m. Tomu odpovídající výkon kalandru byl určen 300 kg suchého prádla/hod. Rychlost kalandrování byla nastavena na 31 m/min. Ze znalosti zpracované plochy prádla a geometrie kalandru lze určit, že kalandrovací plocha byla využita z 36 % (ve srovnání s obr. 2). Průměrná spotřeba páry ve sledovaném intervalu činila 2,0 kg/ l odpařené vody, což po přepočtu vede na průtok páry o velikosti 300 kg/h. Průtok odtahovaného vzduchu byl v celém intervalu velmi rovnoměrný, průměrná hodnota činila 1210 mN3/h (0,34 mN3/s). Relativní vlhkost odtahovaného vzduchu byla nízká – pohybovala se podle aktuálního vytížení kalandru v rozmezí 10 až 15 % (viz obr. 1). Výstupní teplota odcházejícího vzduchu byla ustálená – průměrná hodnota činila 116°C.
2
30
Relativní vlhkost [%]
25 20 15 10 5
12 :5 4: 00
12 :5 2: 00
12 :5 0: 00
12 :4 8: 00
12 :4 6: 00
12 :4 4: 00
12 :4 2: 00
12 :4 0: 00
12 :3 8: 00
12 :3 6: 00
12 :3 4: 00
12 :3 2: 00
12 :3 0: 00
12 :2 8: 00
0
Obr. 1. Průběh relativní vlhkosti pro Kalandr č. 1
Obr. 2. Ukázka vysokého využití plochy při žehlení kusů s velkými rozměry (obrázku. zachyceny na kalandru č. 1 mimo úsek měření)
Výsledky pro kalandr č.2 Měření probíhalo po dobu 35 min. V průběhu měření byl před vstupem a na výstupu z kalandru zvážen vozík s prádlem a sledována doba, za kterou dojde ke zpracování této dávky (interval zvýrazněn v obr. 3). Za 18 min bylo zpracováno 19,5 kg suchého prádla ( 161 ks o rozměru 0,5 m x 0,5 m, 17 ks o rozměru 1,1 x 1,2 m a 8 kruhových ubrusů) se vstupní vlhkostí 0,49 kg vody/ kg suchého prádla. Výkon kalandru činil 65 kg suchého prádla/hod. Spotřeba páry dosáhla 3,2 kg/ l odpařené vody. Odhad průměrné spotřeba páry ve sledovaném intervalu ukazuje na hodnotu 105 kg/h. Průtok vzduchu byl velmi rovnoměrný 870 mN3/h (0,24mN3/s). Posuv byl nastaven na 13 m/min. Využití plochy kalandru v intervalu, kdy procházelo vážené prádlo, bylo pouze 11 % (viz obr. 4), což se projevilo ve vysoké měrné spotřebě páry. Relativní vlhkost odtahovaného vzduchu byla nízká – pohybovala podle aktuálního vytížení kalandru kolem 5 % (viz. obr. 3). Výstupní teplota odcházejícího vzduchu byla téměř ustálená – průměrná hodnota činila 123°C. V čase 13:43 a dále byl kalandr v provozu, ale nebylo kalandrováno žádné prádlo. V tomto úseku činila okamžitá spotřeba páry 65 kg/h, tzn. téměř 2/3 spotřeby páry při kalandrování. To se projevilo také vzrůstem měrné spotřeby páry v celém 35 min intervalu na 3,7 kg/ l odpařené vody.
3
Relativní vlhkost [%]
25 20 15 10 5
13 :1 9: 00 13 :2 1: 00 13 :2 3: 00 13 :2 5: 00 13 :2 7: 00 13 :2 9: 00 13 :3 1: 00 13 :3 3: 00 13 :3 5: 00 13 :3 7: 00 13 :3 9: 00 13 :4 1: 00 13 :4 3: 00 13 :4 5: 00 13 :4 7: 00 13 :4 9: 00 13 :5 1: 00 13 :5 3: 00
0
Obr. 3. Průběh relativní vlhkosti pro Kalandr č. 2
Obr. 4. Velmi nízké využití plochy při žehlení drobného prádla na kalandru č. 2
Výsledky pro kalandr č.3 Měření probíhalo po dobu 30 min (viz obr 5). V první části intervalu bylo kalandrováno drobné prádlo (obr. 6), které nebylo váženo. Následovala dávka váženého, jejíž zpracování trvalo 12 min (viz zvýrazněný interval na obr. 5). Dávka se sestávala ze 190 kusů ručníků o rozměru 1,3 x 0,7 m. Aktuální výkon kalandru tedy byl 160 kg suchého prádla/h. Vstupní vlhkost prádla činila 0,57 kg vody / kg suchého prádla. Spotřeba páry ve váženém intervalu činila 2,3 kg páry / l odpařené vody. Odhad průměrné spotřeba páry ve sledovaném intervalu činil 210 kg/h. Rychlost kalandrování byla nastavena na 15 m/min. Využití plochy bylo 31 %. Spotřeba páry v celém 30 min intervalu činila 3.2 kg/ l odpařené vody. Toto zvýšení bylo dáno zejména nižším využitím plochy kalandru na začátku intervalu (relativní vlhkost ve výstupním vzduchu se pohybovala od 4 do 7 % a koresponduje s využitím plochy, o kterém dává představu obr. 6 a obr. 7). Výstupní teplota odcházejícího vzduchu byla téměř ustálená – průměrná hodnota činila 120°C Průtok vzduchu byl velmi rovnoměrný 1035 mN3/h (0,29mN3/s).
4
Relativní vlhkost [%]
10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
Obr. 5.
15 :0 4: 00
15 :0 2: 00
15 :0 0: 00
14 :5 8: 00
14 :5 6: 00
14 :5 4: 00
14 :5 2: 00
14 :5 0: 00
14 :4 8: 00
14 :4 6: 00
14 :4 4: 00
14 :4 2: 00
14 :4 0: 00
14 :3 8: 00
14 :3 6: 00
14 :3 4: 00
14 :3 2: 00
0
Průběh relativní vlhkosti pro Kalandr č. 3
Obr. 6.
Nízké využití plochy při žehlení drobného prádla na začátku intervalu
Obr. 7.
Vyšší využití plochy při žehlení kusů s většími rozměry
Výsledky pro kalandr č.4 Měření probíhalo po dobu 17 min . Vážení žehleného prádla vzhledem k výkonu kalandru nebylo prováděno. Spotřeba páry ve sledovaném intervalu činila 2,0 kg páry / l odpařené vody. Odhad průměrné spotřeba páry ve sledovaném intervalu činil 45 kg/h. Výstupní teplota odcházejícího vzduchu byla téměř ustálená – průměrná hodnota činila 111°C. Průtok vzduchu je velmi rovnoměrný 212 mN3/h (0,06 mN3/s) Relativní vlhkost odtahovaného vzduchu byla nerovnoměrná – pohybovala podle aktuálního vytížení kalandru od 6 do 15 % .
5
Obr. 8.
00 15 :4 1:
00 15 :3 9:
00 15 :3 7:
00 15 :3 5:
00 15 :3 3:
00 15 :3 1:
15 :2 9:
00
00 15 :2 7:
15 :2 5:
00
Relativní vlhkost [%]
20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0
Průběh relativní vlhkosti pro Kalandr č. 4
Porovnání výsledků a doporučení Přehled určených měrných spotřeb páry pro všechny kalandry uvádí obr. 9. Pro porovnání je na obr. 10 uvedena spotřeba energie v bubnových sušičích, tak jak byla zjištěna při předchozím měřením. Rozdělení spotřeby páry Prosté odpaření vody
Ohřev odtahového vzduchu
Tepelné ztráty
3,7 4
0.48
0.42
3
[kg/L]
2,0 2
3,2
2,0
2.0 1.5
0.26
0.21 0.5
0.5 1
1.2
1.2
1.2
1.2
0
Kalandr 1
Klandr 2
Obr. 9.
Kalandr 3
Kalandr 4
Porovnání výsledků
6
Rozdělení spotřeby páry Prosté odpaření vody
Ohřev sušicího média
Tepelné ztráty
5
3,0
[kg/L]
4
3
2,0 0.06
2
1
0.04 1.7
0.8 1.23
1.23
0
Kannegiesserr TM 50D-WU-MC
Obr. 10.
Electrolux T31200
Energetická náročnost bubnových sušiček
Z výsledků vyplývá, že největší vliv na energetickou náročnost žehlení prádla má využití plochy kalandru. Z tohoto pohledu nebyly kalandry v době měření provozovány v optimálním režimu. Při zpracování drobných kusů bylo vytížení kalandrů velmi nízké (od 11 – 36 %). Nízká hodnota je dána především formátem (malými rozměry) prádla, který zapříčiňuje delší manipulaci s jednotlivými kusy při vkládání, a dále pak šířka vkládaných kusů ve srovnání s šířkou plochy kalandru. Tento stav není způsoben nízkou výkonností obsluhujících pracovníků. Např. při žehlení prádla podle obr. 7 postupovala obsluha zcela správně – jednotlivé kusy na sebe těsně navazovaly. Mezery ve směru pohybu prádla kalandrem vytváří stroj sám. Dosáhnout využití celé šíře kalandru v počtu dvou osob není možné. Na základě hlubší analýzy skladby žehleného prádla s ohledem na jeho rozměry a typické gramáže je možné provést další výpočty založené na použití matematických modelů, které doporučí další postup zefektivnění procesu. Na jejich základě mohou být také provedeny dílčí konstrukční úpravy resp. záměna či dovybavení strojního zařízení s cílem snížit spotřebu energie.
7
