Сверхвысокочастотный нагрев

(5.1)

где ,

Так как среда с бывает обычно без потерь, то . Обмен энергии между воздушным слоем и обрабатываемой средой характеризуется потоком , а потому определим погонное сопротивление , характеризующее влияние обрабатываемой среды на волновые свойства линии, как

, (5.2)

где ; , то из (5.13)



(5.3 а)

(5.3 б)

Из эквивалентной схемы постоянная распределения равна

, (5.4)

и записывается как

(5.5)

Сравнивая (5.4) и (5.5), получим два уравнения, из которых

, ; (5.6)

где

Так как при оптимальной толщине обрабатываемой среды энергия переносится в основном квази - Т волной в воздушном слое, то - входное сопротивление квадрата поверхности обрабатываемой среды при распространении волны по радиусу к оси волновода.

Тогда

(5.7 а)

(5.7 б)

(5.7 в)

Зависимости от приведены на рис.5.4 и рис.5.5.

Соотношения (5.7) тем точнее, чем точнее выполняется условие

, (5.8)

причем, чем больше , тем точнее эквивалентная схема, вплоть до достаточно толстых слоев обрабатываемого объекта.

Рисунок 5.4.- Зависимость для круглого волновода с поглощающим стержнем вдоль оси



Рисунок 5.5.- Зависимость для круглого волновода с поглощающим стержнем вдоль оси

5.2.2 Согласование рабочих камер

Рабочие камеры должны быть хорошо согласованными с питающим трактом, поскольку в этом случае максимально используется СВЧ энергия. О степени согласования обычно судят по коэффициенту стоячей волны по напряжению KстU , расчет которого сводится к определению входного сопротивления камеры:

(5.9)

где - коэффициент отражения от рабочей камеры; Zвх - входное сопротивление питающего камеру СВЧ тракта; Z0 - волновое сопротивление питающего камеру СВЧ тракта.



5.2.3. Входное сопротивление КБВ

Для согласования КБВ с линией передачи используют так называемые согласующие экраны (рис.5.6).

Рис.5.6 Согласующий экран рабочей камеры на квазикоаксиальном волноводе

Рассмотрим далее короткозамкнутую неоднородную линию длиной l с погонным сопротивлением Rn+jXn.

Аппроксимируем участок Dz этой линии отрезком однородной линии (волновод сравнения). Пренебрегая неоднородностями в сечениях к; к+1, будем считать линию длиной z нагрузкой участка Dz. Тогда:

, (5.10 а)

, (5.10 б)

где Uк+1, Iк+1 - напряжение и ток на входе участка Dz; Uк, Iк - напряжение и ток на нагрузке участка Dz; oк+1, gк+1 - волновое сопротивление и постоянная распространения участка Dz, причем:



где, в свою очередь, ; Zo к+1 - волновое сопротивление участка Dz в отсутствие потерь.

Деля соотношение (5.10 а) на (5.10 б) и устремив Dz®dz, приходим к уравнению для входного сопротивления неоднородной линии с потерями:

, (5.11 а)

которое можно записать в виде:

, (5.11 б)

(5.11 в)

Если Xп << Rп, то соотношение (5.11 а) можно упростить:

, (5.12)

откуда при Zвх(0) = 0 получим:

(5.13)

5.2.4 Согласующий экран КБВ

Рассмотрим способ расчета неоднородного согласующего профиля. Если в системе уравнений (5.11 б, в) потребовать, чтобы

, (5.14)

то общее решение уравнения (5.11 в), учитывая, что одно его частное решение Im Zвх(z)=0, имеет вид:

.

Тогда из (5.11 б) при Im Zвх(z)= 0

(5.15)

и при Z0=Rn l имеет место полное согласование рабочей камеры с линией передачи.

Подставив (5.15) в (5.14), получим уравнение относительно Z0(z), решение которого имеет вид

, (5.16 а)

где Rпр, Xпр - активная и реактивная составляющие сопротивления обрабатываемой среды, на которые рассчитывается согласующий профиль камеры.

Полное согласование в этом случае имеет место при

Z0=Rп l , (5.16 б)

где Z0 - волновое сопротивление сверхвысокочастотного разъема КБВ.

Если вдоль оси z в коаксиальном или квазикоаксиальном волноводе изменяется внешний проводник, то при воздушном заполнении над обрабатываемой средой



(5.17)

Из-за экспоненциальной зависимости в (5.26) подобные согласующие экраны часто называют экспоненциальными.

5.3.3 Расчет СВЧ камеры

Исходные данные:

Частота работы магнетрона f= 2450МГц

Длина волны ?= 0,125 м

Радиус камеры на входе Db=0,09 м

T= 250C: ?'= 45,23, tg?= 0,85

T=1000C: ?'= 45,23, tg?= 0,84

Расчет:

Т.к. значения ?' и tg? при нагрева практически не изменяются, то принимаем средне для них значения:

?'= 45,23

tg?= 0,8

Рассчитываем соотношение :

Далее по номограмме подбираем значения FR и FX в соответствии с методикой описанной ранее:

FR= 36 FX= 0 при

Рассчитываем радиус канала

м

Из зависимостей выразим Rп и Xп:

;

где

;

Находим длину камеры:

Рассчитаем геометрию согласующего экрана по (5.17):

м

5.4 Расчет мощности СВЧ установки

Для определения параметров и типа генератора СВЧ проведем расчет требуемой мощности по заданной производительности и параметрам жидкости [11].

, (5.22)

где m = ?·G - масса продукта, кг.

Производительность установки: G = 50 л/ч = 0,05 м3/ч.

Удельная теплоемкость Cp = 2609 Дж/(кг·К), удельная плотность ?= 1104 кг/м3,время t = 1ч = 3600с.

?Т = Ткон - Тнач = 100 - 25 = 750С.

кВт

В качестве источника СВЧ энергии выбираем источник питания магнетрона серии ИПМ - 3-1-0 разработанный ООО НПП «Инситек» и магнетроном 2M285-04ARCM фирмы LG.

Источник предназначен для преобразования электрической энергии переменного тока напряжения 220/380В, промышленной частоты в электрическую энергию постоянного тока.

Источник выполнен в виде двух блоков: блока питания и блока генератора. На блоке питания предусмотрен разъём для дистанционного управления источником.

Сверхвысокочастотный - блок имеет минимально возможные для данного магнетрона размеры и содержит узлы, обеспечивающие непосредственно работу магнетрона:

- волноводную насадку,

- накальный трансформатор,

- систему водяного (воздушного) охлаждения,

- соленоид,

- блокировки.

Блок питания содержит источник питания (накала, анода, соленоида), обеспечивающий стабилизацию тока анода магнетрона при колебаниях напряжения сети на уровне ±10% не хуже ±2%.

Источник имеет защиту в следующих случаях:

- при пробое и искрениях в магнетроне;

- при срыве (перескоках на другую частоту) генерации;

- при исчезновении тока соленоида;

- при перегреве магнетрона;

- в случае неприсоединенной нагрузки.

Управление источником осуществляется, с персонального компьютера через оптически развязанный интерфейс RS-485/Modbus также имеется ручное управление током, напряжением, мощностью и частотой.

5.5 Выбор элементов СВЧ установки

5.5.1 Перистальтический насос

Для осуществления технологического процесса необходимо произвести выбор насоса на рассчитанную производительность 50 л/ч. Среди существующего оборудования выбираем трубочный перистальтический насос фирмы VERDERFLEX, серии SMART S20

Перистальтический насос -- насос для перекачки жидкостей, текущих по гибким трубкам. Принцип действия основан на том, что ролики передавливают трубку с жидкостью, и двигаясь вдоль трубки, проталкивают жидкость вперёд.

Насосы этой серии имеют 3 уровня управления, позволяющие программировать и изменять работу насоса по различным параметрам. Насос может управляться вручную, автоматически и программироваться на автоматическую работу.

Данный насос может использоваться для подачи высоковязких, абразивных и химически агрессивных веществ при невысоком уровне напора. Конструкция насоса позволяет перекачивать жидкости абсолютно без протечек.

Особенности насоса SMART S20

- Производительность: от 500 до 3200 мл/мин.

- Прочный алюминиевый корпус, покрытый защитным слоем краски с уровнем пылевлагозащиты IP55 / NEMA 4.

- Легкочитаемый экран с подсветкой.

- 3 ролика на головке

- Широкий выбор материалов трубок

- Отсутствие смазки

Общие характеристики насоса SMART S10:

- масса: 12,5 кг

- напряжение: 115/230 В

- частота: 50/60 Гц

- мощность: 250 Вт

5.5.2 Установка охлаждения жидкости

По технологическому процессу после нагрева раствора в СВЧ камере, его необходимо охладить до температуры 250С, для этого можно воспользоваться чиллером.

Установки охлаждения жидкости применяются для охлаждения хладоносителей: воды и растворов гликоля, а также других жидкостей, не вызывающих коррозию медных сплавов.

Для выбора модели установки необходимы следующие данные:

Объемный расход охлаждаемой жидкости G= 0,05 м?/ч

Требуемая (конечная) температура охлажденной жидкости Ткж= 250С;

Температура входящей в установку охлаждения жидкости Тнж= 1000С;

Удельная теплоемкость охлаждаемой жидкости Cp= 2609 Дж/(кг·0С);

Удельная плотность жидкости ? = 1104 кг/м3.

Формула расчета требуемой холодопроизводительности установки для охлаждения раствора:

, (5.23)

Рассчитаем требуемую мощность установки:

Дж = 3 кВт.

Принимаем установку охлаждения жидкости фирмы ООО "Ксирон Холод" ВМТ - 4.

Установка охлаждения жидкости представляет собой изделие полной заводской готовности, смонтированное на единой раме. Все составные части контура хладагента соединены трубопроводами. Контур испытан на прочность и герметичность.

Технические данные:

Хладагент

- холодопроизводительность: 5,6 кВт

- потребляемая мощность: 1,9 кВт

- объем емкости 50 л

- производительность 1,7 м3/ч

- масса: 125 кг

Размеры

- длина: 840 мм

- ширина: 560 мм

- высота: 1400 мм

5.5.3 Элементы системы измерения и управления технологическим процессом СВЧ установки

При выборе элементов системы измерения и управления можно воспользоваться каталогом продукции компании «ОВЕН». Сегодня компания ОВЕН - крупнейший российский разработчик и производитель средств автоматизации для различных отраслей промышленности и занимает лидирующие позиции не только на российском рынке, но и в странах ближнего зарубежья.

Компания ОВЕН предлагает самый широкий среди российских производителей ассортимент выпускаемой продукции. Он включает в себя более 80 наименований приборов, которые могут использоваться для построения систем автоматизации любого уровня:

- программируемые логические контроллеры (ПЛК); модули ввода/вывода; операторские панели; преобразователи интерфейса.

- общепромышленные регуляторы, регуляторы уровня, специализированные контроллеры, таймеры, счетчики, блоки питания.

- датчики: температуры, давления, уровня.

Программируемый логический контроллер ОВЕН ПЛК 154

Контроллер ОВЕН ПЛК 154 предназначен:

- для создания систем управления малыми и средними объектами

- построение систем диспетчеризации

Построение системы управления и диспетчеризации на базе ОВЕН ПЛК возможно как с помощью проводных средств - используя встроенные интерфейсы Ethernet, RS-232, RS-485, так и с помощью беспроводных средств - использую радио, GSM, ADSL модемы.

Модуль ввода аналоговых сигналов МКСИ-03

Преобразователь измерительный МКСИ-03 является модульным, проектно компонуемым микропроцессорным групповым преобразователем и предназначен для ввода информации от аналоговых датчиков состояния технологических объектов, управление производится по интерфейсу RS-485.

Технические характеристики:

- Количество входных аналоговых сигналов - до 48.

- Электрическое питание от сети переменного тока:

напряжение - 220 В с допускаемым отклонением от -15 до +10%;

частота - 50 Гц с допускаемым отклонением ±2%.

- Потребляемая мощность - не более 40 ВА.

- Степень защиты внутренних элементов, обеспечиваемая оболочкой, - IP 20 по ГОСТ 14254-96.

- Габаритные размеры - не более 335?175?220 мм.

- Масса - не более 5,0 кг.

Термопреобразователь сопротивления ДТС

Термопреобразователь (датчик температуры) предназначен для непрерывного измерения температуры различных рабочих сред (например, пар, газ, вода, сыпучие материалы, химические реагенты и т.п.), не агрессивных к материалу корпуса датчика. В качестве термодатчика принимаем ТПТ-1 фирмы ЗАО "Электронные технологии и метрологические системы"



Глава 6. Организационно - экономический раздел

Бизнес- план разработан для организации производства и налаживания выпуска модернизированной установки СВЧ диэлектрического нагрева. Структура и содержание основных разделов бизнес-плана проводится ниже.

6.1 Резюме

Бизнес- план документ, разрабатываемый новой или действующей фирмой, компанией, в котором систематизируются основные аспекты намеченного коммерческого мероприятия. Процедура разработки бизнес- плана позволяет предвидеть возможные проблемы, избегать ошибок в управлении, распознавать и оценивать два основных вида рисков, присутствующих в любом бизнесе: внутренний, над которым предприниматель в целом имеет контроль (персонал, товарно-материальные запасы, месторасположение бизнеса), и внешний (экономические условия, поведение партнеров, конкурентов, новое законодательство, погода), т. е. то, что предприниматель не в состоянии изменить.

Бизнес- план является объектом интеллектуальной собственности, предметом коммерческой тайны и подлежит соответствующей защите.

6.1.1 Краткое описание продукта

Установка СВЧ диэлектрического нагрева питается от трехфазной электрической сети промышленной частоты (380 В, 50 Гц).

Таблица 6.1 Технические характеристики установки

Наименование	Ед. изм.	Величина
Напряжение питающей сети	В	380
Количество генераторов	шт	1
Частота	Мгц	2450
Габаритные размеры	м	1,2х1х0,3
Ресурс работы	лет	10



6.1.2 Цель проекта

Целью проекта является создание СВЧ установки для получения коллоидных растворов наночастиц металлов. Планируется внедрить установку в фармацевтическую отрасль, химическая промышленность.

6.1.3Партнёры по бизнесу

На данном этапе в партнерах по бизнесу нет необходимости.

6.1.4 Финансовые результаты

Для создания СВЧ установки для получения коллоидных растворов наночастиц металлов необходимы капиталовложения. Финансирование будет проводится за счет спонсорских средств, собственных средств и кредита банка.

6.2 Описание рынка

6.2.1 Основные характеристики рынка

Рынок сбыта СВЧ установок для получения ноночастиц металлов в Российской Федерации и Саратовской области не освоен. Завоеванию рынка сбыта благоприятствует то, что Саратов является крупным железнодорожным узлом, речным портом, имеет развитую сеть шоссейных дорог и воздушное авиасообщение. Развитые транспортные коммуникации способствуют продвижению продукции на рынок соседних регионов и облегчают связь с поставщиками.

6.2.2 Сегментация рынка

Наиболее возможными покупателями предлагаемой продукции являются предприятия фармацевтической отрасли, химической промышленности. Первоначально планируется создать сеть сбыта на региональном рынке. Вместе с тем целесообразно для увеличения рынка сбыта начать поиск и переговоры с представителями в других регионах страны. После завоевания устойчивого рынка сбыта в Российской Федерации необходимо провести исследования возможных поставок оборудования в страны ближнего и дальнего зарубежья.

6.2.3 Конкуренция

Основным конкурентом СВЧ установки являются производители наночастиц металлов с использованием традиционного метода нагрева обрабатываемого материала. Залогом успеха в освоении рынка является высокое качество технологического процесса, увеличенный срок службы, отечественная элементная база, облегчающая сборку и ремонт установки, и минимальное количество обслуживающего персонала во время эксплуатации оборудования.

6.3 Сущность проекта

Рисунок 6.1.- Товарный знак предприятия НПФ «Сандарт»

Поскольку установки СВЧ диэлектрического нагрева являются оригинальными изделиями, то права на установку и её производство необходимо защитить патентом.

6.3.1 Место размещения производства

Предприятие расположено в Заводском районе города Саратова. Место выбрано ввиду относительно малой платы за земельный участок, достаточного количества потенциального контингента квалифицированного персонала, наличия разветвленной транспортной инфраструктуры, удобства поставок комплектующих элементов и поставок заказчику готовой продукции.

6.4 Производственный план

6.4.1 Характеристика технологического процесса

Процесс производства включает в себя три основных этапа:

1.подготовка производства

2. проверка эксплуатационных параметров и режимов работы

3. изготовление продукции.

Новый технологический процесс не содержит в себе принципиально новых и неотработанных операций, что позволит минимизировать затраты и время на освоение выпускаемой продукции. После сборки изделие проходит стадии регулирования и проверки качества и надежности.

6.5 Стратегия маркетинга

В целях дальнейшего увеличения объема продаж и завоевания рынков сбыта, необходимо проводить активную рекламную политику с использованием местных типографических изданий, радио и телевещательных станций.

Целесообразно принимать участие в специализированных выставках. Данные мероприятия имеют своей целью убедить потребителей в преимуществе производимого нами товара. Для повышения конкурентоспособности необходимо улучшать качество и надежность продукции, стремится снижать цену изделия, применять современные ресурсосберегающие технологии.



6.6 Организационный план

6.6.1 Форма собственности

Предприятие является научно производственной фирмой.

6.6.2 Отношения с местной администрацией

Администрация Саратовской области проявляет особенную заинтересованность в развитии промышленности на своей территории. В связи с этим можно рассчитывать на поддержку деятельности предприятия администрацией, так как промышленные предприятия нуждаются в производимой нами продукции.

6.7 Риск проекта

В ходе реализации проекта могут возникнуть ситуации, в которых цели, поставленные в проекте, могут быть полностью или частично не достигнуты.

В таблице проанализированы возможные виды рисков, влияющих на выполнение задач проекта, и способы уменьшения их последствий.

Таблица 6.2 Возможные риски проекта

Виды рисков	Способы уменьшения последствий риска
Остановка производства основными поставщиками	Изучение возможности заключения договоров с другими поставщиками в случае срыва поставок
Нехватка кадров необходимой квалификации	Своевременная организация повышения квалификации персонала, работающего персонала
Стихийные бедствия	Своевременные страхования зданий и оборудований в страховых компаниях
Неплатежи со стороны заказчиков	Включение в договор на поставку пункты о неустойке, введение полной или частичной предоплаты
Действия конкурентов	Удержание цен на уровне цен конкурирующих предприятий

6.8 Финансовый план

6.8.1 Расчет годовых издержек у потребителя

Основные технико-экономические показатели ЭТО представлены в таблице 4.3

Таблица 4.3 Основные технико-экономические показатели ЭТО

Наименование показателей	Обозначение	Ед. изм.	Величина
Мощность	Р	кВт	3
Частота	F	МГц	2450
Действительный годовой фонд времени работы ЭТО	t	ч/год	2000
Оптовая цена ЭТО	Ц	тыс. руб	350
Срок службы ЭТО	Т	лет	10
Количество обслуживающего персонала: - оператор - электрик	N	чел.	1 1

6.8.2 Расчет текущих годовых затрат у потребителя

Затраты на технологическую электроэнергию состоят из платы за израсходованную электроэнергию , тыс.руб/год:

(6.1)

где b - ставка одноставочного тарифа, 3,05 (данные практики);

P- мощность

t - действительный годовой фонд времени работы установки, .

тыс.руб/год.

Заработная плата с начислением основных производственных рабочих, тыс.руб/год:

(6.2)

где - коэффициент, учитывающий среднюю дополнительную заработную плату (оплата очередных и дополнительных отпусков и другого непроработанного времени ) основных производственных рабочих () рекомендации консультанта;

- коэффициент, учитывающий единый социальный налог, данные практики;

t - действительный годовой фонд времени работы установки, ;

z- часовая тарифная ставка основных производственных рабочих, занятых на этом оборудовании, электрик 150 , оператор 250 (данные практики)

тыс.руб./год.

Затраты на ремонт оборудования , тыс.руб/год:

(6.3)

где Ц - цена единицы ЭТО, равная 25 тыс.руб.;

- норматив отчислений на текущий ремонт, составляет 10% (данные практики) .

тыс.руб./год.

Результаты расчетов представлены в таблице 4.4.

Таблица 4.4 Годовые издержки потребителя

Наименование	Обозначение	Ед. изм.	Величина
Затраты на технологическую электроэнергию	Иэ	тыс.руб/год	18,3
Затраты на заработную плату с начислениями	Изп	тыс.руб/год	1154,4
Затраты на ремонт	Ирем	тыс.руб/год	2,5
Итого	И	тыс.руб/год	1175,2



6.9 Расчет срока окупаемости инвестиций методом интегральных показателей

К числу интегральных показателей экономической эффективности относится:

- Интегральный эффект ()или чистый дисконтированный доход (ЧДД);

- Индекс доходности (ИД);

- Внутренняя норма доходности (ВНД);

- Дисконтированный срок окупаемости инвестиций .

определяется как сумма текущих (годовых) эффектов за весь расчетный период, приведенная к начальному шагу, или как превышение интегральных результатов (доходов) над интегральными затратами (расходами). Величина интегрального эффекта (чистого дисконтированного дохода) вычисляется по формуле

(6.4)

где - затраты без капитальных вложений на t-ом шаге расчёта;

T - продолжительность расчетного периода, или горизонт расчета;

t - номер шага расчета, как правило, по годам, начиная с момента начала осуществления проекта;

- результат (доходы), достигаемые на t-м шаге расчета;

- коэффициент дисконтирования;

- сумма дисконтированных инвестиций, определяется по формуле

(6.5)

где , тыс.руб.- инвестиции t-го года

ИД представляет собой отношение суммы приведенных эффектов к величине дисконтированных капиталовложений.

,

ВНД представляет собой ту норму дисконта, при которой величина приведенных эффектов равна приведенным капиталовложениям.

Если расчет ЧДД проекта дает ответ на вопрос, является он эффективным или нет при заданной норме дисконта, то ВНД проекта определяется в процессе расчета и затем сравнивается с требуемой инвестором нормой дохода на вкладываемый капитал. В случае, когда ВНД равна или больше требуемой инвестором нормы дохода на капитал, капиталовложение в этот проект оправданно. Срок окупаемости - минимальный временной интервал (от начала осуществления проекта). За пределами, которого становится положительным. Другими словами, этот период (измеряемый в годах или месяцах), после которого первоначальные вложения и другие затраты покрываются суммарными результатами (доходами) его осуществления. Срок окупаемости находится графически после определения . Предпочтение отдается проектам с минимальным сроком окупаемости. После определения интегральных показателей экономической эффективности проекта необходимо оценить финансовое состояние предлагаемого проекта (вариантов проекта). В качестве критериев финансовой оценки используется рентабельность продукции.

Рентабельность продукции вычисляется по формуле:

(6.6)

где - валовая прибыль от производственно-хозяйственной деятельности;

- капиталовложения на t-том году расчета.

В дополнение к стоимостным показателям в оценке эффективности проекта следует использовать производительность труда, удельные расходы и потери электроэнергии, трудоемкость обслуживания системы.

Расчет ожидаемых технико-экономических показателей установки представленных в таблице 4.5.

6.10 Пример расчета ожидаемых технико-экономических показателей

1. Выручка от реализации услуг:

(6.7)

где 1,5 - коэффициент рентабельности услуг (данные практики).

2. Валовая прибыль:

(6.8)

3. Налоги:

(6.9)

Где 0,2- коэффициент учитывающий налог обложения (рекомендации консультанта)

4. Чистая прибыль:



(6.10)

5. Чистый доход без дисконтирования:

(6.11)

(6.12)

6. Коэффициент дисконтирования:

, (6.13)

где E - норма доходности рубля, %.

7. Чистый дисконтированный доход:

(6.14)

(6.15)

9. Рентабельность продукции, %:

(6.16)

Ожидаемые технико-экономические показатели проекта представлены в таблице 4.5.

Таблица 4.5 Ожидаемые технико-экономические показатели проекта

Наименование	Обозначения	Единицы измерения	2015	2016	2017	2018	2019	2020	2021	2022
Выручка	В	тыс. руб.	-	1762,8	1762,8	1762,8	1762,8	1762,8	1762,8	1762,8
Капиталовложение	К	тыс. руб.	25	-	-	-	-	-	-	-
Затраты на производство	И	тыс. руб.	-	1175,2	1175,2	1175,2	1175,2	1175,2	1175,2	1175,2
Валовая прибыль		тыс. руб.	-	608,4	608,4	608,4	608,4	608,4	608,4	608,4
Налоги и сборы	Н	тыс. руб.	-	121,68	121,68	121,68	121,68	121,68	121,68	121,68
Чистая прибыль		тыс. руб.	-	486,72	486,72	486,72	486,72	486,72	486,72	486,72
Чистый дисконтированный доход без дисконтирования	ЧД	тыс. руб.	-25	486,72	486,72	486,72	486,72	486,72	486,72	486,72
Коэффициент дисконтирования		о.е.	1	0,91	0,83	0,75	0,68	0,62	0,56	0,51
Чистый дисконтированный доход	ЧДД	тыс. руб.	-25	442,92	403,9	365,04	330,9	301,8	272,6	248,2
ЧДД с нарастающим итогом		тыс. руб.	-25	417,92	821,82	1186,86	1517,76	1819,56	2092,16	2340,36
Рентабельность продукции	р	%	-	27,6	27,6	27,6	27,6	27,6	27,6	27,6

Используя данные таблицы 4.5 построим график, рис.4.2, изменения ЧДД с нарастающим итогом во времени.

Рисунок 4.2. - Графическое определение срока окупаемости проекта.

Анализируя результаты представленных в таблице 4.5 и на рисунке 4.2, 4.3 выполним технико-экономическое обоснование проекта, представленном в таблице 4.6.



Рисунок 4.3. - Графическое определение срока окупаемости проекта с 2015 по 2017 год.

Анализируя результаты представленные в таблице 4.5 и на рисунке 4.2, 4.3 выполним технико-экономическое обоснование проекта, представленном в таблице 4.6.

Таблица 4.6 Технико-экономическое обоснование проекта

Показатели	Обозначение	Ед. изм.	Величина показателей
Интегральный эффект	ЭИНТ	тыс.руб	2340,36
Рентабельность продукции	P%	%	27,6
Срок окупаемости	ТОК	лет	1,3

Вывод

Срок окупаемости проекта был определен благодаря использованию интегральных показателей экономической эффективности инвестиций. За горизонт расчета (7 лет) были определены эффекты или будущие доходы, которые были приведены к настоящему моменту времени, т.е. учитывалась разноценность денег во времени. Горизонт расчета будущих расходов определяется исходя из следующих факторов:

- нормативных сроков службы оборудования;

- требования инвестора;

- ожидаемой массы прибыли.

На основании анализа показателей экономической эффективности проекта можно сделать вывод о том, что проект экономически выгоден и в него стоит вкладывать средства, так как определяющий критерий эффективности инвестиций - ЧДД имеет положительное значение и составляет за 7 лет 2340,36 тыс.руб. Срок окупаемости проекта составляет 1,3 года, что считается нормальным при сроке службы установки 7 лет.



Глава 7. Безопасность электроустановки

Безопасность электроустановки -- это состояние, при котором соблюдаются правовые нормы, выполняются эколого-защитные, отраслевые и ведомственные правила (требования), а также за счет проведения комплекса организационных, экономических, эколого-защитных, санитарно-гигиенических, санитарно-эпидемиологических, инженернотехнических и специальных мероприятий обеспечивается гарантированное поддержание опасных и вредных факторов в нормативной величине, предотвращается вероятность возникновения аварий и катастроф.

7.1 Особенности воздействия опасных и вредных производственных факторов при работе с СВЧ техникой

При выполнении технологического процесса по получению наночастиц с помощью СВЧ энергии возможно воздействие на работающих следующих опасных и вредных производственных факторов:

1) возможность поражения электрическим током;

2)повышенная температура поверхности оборудования и обрабатываемого материала;

3) электромагнитное излучение;

4) поражение электрическим током;

5) психофизические перегрузки.

Концентрация напряженности электромагнитного поля регламентируется СанПиН 2.2.4.1191-03 «Электромагнитные поля в производственных условиях».

Гигиенические требования к микроклимату на рабочих местах установлены государственным стандартом ГОСТ 12.1.005-88 «Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны», СанПиН 2.2.4.548- 96 «Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений». В холодный период года температура воздуха должна составлять 22 - 24 0С, относительная влажность воздуха 60 - 40 %, скорость движения воздуха 0,1 м/с; в теплый период года температура воздуха должна составлять 23 - 25 0С, относительная влажность воздуха 60 - 40 %.

Требования к уровням шумов устанавливаются стандартом ГОСТ 12.1.003- 83 «Шум». Общие требования безопасности (с изменением №1), СН 2.2.4/2.1.8.562-96 «Шум на рабочих местах, в помещениях жилых и общественных зданий и на территории жилой застройки» не должен превышать 60дБ.

Напряжение прикосновения и ток, протекающий через тело человека при работе с электрооборудованием, не должны превышать 8 В и 1 мА соответственно, согласно ГОСТ 12.1.038-82 «ССБТ. Электробезопасность. Предельно допустимые уровни напряжений прикосновения и токов».

Требования к системе пожарной безопасности, организационно-технические мероприятия по обеспечению пожарной безопасности должны обеспечиваться в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.004-91 «ССБТ. Пожарная безопасность. Общие требования»,

7.2 Требования к оборудованию

Оборудование для получения наночастиц с помощью СВЧ энергии должно отвечать требованиям ГОСТ 12.2.003-91 «ССБТ. Оборудование производственное. Общие требования безопасности».

Рабочее место должно обеспечивать возможность удобного выполнения работ в положении сидя или стоя или в положениях и сидя, и стоя, конструкция производственного оборудования должна обеспечивать такие физические нагрузки на работающего, при которых энергозатраты организма в течение рабочей смены не превышали бы 1046,7 кДж/ч в соответствии с ГОСТ 12.2.049-80 «ССБТ. Оборудование производственное. Общие эргономические требования».

Согласно СанПиН 2.2.2/2.4.13.40-03 «Санитарно - эпидемиологические правила и нормативы». Пульты управления и общие эргономические требования при работе оператора в положении сидя, средства отображения информации и органы управления, умещающиеся в зоне, ограниченной снизу плоскостью, отстоящей от пола не менее чем на 700 мм и не более чем на 1500 мм по фронту, располагают на фронтальной панели. Если располагаемые на панели элементы не умещаются в указанных пределах, используют трапециевидную, многогранную или полукруглую форму панелей. Диаметр полукруглой и многогранной панелей должен быть не менее 1200 мм.

Оборудование должно обеспечивать максимальную степень автоматизации и механизации процесса получения наночастиц.

Установки СВЧ нагрева должны иметь системы независимого охлаждения и продувки рабочей камеры установки нейтральными или инертными газами.

Конструкция оборудования должна обеспечивать возможность обезжиривания элементов, соприкасающихся с кислородом.

Пульт управления СВЧ установки должен иметь красную кнопку «стоп», обеспечивающую отключение электроэнергии и подачи сырья в рабочую камеру установки.

При эксплуатации СВЧ оборудования для получения наночастиц металлов необходимо осуществлять постоянный контроль, систематический осмотр и профилактический ремонт в соответствии с инструкцией по его эксплуатации.

Эксплуатация детонационного оборудования на производственных участках должна производиться после приемки их специальной комиссией с участием инженера по технике безопасности, сотрудника МЧС, технического инспектора профсоюза и представителя СЭС.



7. 3 Электробезопасность СВЧ установки

Под электробезопасностью понимается такая эксплуатация установки, при которой исключается возможность воздействия электрического тока на человека. Основными причинами являются случайное соприкосновение или приближение на опасное расстояние к токоведущим частям, появление напряжение на металлических частях оборудования в результате повреждения изоляции или ошибочных действий персонала.

При эксплуатации электроустановки необходимо соблюдать ПОТ Р М-016-2001 «Межотраслевые правила по охране труда при эксплуатации электроустановок».

Персонал должен пройти проверку знаний правил и инструкций по технической эксплуатации. Персонал обязан соблюдать требования настоящих правил, инструкцию по охране труда, указания, полученные при инструктаже.

Подготовку объекта, сборку цепей, ремонт необходимо проводить при отсутствии напряжения или остаточного заряда на объекте.

Для обеспечения нормальной работы электроустановок и защиты от поражения электрическим током необходимо применять рабочую изоляцию -- электрическая изоляция токоведущих частей.

Защитное заземление. Защитным заземлением называется преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических токоведущих частей, которые могут оказаться под напряжением. Защитное заземление предназначено для устранения опасности поражения электрическим током в случае прикосновения к корпусу и другим нетоковедущим металлическим частям, оказавшимся под напряжением вследствие замыкания на корпус и по другим причинам. Защитное заземление должно быть выполнено согласно ПУЭ, и соответствовать требования ГОСТа 12.1.030 -- 81.

Блокировка. Блокировка - это устройство, предотвращающее попадание работающих под воздействие поражающего фактора (напряжение, электромагнитное излучение) в результате ошибочных действий. Например, при работе установки СВЧ нагрева категорически запрещается открывать дверцу установки, так как работающий сразу же оказывается под воздействие мощных электромагнитных полей. Блокировка позволяет моментально отключить питание установки и тем самым исключить воздействие вредного фактора на человека.

7.4 Электромагнитная безопасность

В нашем случае защита от воздействия электромагнитных полей обеспечивается следующими способами:

1. СВЧ фильтры. Узел соединения СВЧ генератора (магнетрона) с источником питания содержит переходные конденсаторы, которые вместе с дросселями образуют СВЧ фильтр для защиты от проникновения СВЧ излучения из магнетрона.

2. Уменьшение параметров излучения. Уменьшение параметров излучения в самом источнике излучения достигается за счет применения самосогласованных нагрузок и поглотителей мощности. В качестве нагрузки генератора вместо открытых излучателей применяют поглотители мощности, представляющие собой коаксиальные или волноводные линии, частично заполненные поглощающими материалами (чистым графитом или в смеси с цементом, песком и резиной; пластмассами; порошковым железом в бакелите, керамикой, деревом, водой и т.д.)

3. Ослабление излучения. Достигается применением во фланцевых соединениях бронзовых прокладок, дроссельных фланцев или использование в зазоре фланцевого соединения специальных металлических хомутов, покрытых радиопоглощающим материалом с облучаемой стороны.

4. Экранирование источников излучения. Используется для ослабления интенсивности электромагнитного поля на рабочем месте или устранения опасных зон излучения. В местах согласования генератора СВЧ энергии и волновода, волновода и рабочей камеры возможны утечки СВЧ излучения, поэтому необходимо экранировать эти места с помощью стальных экранов.

5. Ограничение времени пребывания персонала в рабочей зоне. Применяется для электрического поля частотой 50 Гц и излучений в диапазоне 300 МГц -- 300 ГГц.

7.5 Требования к производственным помещениям

Помещение, предназначенное для эксплуатации СВЧ установки должно удовлетворять требованиям действующих строительных, санитарных норм и правил проектирования промышленных предприятий.

Полы производственного помещения должны удовлетворять требованиям СНиП 2.03.13-88 «Полы», иметь ровную нескользкую поверхность (отклонение от заданного уклона не более 0,2 %), допускать влажную уборку.

Помещение, в котором происходят работы с СВЧ аппаратурой, должно быть обеспечено комбинированным освещением не менее чем 400лк в соответствии с СП 52.13330.2011 «Естественное и искусственное освещение».

Конструктивные решения производственных зданий должны отвечать требованиям СНиП 21-01-97 «Пожарная безопасность зданий и сооружений» и СНиП 3103-2001 «Производственные здания», также необходимо провести инструктаж по технике пожарной безопасности согласно приказу МЧС РФ от 12декабря 2007 г. N 645"Об утверждении Норм пожарной безопасности "Обучение мерам пожарной безопасности работников организаций".

Помещения должны быть оборудованы приточно-вытяжной вентиляцией и отоплением в соответствии с требованиями СП 73.13330.2012 «Внутренние санитарно-технические системы зданий».Согласно СНиП 41-01-2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование» системы вытяжной вентиляции с механическим побуждением следует предусматривать с одним резервным вентилятором, обеспечивающим расход воздуха, необходимый для поддержания в помещениях концентрации горючих газов, паров или пыли, не превышающей 10 % нижнего концентрационного предела распределения пламени (НКПРП) газо-, паро- и пылевоздушных смесей.

7.6 Требования к обслуживающему персоналу

Согласно выше перечисленным способам защиты от электромагнитных полей и от поражения электрическим током необходимо неукоснительное соблюдение следующих мер безопасности во время работы:

1. для обслуживающего персонала, а так же для всех работников, связанных с эксплуатацией установки СВЧ нагрева, обязательно соблюдение правил технической эксплуатации электроустановок и правил техники безопасности при эксплуатации электроустановок (ПОТ РМ -- 016 -- 2001).

2. Перед началом работы проверить целостность защитного заземления СВЧ установки.

3. Произвести контрольный замер плотности потока мощности по возможным местам утечек и на рабочем месте.

4. Категорически запрещается включать установку СВЧ нагрева с открытой дверцей.

5. Запрещается открывать дверцу во время технологического процесса. Открывать дверцу установки, после того как установка будет отключена от электрической сети.

6. При выводе в ремонт электроустановку необходимо обесточить, выключив ее из сети питания и заземлить.

7. При ремонте источника СВЧ энергии необходимо разрядить емкость в цепи питания генератора СВЧ энергии, куском изолированного провода.

8. По окончании ремонта необходимо убрать весь монтажный мусор, особого внимания требует волновод. Наличие постороннего предмета внутри волновода может привести к серьезному повреждению электроустановки и нанести вред обслуживающему персоналу.

9. При отклонениях величины излучения СВЧ генератора от нормативной величины необходимо принять меры к выявлению причин отклонений и их устранению.

10. При возникновении аварийной ситуации (появление дыма, возгорания) необходимо сделать следующее:

- обесточить электроустановку;

- вызвать пожарную охрану;

- воспользоваться первичными средствами пожаротушения (при наличии возгорания).

- оказать доврачебную помощь пострадавшим.



Заключение

Предложен метод синтеза наночастиц меди с помощью СВЧ энергии. Данный метод получения наночастиц металла в растворах относится к группе химических методов, основанных на восстановлении ионов металла до атомов в условиях, благоприятствующих формированию наночастиц. Для получения наночастиц использовали ацетат меди ХЧ, диметилсульфоксид марки ЧДА. Реакция происходит при температуре раствора 1000С.

На основе данного метода синтеза был проведен ряд опытов. В результате которых был получен раствор наночастиц меди.

В ходе работы над проектом были проанализированы существующие типы СВЧ установок для нагрева жидкостей, сделан обзор патентной литературы и было принято решение, что для реализации метода синтеза НЧМ в промышленных масштабах необходимо разработать собственную СВЧ установку непрерывного действия, с требуемыми параметрами.

Для разработки технологического процесса были исследованы диэлектрические характеристики раствора.

Выполнен синтез КБВ на нерегулярном круглом волноводе, выбран источник СВЧ энергии. Основным преимуществом разработанной установки является возможность значительно сократить продолжительности температурного воздействия на раствор и значительно повысить равномерность нагрева.



Список используемой литературы

1. Архангельский Ю.С. СВЧ Электротермия. - Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 1998. - 408с.

2. Шавшукова С.Ю. Исторические этапы развития микроволновой техники дл научных исследований и промышленных процессов: Автореф. дис. канд. техн. наук: Спец.: 07.00.10/ С.Ю. Шавшукова; УГНТУ. - Уфа, 2008. - 48с.

3. Внукова Н.Г. Наноматериалы и Нанотехнологии: Учеб. пособие/ Н.Г. Внукова, Г.Н. Чурилов - Красноярск: Сибир. фед. ун-т, 2007. - 103с.

4. Казанцев И.В., Синтез наноразмерного оксида меди/ Ильясов С.Г., Зайковский В.И.// Ползуновский вестник.-2010.- № 4-1.- С. 20-23

5. Наноматериалы. Классификация, особенности свойств, применение и технологии применения: Учеб. пособие/ Балоян Б.М., Колмаков А.Г., Алымов М.И., Кротов А.М. - М: 2007. - 107 с.

6. Пат. 2074530 Российская Федерация, МПК6 Н05В6/64. Микроволновый нагреватель жидких сред/ Пчельников Ю.Н., Елизаров А.А.; заявитель и патентообладатель Товарищ. с ограниченной ответственностью «Научно-техническое предприятие «Ликташ».- №5045196/09; за-явл. 02.06.1992; опубл. 27.02.1997.

7. Пат. 2078404 Российская Федерация, МПК6 Н05В6/64. Устройство для СВЧ-обработки жидких диэлектрических сред / Давидович М.В., Сучков С.Г.; заявитель и патентообладатель Давидович М.В.- №2003106020/09; за-явл. 24.12.1992; опубл. 27.04.1997.

8. Брандт А.А. Исследование диэлектриков на сверхвысоких частотах:

Учеб. для вузов/ А.А. Брандт. - М.: Физматгиз, 1963. - 404 с.

9. Архангельский Ю.С. Установки диэлектрического нагрева. СВЧ установки: Учебное пособие. - Саратов: Сарат.гос.техн.ун-т, 2003. - 344с.

Размещено на Allbest.ur