87242

Сушилка для пиломатериалов (лесосушильный цех)

Курсовая

Производство и промышленные технологии

Сушилка для пиломатериалов (лесосушильный цех) включает в себя ряд технологических и транспортных механизмов и устройств, расположенных в смежных помещениях различного направления. К этим помещениям кроме собственно сушильных камер и коридора управления относятся штабелеформивочное отделение, склад сухих пиломатериалов.

Русский

2015-04-18

298.89 KB

4 чел.

Введение

Описание технологического процесса.

Сушилка для пиломатериалов (лесосушильный цех) включает в себя ряд технологических и транспортных механизмов и устройств, расположенных в смежных помещениях различного направления. К этим помещениям кроме собственно сушильных камер и коридора управления относятся штабелеформивочное отделение, склад сухих пиломатериалов.

Блок камер непрерывного действия с поперечной штабелёвкой и пакетным формированием штабелей. Сборочно-механическое здание таких блоков не имеют вспомогательных и служебных помещений, кроме коридора управления. Сушильные пакеты доставляют автопогрузчиком в сушильный цех на сборочную площадку. Здесь в ручную из пакетов собирают штабеля, перемещаемые затем автопогрузчиком на приёмные пути камеры. Через камеру штабеля проталкивают по роликовым шинам автопогрузчиком и им же после выкатки из камеры отвозят на склад сухих пиломатериалов. Для облегчения перемещения штабелей шины укладывают с уклоном, величину которого выбирают с таким расчётом, чтобы при существенном снижении тягового усилия было исключено самопроизвольное движение штабелей. В нужных местах вагонетки останавливаются выдвижными опорами. Эти упоры монтируют на каждом пути перед камерой, в камере, в сухом конце камеры.

 

Описание сушильной камеры «Валмет»

Камера предназначена для сушки мягкими режимами хвойных пиломатериалов, главным образом экспортных, до транспортной влажности. В камере размещают 10 штабелей габаритными размерами (длина×ширина×высота) 6,5×1,8×3 м, перемещающихся на шинах по роликам.

Воздух тремя осевыми вентиляторами, расположенными в верхнем церкуляционом канале, проходя пластичные калориферы, направляются в разгрузочный конец камеры, проходит через все штабеля и возвращается по циркуляционному каналу к вентиляторам. В камере принимают режимы с температурой не более 550С, и это позволило разместить электродвигатели привода вентиляторов непосредственно в камере.

Воздухообмен (приток свежего и выброс отработавшего воздуха) осуществляется через специальный теплообменный аппарат – рекуператор. Свежий воздух засасывается за счёт разрежения, создаваемого основными циркуляционными вентиляторами, проходит через теплообменные трубки, через которые отсасывается тёплый воздух вспомогательным вентилятором, и поступает в камеру через приточную трубу. При высокой температуре сушильного агента, когда требуется интенсивный воздухообмен между камерой и атмосферой, подогрев свежего воздуха в рекуператоре позволяет экономить 10…15% тепловой энергии на сушку. Опыт эксплуатации камеры  «Валмет» показал, что в них обеспечивается качественная сушка товарных пиломатериалов до транспортной влажности.

Техническая характеристика лесосушильной камеры непрерывного действия

  1.  Внутренние размеры камеры:

длина, ширина, высота (сушильного

пространства + вентиляционного канала), м  21,35×7,2×4,8 (3,3+1,5)

  1.  Габаритные размеры штабеля, м:

длина             6,5 

ширина 1,8

высота                                                                                                               3,0   

  1.  Число штабелей в камере при длине L=6,5м 10
  2.  Циркуляционные вентиляторы:

тип PSN

номер 14

число на камеру 3

  1.  Частота вращения ротора об/мин.        980
  2.  Скорость воздуха через штабель, м/с

фактическая            3,2

  1.  Установленная мощность электродвигателя

для привода вентилятора, кВт         66


  1.  ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ КАМЕР И ЦЕХА.

Целью технологического расчета является определение количества камер для высушивания заданного годового объема пиломатериалов или определение произв одственной мощности лесосушильного цеха при известных типах и количестве камер.

 

  1.  Пересчет объема фактического пиломатериала в объем условного материала.

Объем высушенного или подлежащего сушке пиломатериала заданной спецификации Фi , м3 , пересчитывается в объем условного материала

Уi , м3 усл.:

Уi = Фi  * Кi 

Фi – объем высушенных или подлежащих сушке фактических

пиломатериалов данного размера и породы , м3 ;

Кi – коэффициент пересчета:

Кi = Кτ  * КΕ

Кτ  - коэффициент продолжительности оборота камеры;

КΕ  - коэффициент вместимости камеры.

 Коэффициент вместимости камеры   определяется отношением коэффициентов объемного заполнения штабеля условным βу и фактическим

βф и   материалом:

КΕ  = βу / βф 

Коэффициент βу или βф равен произведению коэффициентов заполнения штабеля по высоте βв , ширине βш и длине βдл .С учетом объемной усушки пиломатериалов У0 величина βу или βф находится :

βф = βв βш βдл ( 100- У0 ) / 100

Коэффициент βв зависит от номинальной толщины высушиваемого материала S и толщины прокладок Sпр:

βв =

Для штабелей высотой до 3,0 м толщина прокладок  Sпр=25 мм.

Коэффициент βш зависит от способа укладки и вида пиломатериалов.

βш = 0,90 – без шпаций.

Коэффициент βдл равен отношению средней длины пиломатериалов lср в штабеле к его габаритной длине lгаб.шт. .

дл =1

При укладке заготовок “торец в торец”, их количество по длине штабеля составит

nд=( lгаб.шт. + 0,2 ) / lзаг

lгаб.шт. – габаритная длина штабеля,м;

lзаг. – длина заготовок.

Округлив nд до целого в меньшую сторону, можно определить коэффициент Βдл

дл = lзаг. nд, /  lгаб.шт.

Порода, вид и размеры п/м, мм

βв

βш

βд

К0

Wном, %

Wк, %

У0, %

βф

КЕуф

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

сосна

25×150×6500

0,5

0,9

1

0,44

15

18

-1,32

0,42

1,08

сосна

32×150×6500

0,561

0,9

1

0,44

15

18

-1,32

0,47

0,97

сосна

40×150×6500

0,615

0,9

1

0,44

15

18

-1,32

0,512

0,89

сосна

50×150×6500

0,667

0,9

1

0,44

15

18

-1,32

0,554

0,82

сосна

60×150×6500

0,706

0,9

1

0,44

15

18

-1,32

0,59

0,77

Сосна усл.

40×150×6500

0,615

0,9

1

0,44

20

12

3,52

0,54

___

nд, - количество заготовок по длине штабеля после округления в сторону уменьшения, шт.

Определение коэффициентов объёмного заполнение штабеля

фактическими пиломатериалами βф и условным материалом βу

Объемную усушку У0 , % ;

У0 = К0 ( Wном – Wк )

К0 - коэффициент объемной усушки, зависящей от породы древесины,

К0 =0,44 – для сосны;  

Wном- влажность, для которой установлены номинальные размеры по толщине и ширине пиломатериалов, %;  

Wк- конечная влажность высушенных пиломатериалов, %;

По ГОСТ 8486-86 для пиломатериалов внутрисоюзного и экспортных Wном=15 %.

Wк = 12 % - по спецификации.

Для условного пиломатериала У0 = 0,44 (20 – 12 )= 3,52 %.

Коэффициент объемного заполнения штабеля условным материалом :

у =0,454

Коэффициент продолжительности оборота камеры:

τоб.ф – продолжительность оборота камеры при сушке фактического материала данного размера и породы, суток;

τоб.у – продолжительность оборота камеры при сушке условного материала, суток.

Производительность одного оборота камеры при сушке фактического (τоб.ф) или условного (τоб.у) материала (в сутках):

- для камеры непрерывного действия: τоб.ф= τсуш

                                                                 τоб.у= τсуш

В камере непрерывного действия время на загрузку и выгрузку штабелей не предусматривается.

Укрупненный (табличный) метод определения продолжительности сушки.

«Низкотемпературный процесс сушки в воздушных (и газовоздушных) камерах непрерывного действия».

Продолжительность сушки п/м в камере с позонной циркуляцией, типа Валмет, агент сушки – влажный воздух или его смесь с топочными газами.

В камерах с противоточной циркуляцией продолжительность сушки п/м (в часах), включая начальный прогрев, находится из выражения:

τисх-исходная продолжительность сушки пиломатериалов заданной         породы, толщины S и ширины S (табл.9),

исх=28ч (для 25х150);

исх=44ч (для 32х150);

исх=63ч (для 40х150);

исх=87ч (для 50х150);

исх=114ч (для 60х150);

Ап - коэффициент, учитывающий породу древесины : для сосны – 1,0;

Ац - коэффициент, учитывающий характер и интенсивность циркуляции воздуха в камере;

Ак - коэффициент, учитывающий категорию качества сушки и    характеризующий среднюю длительность влаготеплообработок: 0  категория качества – 1,0;

Ав- коэффициент, учитывающий начальную (Wн) и конечную (Wк) влажность древесины, т. к Wн=100% и Wк=18%, то Ав=1,10;

Габаритная скорость циркуляции, м/с:

υгаб= υшт(1-βв)=3,32*(1-0,615)=1,27

Скорость циркуляции агента сушки через штабель υшт берётся из паспортных данных камеры υшт=3,32 м/с.

Коэффициент Ав определяется в зависимости от начальной Wн и конечной Wк влажности, а также толщины п/м S1 и категории режимов сушки.

Коэффициент Ак, учитывающий длительность влаготеплообработки при наличии специального отсека, примыкающего к разгрузочному концу камеры. Но так как в камере Валмет отсутствует отсек влаготеплообработки значение Ак принимают в соответствии с категорией качества для камер периодического действия, т.е. Ак=1.0

Определение продолжительности сушки п/м (или заготовок)  

Порода, сечение п/м, мм

Категории режима

Категория качества сушки

влажность

Исходная продолжительность сушки τисх , ч

Коэффициенты

τсуш, ч

τоб.ф, сут

Kτ= τоб.ф / τоб.у

Wн, %

Wк, %

Ап

Ац

Ак

Ав

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

сосна

25×150

Н

0

100

18

28

1

1

1

1,58

44,24

1,84

0,47

сосна

32×150

Н

0

100

18

44

1

1

1

1,37

60,28

2,51

0,64

сосна

40×150

Н

0

100

18

63

1

1

1

1,37

86,31

3,6

0,92

сосна

50×150

Н

0

100

18

87

1

1

1

1,19

103,53

4,31

1,1

сосна

60×150

Н

0

100

18

114

1

1

1

1,19

135,66

5,65

1,44

Сосна усл.

40×150

Н

2

60

12

63

1

1

1

1,5

94,5

3,93

____

Пересчёт объёма фактических п/м в объём условного материала

Порода, вид и сечение п/м, мм

Заданный объём сушки Ф, м3

Коэффициент вместимости камеры КЕ

Коэффициент оборота камеры Кτ

Коэффициент пересчёта К=КЕ Кτ

Объём в условном материале У=ФК, м3/усл.

сосна

25×150

4000

1,08

0,47

0,51

2040

сосна

32×150

2500

0,97

0,64

0,62

1550

сосна

40×150

1800

0,89

0,92

0,82

1476

сосна

50×150

1000

0,82

1,1

0,902

902

сосна

60×150

2000

0,77

1,44

1,12

2240

Итого:

ΣФ=11300

ΣУ=8208

Общий объём условного материала определяется как сумма, м3 /усл.

ΣУ=У1+У2+…+Уn

1.2. Определение производительности камеры в условном материале.

Годовая производительность камеры в условном материале, м3 усл./год:

Пуу·Пу,

где Еу – вместимость камеры в плотных кубометрах условного материала м3/усл.;

nу – число оборотов камеры в год при сушке условного материала.

Вместимость камеры в условном материале, м3/усл.:

Еу=Гβу=362,7*0,454=164,7

Г – габаритный объём всех штабелей в камере, м3;

βу – коэффициент объёмного заполнения штабеля условным материалом.

Габаритный объём штабелей Г, м3:

Г=n l b h

n – число штабелей в камере, n=10 – по паспорту;

l, b, h – соответственно габаритная длина, ширина, высота штабеля, м.

Число оборотов камеры в год, об./год:

nу=335/τоб.у

335 – время работы камеры в году, суток;

τоб.у – продолжительность оборота камеры для условного материала, суток.

В конечном виде формулу для определения Пу, м3 усл./год, можно записать:  Пу=Г*βу* nу

Г=10*6,5*1,8*3,1=362,7м3

Пу=362,7*0,454*85=13996,6м3 усл./год

1.3 Определение необходимого количества камер.

nкам=ΣУ/Пу

ΣУ- общий объем условного материала; Пу- годовая ( плановая ) производительность одной камеры в условном материале.

nкам= 8208/13996,6=0,6≈1 шт

1.4. определение производственной мощности действующего лесосушильного цеха ( участка ).

Производственная мощность лесосушильного цеха Пцеха , м3 усл./год, определяем суммой произведения числа камер соответствующего типа ( ni ) на производительность камеры того же типа Пуi, м3 усл./год,

Пцеха = Σni Пуi

Пцеха = 8398м3 усл./год

При правильном планировании лесосушильного цеха общий годовой объем условного материала ΣУ должен быть равен Пцеха

2. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ КАМЕРЫ И ЦЕХА.

Производится с целью определения затрат тепла на сушку, расхода от теплоносителя, выбора и расчета теплового оборудования камеры и цеха ( калориферов, конденсатоотводчиков, трубопроводов ).

2.1. Выбор и расчет  материала.

За расчетный материал принимаются самые быстросохнущие доски или заготовки из заданной спецификации. В этом случае камера обеспечит сушку любого другого материала из этой спецификации. При проектировании универсальных лесосушильных камер за расчетный материал принимаются, как правило, сосновые обрезные доски толщиной

25 мм, шириной не более 180 мм, начальная влажность около 80%, конечная – в зависимости от целевого назначения.

За расчетный материал принимаем: сосну 25×150, Wн=100%, Wк=18%.

2.2. Определение массы испаряемой влаги.

2.2.1. Масса влаги, испаряемой из 1 м3 пиломатериалов, кг/м3.

ρб- базисная плотность расчетного материала, кг./ м3; ρб=400 кг./ м3 – по таблице 14; Wн, Wк – соответственно начальная и конечная влажность расчетного материала, %.

2.2.2. Масса влаги, испаряемой за время одного оборота камеры, кг./оборот.

mоб.кам= m3 Е;

Е= Г    

Е- вместимость камеры, м3; Г- габаритный объем всех штабелей в камере, м3; - коэффициент заполнения объемного штабеля расчетного материала.

Е=362,7*0,44=159,6 м3;

mоб.кам=328*159,6 =52348,8 кг/оборот.

2.2.3. Масса влаги, испаряемой из камеры в секунду, кг./сек.

τсоб.суш.= τсуш. – (τпр + τкон.вто.)

τпр = τсуш. : nшт.

τсоб.суш.- продолжительность собственно сушки, ч.; τсуш. – продолжительность сушки расчетного материала, ч.; τпр – продолжительность начального прогрева материала, ч.; τкон.вто.- продолжительность конечной влаготеплообработки ( ВТО ), ч.; τсуш. – общая продолжительность сушки расчетного материала, ч.;  nшт.- число штабелей по длине камеры непрерывного действия.

τпр =44,24: 10= 4,424 ч.

τсоб.суш.= 44,24-4,424 =39,816 ч.

2.2.4. Расчетная масса испаряемой влаги, кг./с.

mр= mс k

k- коэффициент равномерности распределения сушки ( для камеры непрерывного действия k=1,0 )

mр= 0,365* 1,0 = 0,365 кг/с.

2.3. Выбор режима сушки.

В зависимости от требований, предъявляемых к качеству сухой древесины, п/м могут высушиваться режимами различной жёсткости. Выбор в каждом конкретном случае режимов той или иной категории производится с учётом характера их воздействия на свойства древесины.

 Режим сушки выбирается в зависимости от породы и толщины расчетного материала, а также требований, предъявляемых к качеству сухой древесины. По заданию мне дано: 0-категория сушки пиломатериалов до W ср.к=19 %

Для сушки расчетного материала принимаю нормальный режим(ГОСТ 18867-84)со следующими показателями:

Wдр, %

t

t

φ

19

92

23

0,38

2.4. Определение параметров агентов сушки на входе в штабель.

2.4.1. Агент сушки влажный воздух.

По второй ступени низкотемпературного процесса нормального  режима назначаем расчётную температуру t1=920С и относительную влажность воздуха φ1 =0,38 со стороны входа в штабель. Для камеры непрерывного действия с противоточной циркуляцией эти параметры соответствуют параметрам в сухом конце камеры (t1; φ1 ).

Влагосодержание d1=191,3 г/кг, теплосодержание I1=602,3 кДж/кг, плотность ρ1=0,87 кг/м3 и приведенный удельный объём υпр.1=1,37 м3/кг, определили по Id – диаграмме.

2.5. Определение объёма и массы циркулирующего агента сушки.

2.5.1. Объём циркулирующего агента сушки, м3/с, определяется по формуле.

Vц=υшт. Fж.сеч.шт

υшт. – заданная скорость циркуляции агента сушки через штабель, м/с,

υшт=3,32 м/с ;  Fж.сеч.шт-живое сечение штабеля, м2.

 Fж.сеч.шт=n l h (1-βв βдл)

n – количество штабелей в плоскости, перпендикулярной входу циркулирующего агента сушки; l, h, - длина и высота штабеля, м; βв – коэффициент заполнения штабеля по высоте.

n=1 – для камеры

Fж.сеч.шт=1*6,5*3,1*(1-0,5*1)=10,075 м2.

Vц=3,32*10,075=33,45 м3

2.5.2. Масса циркулирующего агента сушки на 1 кг испаряемой влаги, кг/кг,

υпр.1 – приведенный удельный объём агента сушки на входе в штабель, м3/кг (определили по Id – диаграмме, υпр.1 =1.45 м3/кг)

2.5.3. Определение параметров воздуха на выходе из штабеля.

Параметры влажного воздуха на выходе из штабеля в сыром конце камеры непрерывного действия (t2, φ2, d2, I2, ρ2, υпр.2) определяем аналитически:

I2=I1

I2=1.0t2+0.001d2(1.93t2+2490),

Откуда   

Т2 – термодинамическая температура, К.

υпр.2=4.62*10-62(622+d2), м3/кг

Т2=273+t2

Т2=273+67,3=340,3 К.

υпр.2=4,62*10-6*336,4(622+206,27)=1,29м3/кг

2.5.4. Уточнение объёма и массы циркулирующего агента сушки.

Массы циркулирующего агента сушки на 1кг испаряемой влаги, кг/кг.

 

уточнение объёма Vц, м3/с, и масса G, кг/с, циркулирующего агента сушки

Vц=mц mр υпр.1

Vц=66,8*0,365 *1,37 =33,4 м3

2.6. Определение объёма свежего и отработанного воздуха.

2.6.1. Масса свежего и отработанного воздуха на 1 кг испаряемой влаги, кг/кг.

d0 =10г/кг – при поступлении наружного воздуха летом

d0 =2г/кг – при поступлении наружного воздуха зимой

2.6.2. Объём свежего (приточного) воздуха, поступающего в камеру м3/с.

V0=m0 mр υпр.0

υпр.0 – приведенный удельный объём свежего воздуха, м3/кг (при t0=200С; υпр.0=0,87м3/кг)

V01=5,1*0,365 *0,87=1,62 м3

V02=4,9*0,365 *0,87=1,6 м3

2.6.3. Объём отработанного воздуха (выбрасываемого из камеры), м3/с.

V0тр=m0 mр υпр.2

υпр.2-приведёный удельный объём отработанного (на выходе из штабеля) воздуха, м3/кг.

V0тр1=5,1*0,365*1,29=2,4 м3

V0тр2=4,9*0,365*1,29=2,31 м3

2.6.4. Расчёт приточно-вытяжных каналов камеры.

Площадь поперечного сечения приточного канала, м2

V0 – объём свежего воздуха, м3

Площадь поперечного сечения вытяжного канала, м2

 

V0тр – объём отработавшего агента сушки, м3

Скорость движения свежего воздуха или отработавшего агента сушки в каналах (υкан) принимается ориентировочно 2…5 м/с

2.7. Определение расхода тепла на сушку.

Расход тепла на сушку складывается из затрат тепла на прогрев материала, испарение влаги из него и на теплопотери через ограждение камеры. Затраты тепла на прогрев ограждений, технологического и транспортного оборудования учитываются введением поправочных коэффициентов. Расчёт ведётся для зимних и среднегодовых условий.

2.7.1. Расчёт тепла на начальный прогрев 1м3 древесины.

1. Для зимних условий, кДж/м3

ρw – плотность древесины расчётного материала при заданной начальной влажности Wн, кг/м3, определяется по диаграмме  ρw=800 кг/м3;

ρб – базисная плотность древесины расчётного материала, кг/м3 ;

Wн – начальная влажность расчётного материала, %, (100%);     

Wг.ж – содержание незамёрзшей связанной (гигроскопической) влаги, % (определяется по рис. 2.3(1));

γ – скрытая теплота плавления льда (335кДж/кг);

с(-), с(+) – средняя удельная теплоёмкость соответственно при отрицательной и положительной температуре, кДж/(кг*0С);

t0 – начальная расчётная температура для зимних условий, 0С( табл. г.Иркутск. ), (-38°С);

 tпр – температура древесины при её прогреве, 0С (табл. 2.4 (1)).

В камерах непрерывного действия с противоточной циркуляцией tпр = tм , где tм – температура мокрого термометра (для нормального режима 690С).

При определении удельной теплоёмкости древесины рис.13 (2, стр.34), средняя температура, 0С древесины принимается

Для с(-)      

Для с(+)      

Для с(-)      → с(-) =2,1кДж/(кг*0С)     

Для с(+)      → с(+) =3,1 кДж/(кг*0С)

    

2. Для среднегодовых условий, кДж/м3  

t0 – среднегодовая температура древесины, 0С (табл. 2.5 (1)).

Удельная теплоёмкость древесины определяется по той же диаграмме при tср = (t0 + tпр )/2

tср = ((-1,3) + 69)/2=33,85→ с(+) =3,1 кДж/(кг*0С)

2.7.2. Удельный расход тепла, кДж/кг, при начальном прогреве на 1кг испаряемой влаги.

(определяется для зимних и среднегодовых условий).

→для зимних  условий.

→для летних  условий.

2.7.3. Общий расход тепла на камеру при начальном прогреве.

Епр – объём одного штабеля, м3; Епр1штф=36,27*0,44

τпр – продолжительность прогрева, ч.

→для зимних условий.

→для летних  условий.

2.7.4. Определение расхода тепла на испарение влаги.

1. Удельный расход тепла на испарение влаги в лесосушильных камерах с многократной циркуляцией при сушке воздуха, кДж/кг.

I2 – теплосодержание воздуха на выходе из штабеля, кДж/кг;                           I0 – теплосодержание свежего (приточного) воздуха, кДж/кг;                                 d2 - влагосодержание воздуха на выходе из штабеля, г/кг;                                 d0 - влагосодержание свежего (приточного) воздуха, г/кг; св  - удельная теплоёмкость воды, св  =4,19 кДж/(кг*0С); tпр- температура нагретой влаги в древесине, 0С; принимается равной температуре прогрева (см. п. 2.7.1).

При поступлении воздуха из коридора управлении или наружного воздуха летом допустимо принять d0 =10-12 г/кг, I0 =46 кДж/кг; при поступлении наружного воздуха зимой d0 =2-3 г/кг, I0 =10 кДж/кг.

→для летних условий.

→для зимних условий.

2. Общий расход тепла на испарение влаги, кВт.

→для летних условий.

→для зимних условий.

2.7.5. Потери тепла через ограждения камеры.

1. Теплопотери, кДж, через ограничения камеры в единицу времени (секунду), т.е. кВт,

QогFогk(tc-t0)10-3,

Fог – суммарная поверхность ограждений крайней камеры в блоке, м2 ;             k – коэффициент теплопередачи соответствующего ограждения камеры, Вт/(м2*0С);

tc – температура среды в камере, С;

t0 - расчётная температура наружного воздуха для зимних и средних условий.

Потери тепла через междукамерные боковые стенки в расчёт не принимаются. Исключением является расчёт теплопотерь для сборно-металических камер, которые устанавливаются отдельно одна от другой и находятся, как правило, внутри здания сушильного цеха. В этом случае теплопотери учитываются через все ограждающие поверхности, а температура наружной среды для всех ограждений, кроме пола, берётся одинаковой (15÷200С). для пола можно брать наружную температуру по среднегодовым условиям или [(15÷20)]:2≈8÷120С.

Коэффициент теплопередачи многослойных ограждений подсчитывается по общеизвестной формуле, Вт/(м2*0С),

αвн – коэффициент теплоотдачи для внутренних поверхностей ограждений, Вт/(м2*0С), (принимается ориентировочно αвн=25);

αн – коэффициент теплоотдачи для наружных поверхностей ограждений, Вт/(м2*0С) (αн=23 – для наружного воздуха; αн=12 – для чердачных и неотапливаемых помещений);

δ12;…δn – толщина слоёв ограждений, м;

λ12;…λn – коэффициент теплопроводности материалов соответствующих слоёв ограждений, Вт/(м2*0С),

 Коэффициент теплоотдачи пола kпол, Вт/(м2*0С), принимается равным 0.5k наружной стены

kпол=0.5kст.

При проектировании современных лесосушильных камер коэффициент теплоотдачи ограждений не должен превышать k≤0.7 Вт/(м2*0С) во избежание конденсации водяных паров сушильного агента на внутренних поверхностях ограждений.

Толщина металлических щитов составляет 120 – 150 мм для всех ограждений (торцовые и боковые стены, перекрытие и двери). С целью облегчения конструкций дверей их толщина может быть несколько меньше Температура среды tc=(t1+t2), для камер непрерывного действия t1 – температура воздуха в сухом конце камеры (берётся по рему), t2 – температура воздуха в сухом конце камеры.

Расчёт поверхности ограждений камеры.

Наименование ограждений

Формула

Площадь, м2

1. Наружная боковая стенка.

Fбок=LH

Fбок=22*5,0=110

2. Торцовая стенка со стороны коридора управления.

F'торц=BH

F'торц=7,2*5=36

3. Торцовая стенка со стороны траверсного пути без учёта площади дверей.

F"торц= F'торц - Fдв

F"торц=36-25,2=10,8

4. Перекрытие.

Fпот=BL

Fпот=22*7,2=158,2

5. Пол.

Fпол=BL

Fпол=22*7,2=158,2

6. Дверь

Fдв=bh

Fдв=7,2*3,5=25,2

- Панели

                                - Двери

кпол=0,5*кст=0,5*0,48=0,24  - Пол

Qог(канн)=( Fпот+2Fбок+Fторц+Fторц)*Кп(tc-to)*10-3 кВт

Qог(канн)=(158,2+220+36+10,8)*0,48*(92-(-1,3))*10-3=19,03 кВт

Qдв=Fдвд(tc-to)*10-3=25,2*0,69*(92-(-1,3))*10-3=1,62кВт

Qпола=Fпп(tc-to)*10-3=158,2*0,24*93,3*10-3=3,54кВт

Расчёт потерь тепла через ограждения.

Наименование ограждений

For, м2

kor, Вт/(м2*0С)

tc, 0C

t0, 0C

tc-t0, 0C

Qor, кВт

среднегодовой

среднегодовой

среднегодовой

1

2

3

4

5

6

7

Панели

425

0.48

92

-1.3

93,3

19,03

Дверь

25,2

0.69

92

-1.3

93,3

1,62

Пол

158,2

0.24

92

-1.3

93,3

3,54

Итого

Σ Qor=24,19

По данным таблицы суммарные теплопотери Σ Qor увеличиваются в 1.5 раза.

Σ Qor=36,285 кВт – для среднегодовых условий.

2. Удельный расход тепла на потери через ограждения (определяется для зимних и среднегодовых условий), кДж/кг.

Σ Qor – суммарные теплопотери через ограждения камеры, кВт (берутся из граф 9 и 10) с учётом поправки.

- для среднегодовых условий

2.7.6. Определение удельного расхода тепла на сушку, кДж/кг.

Производится для зимних и среднегодовых условий

qсуш=( qпр+ qисп +qог1

с1 – коэффициент, учитывающий дополнительный расход тепла на начальный прогрев камер, транспортных средств, оборудования и др.; принимается в зависимости от условий процесса от 1.1 до1.3

qсуш1=(1067,7+2610,5+99,41)*1,2=4533,13 кДж/кг  - для зимних условий

qсуш2=(531,54+2545,3+99,41)*1,2=3811,5  кДж/кг  - для среднегодовых условий

2.7.7. Определение расхода тепла на 1 м3 расчётного материала, кДж/м3.

Производится для среднегодовых условий по формуле

qсуш 1 м3= qсушm3 .

qсуш 1 м3=3811,5 *328=1250172 кДж/м3

2.8. Выбор типа и расчёта поверхности нагрева калорифера.

2.8.1. Выбор типа калорифера.

Из всего многообразия серийно выпускаемых калориферов (основное название – воздухонагреватель по ГОСТ7201-80) для лесосушильной техники берём  биметаллические трубы с наружным диаметром 56 мм. Из этих труб в заводских условиях можно легко изготовить требуемые по тепловой мощности и живому сечению калорифер с минимальным количеством фланцевых соединений. Это так, называемые, компактные калориферы, которые могут довольно надёжно работать в агрессивной среде лесосушильных камер.

2.8.2. Тепловая мощность калорифера.

Тепловая мощность калорифера, т.е. количество передаваемой им в единицу времени тепловой энергии в кВт, определяется расходом тепла на сушку в единицу времени для зимних условий:

Qк=(Qпр+QиспQог2

с2 – коэффициент неучтенного расхода тепла на сушку, с2 = 1.1…1.3

Qк=(35,1+952,83+36,285)*1,2=1229,06 кВт

2.8.3. Расчет поверхности нагрева калорифера, м2

k – коэффициент теплопередачи калорифера, Вт/(м20С);  – температура теплоносителя (пар, вода), 0С;  – температура нагреваемой среды в камере, 0С; с3 – коэффициент запаса, учитывающий загрязнения поверхности калорифера (для биметаллических с3 = 1.2).

температура среды tс ориентировочно можно вычислить по формуле:

=( + ):2.

 и  – соответственно температуры агента сушки на входе в штабель и выходе их штабеля, 0С.

=(92+63,4):2=77,70С.

Температура и плотность теплоносителя (насыщенного водяного пара) зависит от его давления

Давление теплоносителя p=0,4 Мпа.

Температура теплоносителя, tт=1440С.

Плотность воды, ρк = 925кг/м3 

В формуле неизвестен k. Для его определения в камерах с принудительной циркуляцией надо знать скорость агента сушки через калорифер υк, которую можно подсчитать, если известно живое сечение калорифера Fж.сеч.к.

Площадь живого сечения калорифера, т.е. площадь, свободную для прохода воздуха Fж.сеч.к, м2 :

- камер с калориферами из биметаллических греющих труб наружным диаметром 56 мм:

Fж.сеч.к= Fкан(1-Кf)

Кf – коэффициент проекции труб на площадь перпендикулярную потоку.

Коэффициент проекции зависит от шага S размещения труб и при величинах шага 100, 80, 74 мм – соответственно равен 0,350; 0,410; 0,466.

Fкан=7,2*1,7=12,2 м2

Fж.сеч.к=12,2*(1-0,35)=7,956 м2 

Предполагается, что все свободные промежутки между калориферами экранированы, т.е. циркулирующий агент проходит только через калорифер.

Зная Fж.сеч.к и Vц, определяем скорость агента сушки, м/с, через калорифер:

υк= Vц / Fж.сеч.к 

υк=33,4/7,956=4,2 м/с

для биметаллических труб k в зависимости от υк, т.е. k=fк).

После подсчёта Fк определяем требуемое количество труб:

Площадь нагрева 3 метров биметаллической трубы диаметром 56 мм равна       3,9 м2.

173\2≈86

По табл. 2.11 находим k=34,5 Вт/(м2*0С)

2.9. Определение расхода пара.

2.9.1. Расход пара на 1 м3 расчётного материала, кг/м3,

где qсуш – суммарный удельный расход тепла на сушку для среднегодовых условий, кДж/кг; in – энтальпия сухого насыщенного пара при определенном давлении, кДж/кг; iк – энтальпия кипящей воды при том же давлении, кДж/кг.

- для среднегодовых условий

Ориентировочно Δi= in iк можно принимать:

при p=0,3-0,50 МПа Δi≈2100 кДж/кг

р – давление пара в калорифере.

2.9.2. Расход пара на камеру, кг/ч.

Определяется для зимних и среднегодовых условий

Для камер непрерывного действия :

с2 – коэффициент, учитывающий потери тепла паропроводами, конденсатопроводами, конденсатоотводчиками при неорганизованном воздухообмене (с2 ≈1,25)

- для зимних условий

- для среднегодовых условий

2.9.3. Расход пара на сушильный цех, кг/ч.

Максимальный расход пара в зимних условиях на сушильных цех, состоящий из камер: непрерывного действия

nкам – общее число камер непрерывного действия

2.9.4. Среднегодовой расход пара на сушку всего заданного объёма пиломатериалов, кг/год,

Ф – объём фактически высушенного или подлежащего сушке п/м данного размера и породы, м3длит – коэффициент, учитывающий увеличение расхода пара при сушке п/м, сохнущих медленнее расчётного материала.

В табл.2.12(1) даётся значение Сдлит =1,0

Средневзвешенная продолжительность сушки фактических п/м, ч.

τ12n – продолжительность сушки фактических п/м отдельно по породам и сечениям, ч; Ф12n – годовой объём этих же п/м отдельно по породам и сечениям, м3 ; τрасч – продолжительность сушки расчётного материала, ч.

=> при низкотемпературном процессе сушки Cдлит=1,068

2.10. Определение диаметров паропроводов и конденсатопроводов.

1. Диаметр главной паровой магистрали dмаг, м, в сушильном цехе (от теплового ввода до крайней камеры в блоке):

ρп – плотность пара, кг/м3 (в зависимости от давления пара определяется по табл.2.9(1)); υп – скорость движения пара, принимается для магистралей 50÷80 м/с.

2. Диаметр паропровода к калориферу камеры, м,

Ркам– расход пара на сушку для зимних условий, кг/ч; υп =25÷40 м/с.

3. Диаметр кондисационого трубопровода от калорифера камеры, м

ρк – плотность конденсата, кг/м3 (выбирается в зависимости от давления в трубопроводе, табл.2.9(1)); υк – скорость конденсата, м/с (принимается от 0,5 до 1 м/с).

4. Диаметр конденсационной магистрали, м

где  - количество камер в цехе

- принимается 11,5 м/с

Рассчитанные значения диаметров труб сравниваются со стандартными диаметрами (условным проходом) и принимаются ближайшие большие значения по ГОСТ3262-75 «Трубы стальные водогазопроводные» (условный проход, мм: 6,8,10,15,20,25,32,40,50,65,80,90,100,125,150).

Пример: труба 15×2,8 ГОСТ 3262-75 (так обозначается труба обыкновенная, не оцинкованная, с условным проходом 15 мм, толщиной стенки 2,8 мм, без резьбы и муфты).

2.11. Выбор конденсатоотводчиков.

В лесосушильных камерах для удаления конденсата из калорифера до последнего времени преимущественно использовались гидростатические конденсатоотводчики. Сейчас они заменяются более компактными и надежными в работе термодинамическими конденсатоотводчиками.

Выбор их производится по коэффициенту пропускной способности kυ , кг/ч.

Ркам.- расход пара на сушку в зимних условиях, равный расходу горячего конденсата, кг/ч; Δр- перепад давления в конденсатоотводчике, МПа; ρк- плотность конденсата, кг/м3 ; Сг- коэффициент, учитывающий снижение пропускной способности конденсатоотводчика при удалении горячего конденсата по сравнению с холодным; при Δр≤ 0,2 МПа Сг= 0,29;

Δр>0,2 МПа Сг= 0,25.

Перепад давления в конденсатоотводчике

Δр= р12

р1- абсолютное давление пароводяной смеси перед конденсатоотводчиком, МПа (  р1=0,95р, где р- абсолютное давление пара перед калорифером, т.е. на коллекторе камеры, обычно задается ); р2- абсолютное давление конденсата после конденсатоотводчика, МПа (давление в конденсационной магистрали, принимается от 0,1 до 0,2 МПа ).

Δр=  0,95*4 - 1=2,8 бар

Δр>2 бар Сг= 0,25

  1. АЭРОДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ КАМЕР.

Современные лесосушильные камеры проектируются и строятся только с принудительной циркуляцией агента сушки, осуществляемой центробежными или осевыми вентиляторами. Конечной целью аэродинамического расчета является выбор типа и номера вентилятора, а также определение теоретической мощности вентилятора и установленной мощности электродвигателя вентиляторной установки.

В лесосушильных камерах широко применяются центробежные вентиляторы среднего давления типа Ц4-70, осевые вентиляторы типа У, УК-2М, В, ВОК.

3.1. Методика расчета потребного напора вентилятора.

Полный набор вентилятора Нв Па, складывается из статического hст и динамического hд напоров.

Нв = hст + hд .

Центробежный и осевой вентилятор с приводом и системой подключенных к нему воздуховодов принято называть вентиляторной установкой.

Вентиляторная установка может иметь не замкнутую (работающую на выхлоп) или замкнутую систему воздуховодов.

Во всех камерах, кроме эжекционных, вентиляторные установки имеют замкнутую систему воздуховодов.

В замкнутой системе величину hд можно не учитывать. В этом случае вентилятор приводит в движение всю массу агента сушки в системе только при пуске. В дальнейшем необходим только статический напор    hст , т.е. напор на преодоление всех сопротивлений в системе циркуляции  (  Нв = hст ).

Статистический напор, Па определяется по формуле:

ρ- плотность агента сушки, кг/м3; υ- скорость циркуляции агента сушки на участках системы, м/с; l- длина участка ( канала ), м; dэк- эквивалентный диаметр, м; ξ- коэффициент трения о стенки каналов и воздуховодов;ζ- коэффициент местных потерь ( сопротивлений ).

Первое слагаемое по формуле представляет сумму сопротивлений на трение на всех прямых участках сети, второе- сумму местных сопротивлений на всем пути циркуляции.

В замкнутых системах циркуляции сумма местных сопротивлений- основная величина.

Эквивалентный диаметр, м:

f- площадь сечения канала в плоскости, перпендикулярный потоку агента сушки, м2; u- периметр канала в той же плоскости, м.

Для лесосушильных камер, где сопротивление трению играет малую роль в общей величине напора, коэффициент трения можно принимать постоянным: для металлических каналов - 0,016; оштукатуренных каналов -0,03.

Однако не учитывать потери давления за счет трения в каналах нельзя, особенно в камерах непрерывного действия, имеющих значительную длину каналов.

К местным сопротивлениям потока агента сушки относятся сопротивления экранов, входные патрубки осевых и центробежных вентиляторов, повороты, вход в штабель и выход из него, заслонки, шиберы и т.д.

Значения коэффициентов местных сопротивлений ζ даются в справочной, учебной и методической литературе (1).

3.2. Составление аэродинамической схемы камеры.

Составляется и вычерчивается развернутая схема циркуляционной системы камеры с последовательной нумерацией всех ее участков.

Симметричные участки в расчетах объединяются.

Участки циркуляции агента сушки в камере Валмет.

Номер участка

Наименование участка

1

Вентилятор

2

Биметаллический калорифер

3

Прямой канал

4,5,6,7

Повороты под углом 900

8

Вход в штабель ( внезапное сужение)

9

Выход из штабеля ( внезапное расширение)

10,11,12,13

Штабели

14,15

Боковые каналы

3.2.1. Определение скорости циркуляции агента сушки на каждом участке.

Для определения сопротивления каждого участка Δhст подсчитывается скорость циркуляции агента сушки на каждом участке υi , м/с

fi- площадь поперечного сечения канала в плоскости, перпендикулярной потоку агента сушки на соответствующем участке, м3 ( площадь для прохода агента сушки).

Для определения υi , м/с надо знать Fi.

Участок 1 : Вентилятор.

Dв- диаметр ротора вентилятора, м; nв- число вентиляторов в камере.

Участок 2: Биметаллический калорифер.

f2=1,56*10,92 м2 

Участок 3: Верхний циркуляционный канал.

f3= H1L     м2,

H1- высота циркуляционного канала, м; L- внутренний размер камеры по длине, м.

f3=10*1,028= 10,28 м2

Участок 4,5,6,7: Поворот под углом 900С.

                                    f4= f5= f6= f7= f14= f15=12,87

                                    f4= f5= f6= f7=(Lкам-Lшткам=12,87 м2

Участок 8: Вход в штабель ( внезапное сужение ).

                                    f8= Fж.сеч.шт.=10,075 м2

Участок 9: Выход из штабеля ( внезапное расширение ).

                                    f9= Fж.сеч.шт.=10,075 м2

Участок 10,11,12,13: Штабели.

                                    f10= f11= f12= f13= Fж.сеч.шт.=10,075 м2

Участок 14,15: Боковые каналы.

                                     f14= f15=b*Н=1,86*6,92=12,87 м2

Подсчёт скорости циркуляции υi на каждом участке рекомендуется выполнять по таблице.

Номера участков

1

2

3

4;5;6;7

8

9

10;11;12;13

14;15

fi2

2,355

10,92

10,28

12,87

10,075

10,075

10,075

12,87

υi, м/с

14.2

3.1

3.25

2.6

3.32

3.32

3.32

2.6

3.2.2. Выбор коэффициента местных сопротивлений.

Для выбора коэффициентов местных сопротивлений см. табл. 3.6; 3.7; 3.8; 3.9; 3.10; 3.11; 3.12.

Коэффициент местного сопротивления агенту сушки на входе в вентилятор ζвх (из-за перегородок, т.е экранов, в которых монтируются осевые вентиляторы) принимают: ζвх=0,5.

Сопротивление калорифера Δhк определяется из таблиц 3.11;3.12.

3.2.3. Определение сопротивлений движению агента сушки на каждом участке, Па.

Участок 1 : Вентилятор (вход в вентилятор).

 ( υвх=21,5 м/с; ζвх=0,5)

Участок 2: Верхний циркуляционный канал.

 

ξ – коэффициент трения, принимаем 0,016; l – длина участка (l=20 м);             u – периметр канала.

u=2L+2H1 =2*6,92+2*1,7=17,24 м

Участок 3: Биметаллический калорифер.

ρυк =0,8*1,88=1,5 кг/(м2/с)

по справочным данным для калорифера из биметаллических труб диаметром 56 мм, одного ряда при шаге: 100мм Δhк=3,8 Па

Δh3=2Па

Участок 4,5,6,7: Поворот под углом 900С.

ζпов =1,1

Участок 8: Вход в штабель ( внезапное сужение ).

ξсуж=0.18 (табл.3.8 (1))

Участок 9: Выход из штабеля, ζрасш=0,25

Участок 10,11,12,13: Штабели.

ζгаб=11,5 для S=25 мм

Участок 14,15: Боковые каналы.

3.3.1. Выбор вентилятора.

Вентилятор выбирается по производительности Vв, м3/с, и напору (давлению) Нв,Па,

Vв= Vц / n

n– число вентиляторов в камере

Vв= 19,285*3=16,9 Па

Нхар= Нв*(1,2 / ρ )

Нхар= 142,1*(1,2 / 0,8 )=243,15 Па

Безразмерная производительность V и безразмерный напор Н:

Dв – диаметр ротора вентилятора, м; nв – частота вращения ротора вентилятора, мин-1 .

На рис. 3.9 представлены безразмерные и групповые характеристики, с помощью которых производится выбор вентилятора некоторых типов. Выбирается вентилятор с наибольшим КПД.

Осевой вентилятор типа У-12: реверсивный.

Коэффициент полезного действия вентилятора, ηв=0,50

3.3.2. Определение мощности и выбор вентилятора.

Максимальная теоретическая мощность вентилятора Nв, кВт, определяется в зависимости от его напора Нхар, Па, производительности Vв, м3 /с , и КПД:

мощность электродвигателя для привода вентилятора определяется по формуле, кВт

3.4 Определение мощности и выбор электродвигателя

Асинхронный электродвигатель серии 4А(по ГОСТ19523-81):

4А132М8У3.

N=750 мин-1; N=5,5 кВт; Масса=42 кг.

Список литературы.

1). С.И. Акишенков, В.И. Корнеев. «Проектирование лесосушильных камер и цехов». Учебное пособие.

2). П.С. Серговский, А.И. Рассев. «Гидротермическая обработка и консервирование древесины».

3). Справочник по сушке древесины.(Под редакцией: канд. Техн. Наук Е.С. Богданова.).


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

63942. Онлайн түрдө дисктерди сатуу жана фильмдерди көрүү веб-сайты 4.28 MB
  Долбоор сайт болгондуктан жана жогоруда айтылып кеткен баардык касиеттерин жогорку сапатта ишке ашырыш үчүн PHP – тилинде жазылды. Иштетилип чыгып жаткан учурда ар кандай технологиялар колдонулду. Алар жөнүндө маалымат дагы айтылат.
63943. Улучшение организации производства работ на ООО «Тугай Агро» 5.71 MB
  Важнейшей задачей лесного хозяйства является повышение надежности и улучшения эксплуатации лесозаготовительной техники. Благодаря конструктивному совершенствованию лесосечных, лесотранспортных машин и нижескладского оборудования...
63944. Технологія приготування виробів із дріжджового безопарного тіста 388.66 KB
  Організація робочого місця під час приготування виробів із дріжджового безопарного тіста. Охорона праці в кондитерському цеху правила санітарії та гігієни при приготуванні виробів із дріжджового безопарного тіста.
63945. Шешім қабылдау - басқарудың басты функциясы 339.5 KB
  Қазіргі менеджментке қатысты көтеріліп отырған мәселелер ауқымы алуан түрлілігімен және көп қырлылығымен ерекшеленеді. Алайда осы уақытқа дейін Қазақстан экономикасының ерекшелігін ескеретін менеджмент әдісі бізде толық зерттелмей келеді.
63946. Экологические технологии в сфере гостеприимства 223.38 KB
  Цель ВКР: изучить и проанализировать экологические проблемы, связанные с развитие туристской отрасли и сферы гостеприимства. Для достижения цели были поставлены следующие задачи: проанализировать имеющийся рекреационный потенциал Тюменской области...
63948. БУХГАЛТЕРСКИЙ УЧЕТ РАСХОДОВ И КАЛЬКУЛИРОВАНИЯ СЕБЕСТОИМОСТИ ПРОДУКЦИИ (РАБОТ, УСЛУГ) НА ПРЕДПРИЯТИИ ООО «ТОННЕЛЬНЫЙ ОТРЯД № 18» 731.5 KB
  Основной целью написания дипломной работы является исследование теоретических и практических аспектов учета расходов на выполнение строительных работ и методов калькулирования себестоимости. Для реализации поставленной цели следует решить следующие задачи: изучить сущность себестоимости и классификацию расходов...
63949. Производство пестицида в форме водно-диспергируемых гранул 458.75 KB
  Цель работы: разработка технологического процесса; составление материального баланса; выбор основного и вспомогательного оборудования; технологический расчет аппаратов; разработка автоматического и аналитического контроля производства; охрана окружающей среды и техника безопасности...
63950. Особливості мотиваційної сфери підлітків 744.59 KB
  Особливості цілепокладання і образу мети в підлітковому віці. Дослідження індивідуального образу мети за допомогою методики Карта казкової країни Зінкевич Євстігнєєвої. Мета цієї роботи: Виявити особливості мотиваційної сфери підлітків і їх індивідуальний образ мети.