Experimental studies of energy consumption of debarking wastes shredding
Authors: Бастриков Д.В. , Власов Ю.Н. , Кучер С.В. , Куницкая Д.Е. 
Published: September 2020

В статье приводятся результаты экспериментов по измельчению отходов окорки ели в промышленном измельчителе Erdwich M600/1-400. В опытах использовали три группы влажности отходов: отходы непосредственно после окорки (относительная влажностью 70%), подсушенные на воздухе (относительная влажность 40%) и высушенные в сушильной камере (относительная влажность 10%). Средняя крупность кусков до измельчения составляла 70, 50 и 30 мм. Работу, совершенную во время измельчения материала, рассчитывали по зафиксированным данным о потребляемой силе тока при известном напряжении в сети. Установлена закономерность для оценки затрат энергии, требующейся для измельчения отходов окорки ели в зависимости от их относительной влажности и степени измельчения. Показано, что удельная энергоемкость измельчения отходов окорки ели связана с относительной влажностью отходов окорки и степенью их измельчения нелинейной зависимостью, повторяющей структуру закона измельчения Кирпичева-Кика. Отношение теплоты сгорания сухого вещества, содержащегося в продукте измельчения коры ели («энергетическая стоимость»), и энергии, затраченной на ее измельчение («энергетическая себестоимость»), нелинейно зависит от относительной влажности коры, причем у зависимости есть точка экстремума, а именно - минимума. Оптимальная по этому соотношению влажность отходов окорки ели, подлежащих измельчению, составляет 25%. Удельная энергоемкость измельчения отходов окорки ели при оптимальной влажности пропорциональная натуральному логарифму степени измельчения, формула (8). При оптимальной влажности для измельчения отходов окорки ели в 5-15 раз потребуется затратить энергию, составляющую 5-10% теплоты сгорания. В заключение также приводятся предложения о перспективных направлениях дальнейших исследований дробления древесных материалов.

The article presents results of experiments on shredding of debarking waste with an industrial shredder Erdwich M600 / 1-400. The experiments use three groups of waste’s humidity: waste immediately after debarking (relative humidity 70%), dried in air (relative humidity 40%) and dried in the drying camera (relative humidity 10%). The average size of the pieces before shredding was 70, 50 and 30 mm. The results set a pattern for evaluating the energy costs required for shredding of debarking waste depending on the relative humidity and the shredding ratio. The results prove that the energy consumption of debarking waste shredding associates with relative humidity of the waste and shredding ratio with a nonlinear dependence, which repeats structure of the Kirpichev-Kik dependence. The paper proves that the caloric value of dry matter contained in the shredding product, and the energy expended in its shredding, link each other as a nonlinear function of the bark humidity with optimal humidity of 25%. The specific energy consumption of the debarking waste shredding at the optimal humidity is proportional to the natural logarithm of the shredding ratio. At the optimal humidity of debarking waste shredding with ratio 5-15 requires expending energy around 5-10% of the waste caloric value. The paper also contains suggestions about further prospective research in the field of wooden materials shredding.