Расчёт и проектирование лесосушильных камер

КамераAA.dwg

Схема сушильной камеры
Засыпка керамзитовая
Каналы вентиляционные
Система для увлажнения воздуха
Общий вид сушильной камеры
Схема установки калориферов

Камераф.dwg

Схема сушильной камеры
Засыпка керамзитовая
Каналы вентиляционные
Схема монтажа калориферов
Система для увлажнения воздуха
Привоз пиломатериалов
Формирование штабеля
Схема сушильного цеха
Вывоз пиломатериалов
План сушильного цеха

ГТО Андрей Т.docx

Установление габаритных размеров сушильного пакета (штабеля) и основных размеров камеры.
Поскольку для транспортировки сушильных пакетов планируется применение электрической тали принимаем ширину пакета в=1.8 м. высота пакета учитывая безопасность и удобство работы при ручном формировании h=1.3 м. длина пакета определяется длиной высушиваемого пиломатериала 1=6 м. Штабель можно формировать из двух пакетов по ширине и двух по длине что удовлетворяет условию устойчивости штабеля (его высота не должна более чем в 15 раза превышать ширину).
Высота штабеля Н складывается из высоты двух пакетов 2h и одной межпакетной прокладки толщиной S = 01 ми будет равна
Н = 1.3*2+0.1= 2.7м.
Высота сушильного пространства камеры должна превышать высоту штабеля на величину технологического зазора который равен 01 м и основы под штабель hm = 03 м.
Нсп =2.7+01+03 = 3.1м.
Высота камеры Нк (внутренний размер) ориентировочно равна сумме высот сушильного пространства и циркуляционного канала hLI (предварительно принимаем кц = 10 м). следовательно
Ширина камеры Вк (внутренний размер) складывается из ширины штабеля и ширины двух боковых циркуляционных каналов вбок. Принимаем вбок = 0.6 м.
Ширина камеры Вк = В+2вбок = 1.8+1.2= 3.0м.
Длина камеры LK = L+0.3 =6+0.3 = 6.3 м.
Высота дверного проёма Ндв = Н+03+01 =2.7+03+01 = 3.1 м.
Ширина дверного проёма Вдв = В+01*2 = 1.8+0.2= 2.0 м.
Основные размеры камеры
Технологический расчёт сушильного цеха.
Технологический расчёт проводится с целью установления числа сушильных камер которое требуется для выполнения заданной программы и определения программы цеха (участка) в условном материале а так же для уточнения габаритных размеров камеры.
В расчётах принимаем скорость циркуляции сушильного агента в штабеле равную wцир =1.0 мс толщину прокладок 25 мм а высоту штабеля - по высоте сушильных пакетов - 2.7 м.
Спецификация подлежащих сушке пиломатериалов в соответствии с заданием на проектирование содержит различные породы и типоразмеры продолжительность сушки которых будет различна. Требуемое число камер можно рассчитать по фактическому объёму подлежащих сушке пиломатериалов и по условному. Оба метода дают одинаковый результат.
Расчет по условному материалу.
)В соответствии с назначением материала выбираем II категорию качества и конечную влажность WK=8%.
)Рассчитывается вместимость камеры. Коэффициенты заполнения штабеля определяются по рекомендациям.
Е = B*H*L* Ш* В * Д *Ку*m =18*27*6*091*0615*1*093*10= 1518м3
В Н L - ширина высота и длина штабеля(пакета);
ш . в. д. _ коэффициенты заполнения штабеля( пакета) по ширине высоте и длине;
К у- коэффициент учитывающий усушку (для пиломатериалов равен 093); рв = S(S+Snp) = 40(40+25) = 0615
)Рассчитывается продолжительность сушки и сушильного цикла. Она складывается из продолжительности сушки и времени погрузочно-разгрузочных работ которое в среднем равно 01 суток.
т = Тсуш + Тпр= 43+01 = 44 сут.
)Рассчитывается годовая производительность сушильной камеры.
) П = 335*Ет = 335* 151844=115575 м3год.
Расчет для пиломатериалов из сосны толщиной 25мм.
)Еy = 18*27*6*091*056*1*093*1=1382 м3
в = S(S+Snp) = 25(25+25) = 05
)П =335*138261 = 75897 м3год.
)Рассчитываются коэффициенты перевода фактического объёма материала в условный.
)Пересчитывается объём фактических пиломатериалов в условный.
Уi = Фi *К =1500* 087=1305 м3год.
)Рассчитывается требуемое число n камер для выполнения заданной программы.
n = УiПу =1305115575 = 113
Расчет для пиломатериалов из сосны толщиной 40 мм.
Е= 18*27*6*091*0615*1*093*10 = 1518 м3
в = 40(40+25) = 0615
)П = 335*158163 =841 м3год.
)К = (1581*63)(44* 1581) = 143
)Уi = 700* 143 = 1002 м3год.
)n= 1002115575 = 087
Расчет для пиломатериалов из берёзы толщиной 25 мм.
Е= 18*27*6*091* 05*1*093*10= 123 м3
П = 335*12358 = 7104 м3год.
К = (1518*58)(44* 123) = 163
Уi = 1000 * 163 = 1630 м3год.
Расчет для пиломатериалов из берёза толщиной 40 мм.
Е = 18*27*6*091*056*1*093*10 = 138 м3
П = 335*13872 = 642 м3год.
К = (1518*72)(44* 138) =18
Уi =800* 18 = 1440 м3год.
n= 14401155.75 = 1.25
Общее числа камер цеха равно
n = 113+087+14+125 = 465 = 5 таблица1
Характеристика материала
Продолжительность цикла сушки
Продолжение таблицы 1
Коэффициенты заполнения штабеля
Коэф. учитыв. усушку
Коэф. перевода факт. объёма в условный
Фактический объём м3
Транспортные средства сушильных цехов
В сушильных цехах до последнего времени широко применялся рельсовый транспорт . все переместительные операции осуществлялись на рельсовых транспортных тележках с использованием как общезаводского (краны тали лебедки) так и специальные оборудования: траверсных тележек погрузочных лифтов штабельноформирующих машин и другого оборудования. Такой вид транспорта позволяет рационально организовать транспортный поток особенно когда площадь производственных помещений ограничена. Его недостатком является большой расход металла на рельсовые пути и транспортные тележки высокая стоимость специального оборудования которое изготавливается в ограниченных объемах и по заказу.
Система безрельсового транспорта базирующаяся на использовании автопогрузчика имеет большие преимущества перед рельсовым транспортом. Эта система полностью лишена выше указанных недостатков. Ее достоинством является существенное снижение числа транспортных операций. Сушильный пакет может формироваться непосредственно на сортировочной площадке лесопильного цеха а разбираться уже в цехе обработки сушильного материала или на складе готовой продукции. Отпадает необходимость в следующих операциях: формирование плотного пакета на сортировочной площадке его разборки в сушильном цехе и формирование штабеля (пакета) расформирование сухого штабеля (пакета) сборка плотного пакета пиломатериалов.
Производственные участки бытовые и вспомогательные помещения сушильного цеха и их примерное соотношение их площадей
Производственный участок или помещение
Процент от общей площади цеха %
Склад сырых пиломатериалов
Участок формирования сушильных штабелей или пакетов
Участок расформирования сухих штабелей или пакетов
Склад сухих материалов
Лаборатория (15 18 м2)
Бытовые помещения (площадь определяется нормативами в зависимости от числа работающих)
Все камеры периодического действия с продольной загрузкой имеют рельсовый транспорт.
Сушильный цех имеет следующие производственные участки:
блок сушильных камер с коридором управления;
участок формирования сушильных пакетов или штабелей;
склад сырых пиломатериалов;
участок разборки пакетов и хранения сухого материала.
Кроме того в состав цеха входит лаборатория и служебно-бытовые помещения.
(план сушильного цеха представлен в приложении 1).
Склад сырых пшоматериалов предназначен для создания запаса сформированных пакетов или штабелей который обеспечивает ритмичную загрузку камер.
Участок для формирования целого штабеля располагается в сушильном цехе. Участок для формирования сушильных пакетов может находиться как на сортировочной площадке лесопильного цеха (что наиболее рационально) так и под навесом на площадке перед сушильням цехом или непосредственно в сушильном цехе. Его площадь зависит от числа рабочих мест которое в свою
очередь определяется производительностью сушильного цеха. Участок формирования штабелей включает в себя место размещения плотного пакета сырых пиломатериалов площадку где формируется штабель или пакет и место для контейнера с прокладками. Необходимо предусмотреть площади обеспечивающие подъезд транспортных средств к этому участку.
Сушильные камеры размещаются блоками. В непосредственной близости от них должен находиться коридор управления. Его обычно располагают вдоль заднего фронта камер периодического действия. Коридор управления должен иметь дневное освещение.
Склад сухих пиломатериалов служит для хранения после сушки. Помещение склада должно быть отделено от других участков сушильного цеха и быть отапливаемым. Состояние воздуха на складе должно быть равновесно заданной конечной влажности пиломатериалов. Для этого склад должен иметь системы приточно-вытяжной вентиляции или кондиционирования.
Лабораторию обычно располагают рядом с коридором управления и ближе к участку формирования штабелей или пакетов для облегчения выполнения контрольных операций по определению влажности пиломатериалов.
Служебно-бытовые помещения удобно располагать в одном блоке. Их площадь определяется количеством работающих требованиями санитарных норм и правилами проектирования деревообрабатывающих предприятий.
Планировка сушильного цеха оснащена камерами периодического действия с продольной загрузкой. Сырые пиломатериалы в плотных пакетах подают в цех по рельсовому пути 3 на транспортной тележке в зону действия электротали. Пакет 4 формируют в ручную. Готовый сушильный пакет при помощи электротали устанавливают на транспортную тележку перед фронтом камеры подлежащей загрузке. Штабель собирают устанавливая на первый пакет еще один.
Предварительно сформированные пакеты хранятся на свободных местах в зоне действия электротали. Загрузка штабелей в камеры и их разгрузка производиться при помощи лебедки 5 и системы блоков 6. Высушенные пакеты далее подают на место формирования плотных пакетов 8 с последующей их транспортировкой в цех дальнейшей обработки или сразу без их обработки в тот же цех.
Лебедка - это подъемно - транспортный механизм состоящий из барабана с канатом редуктора с электродвигателем и тормоза. В сушильных цехах лебедки используются для тяговых операций. Они стационарно устанавливаются либо на траверсной тележке либо на площадке перед фронтом выгрузки сушильных штабелей.
Таль электрическая (электроталь) представляет собой компактный грузоподъемный механизм включающий электродвигатель малогабаритный редуктор (цилиндрический или планетарный) грузовой барабан с канатом и крюковой подвеской тормоз и пульт управления.
Таль перемещается по подвесному монорельсовому пути в качестве которого используются двутавровые балки № 24М 36М (ГОСТ 19425). Этот путь может быть как прямолинейным так и криволинейным. Таль может
являться составной частью крана. Управление талью осуществляется как правило посредством кнопочного пульта управления. Тали оборудованы электродвигателями и аппаратурой защищенного или открытого исполнения. Они могут работать в помещениях или под навесом при температуре окружающей среды от -20°С до +40°С. Не допускается эксплуатация талей во взрывоопасной и пожароопасной средах если это не отражено в их технической документации.
Расчет сменной производительности электротали производится по выражению:
где Тс - продолжительность рабочей смены;
Е - вместимость перемещенного пакета;
к - коэффициент использования рабочего времени (08.. .09);
Продолжительность одного транспортного цикла:
где 11 - длина пути электротали по монорельсу на холостом или рабочем ходу(расчет ведется по длине монорельса в соответствии с планировкой цеха)м;
- скорость движения электротали по монорельсу ммин;
- высота подъема пакета м;
— скорость подъема крюка электротали ммин;
Технические характеристики тали электрической
Скорость подъема ммин
Скорость движения по монорельсу ммин
Радиус закругленияmin м
П = 8-226- 08043 = 34 мсмену
Краны. На деревообрабатывающих предприятиях получили распространение опорные мостовые однобалочные краны с электроталями. Они используются для выполнения подъемно-транспортных и погрузочно- разгрузочных работ в сушильных и деревообрабатывающих цехах и на складах
Кран состоит их главной балки на концах которой закреплены тележки. С их помощью эта балка перемещается вдоль цеха или склада на рельсах. Рельсы монтируются на опорах такой высоты которая позволяла бы поднимать груз на заданную величину. На главной балке устанавливается электроталь.
Управление краном осуществляется как правило с пола. Такой кран обычно называют кран-балкой (возможна поставка крана с управлением из кабины. Скорость передвижения опорных кранов - 04 10 мсек (20-60 м мин). При установке частотного преобразователя эту скорость можно изменять осуществляя плавный разгон и торможение крана.
При этом значительно экономится ресурс мотор - редукторов крана уменьшается износ путей и в конечном итоге экономятся денежные средства.
Опорные краны выпускаются с высотой подъема 6 18 м.
Краны эксплуатируются при температуре окружающего воздуха от -20 до +40°С.
Скорость подъема груза и перемещение талей соответствуют технической характеристике применяемой тали.
Автопогрузчик представляет собой как правило четырехколесное самоходное транспортное средство. При работе в тесных помещениях и небольшой до 15 т грузоподъемности используются трехколесные автопогрузчики. На его шасси крепятся следующие основные узлы и агрегаты: дизельный или газбензиновый двигатель внутреннего сгорания гидродинамическая или механическая передача передающая движение от двигателя к ведущему мосту; управляемый задний мост; грузоподъемная мачта и кабина для водителя где находятся органы управления.
По экономическим причинам автопогрузчики находят наиболее широкое применение на различных предприятиях. При этом предпочтение отдается газбензиновым погрузчикам которые в отличие от дизельных можно эксплуатировать в помещениях без установки катализаторов. К тому же газбензиновый погрузчик менее шумный чем дизельный погрузчик.
Основным подъемным устройством погрузчика любого типа являются вилы смонтированные на грузоподъемной мачте. Обычно длина вил зависит от типа транспортируемого груза и колеблется в диапазоне от 730 до 1400 мм. Наиболее распространены вилы длиной 1100 1200 мм. На месте вил могут быть установлены другие сменные приспособления: сталкиватели ковши каретки смещения и другие устройства.
Грузоподъемность вилочных погрузчиков зависит от типа и высоты мачты массы и габаритов поднимаемого груза. Для работы погрузчиков полы или открытые площадки должны иметь твердое и гладкое покрытие (асфальт или бетон).
Автопогрузчики эксплуатируются при температуре окружающего воздуха от -25 до +35°С.
Угол наклона мачты впередназад(%)
Высота мачта сложена мм
Стандартная высота подъема вил мм
Высота мачта раздвинута мм
Длина погрузчика до спинки вил мм
Ширина погрузчика мм
Внешний радиус поворота мм
Скорость хода сбез груза мс
Скорость подъема каретки сбез груза мс
Скорость опускания каретки сбез груза мс
Номинальная мощность кВт
Производительность рассчитывается по выражению:
где тц - продолжительность транспортного цикла погрузчика.
- скорость движения погрузчика кмч и составляет 5 кмч;
П = 8-226-08075 = 19 м3смену
Технологический расчет транспортного оборудования. Расчет проводится с целью определения требуемого количества подъемно-транспортного оборудования обеспечивающего ритмичную бесперебойную работу сушильного цеха.
Для большинства деревообрабатывающих предприятий пиломатериалы на сушку поступают из лесопильного цеха. Фактический объем транспортируемых сырых пиломатериалов Фр может быть равен производительности лесопильного цеха Плп или определятся техническим заданием на проектирование сушильного цеха.
Для предприятия которое получает сырые пиломатериалы из другого места необходимо учитывать неравномерность поставки. В таком случае объем грузопотока Фр на склады сырых пиломатериалов или их атмосферной сушки необходимо корректировать путем введения коэффициента неравномерности поставки величина которого варьируется от 06 до 09.
где Фп - объем годовой поставки сырых пиломатериалов
Фр = 395008 = 49375 мгод
Последующие транспортные операции рассчитываются из условия Фр = Фп поскольку на следующие технологические операции уже осуществляется ритмичная поставка.
Потребное количество единиц транспортного оборудования в смену рассчитывается по выражению:
где Т- число дней работы оборудования в году; с учетом праздничных и выходных дней; число рабочих дней равно 260;
шс - число рабочих смен;
к - коэффициент неравности грузопотока (06.. .09);
П - сменная производительность транспортного или грузоподъемного оборудования.
П = 34+34+19 = 8319 м3смену
n=4937.5(260*1*0.8*83)=0.3
Тепловой расчёт сушильной камеры.
Целью теплового расчета является: определение затрат теплоты на сушку пиломатериалов выбор типа и расчет нагревательных устройств расчет системы воздухообмена определение расхода теплоносителя топлива и параметров системы трубопроводов.
) Выбор расчётного материала.
В соответствии с техническим заданием на проектирование сушке подлежит четыре размерно-породных группы пиломатериалов. Мощность теплового оборудования установленного в камере должна обеспечивать выполнение режимных параметров сушки всех пиломатериалов этих групп.
В качестве расчетного материала выбираем такой сушка которого требует максимальной тепловой мощности калориферов по сравнению с остальными пиломатериалами. Таким является самый быстросохнущий материал из имеющихся в спецификации а именно сосновые пиломатериалы толщиной 25 мм.
) Расчетные параметры сушильного агента.
Величины этих параметров устанавливаются по данным I и II ступени режима сушки расчетного материала. Режим его сушки находится в соответствующей таблице режимов.
Все расчеты в дальнейшем ведём по параметрам II ступени режима. Параметры I ступени используем в расчетах затрат тепла на компенсацию тепловых потерь при определении толщины теплоизоляционного слоя ограждения.
d1= 622* ф 1*рн1(ра - ф 1 * рн1) = 622*061*386(100-061*386) = 192 гкг Давление насыщения водяного пара при t1 = 75°С —рн1 = 386кПа
ра- атмосферное давление воздуха (100 кПа).
I1 = t1+ 0001d1*(l93t1+2490) = 75+0001*192*(193*75+2490) = 581 кДжкг
р1 = =348-132*(192*(622+192))273+75=09 кгм3
vnp= 462*(273+t1)*(622+d1)*10-6 = 462*(273+75)*(622+192)*10-6 = 131 м3кг.
)Выбор параметров наружного воздуха.
Параметры наружного воздуха требуются при определении расходов тепла на сушку для расчета системы воздухообмена в техноэкономических расчетах. При их выборе необходимо учитывать географическое расположение строительства предприятия и времена года. Эти параметры выбираем по климатическим таблицам.
По зимним условиям рассчитываем тепловую мощность калориферов и в частности расходы тепла на нагревание древесины на испарение из неё влаги на компенсацию тепловых потерь через ограждения. Среднегодовые условия используем в техноэкономических расчетах а летние условия — при расчетах системы воздухообмена в частности размеров приточно-вытяжных каналов сушильной камеры.
Расчет ведём по условиям г. Уфа.
Параметры наружного воздуха
do = 622*072*3(100-072*3) = 1373 гкг
Давление насыщения водяного пара при to = 24°С —ро=3 кПа.
о = 24+0001*1373*(193*24+2490) = 588 кДжкг
ро= (348-132 [1373(622+1373)])(273+24) = 116 кгм3
Vпp0 = 462(273+24)*(622+1373)*10-6 = 0872 м3кг.
Среднегодовые условия:
do = 622*077*26(100-077*26) = 127 гкг
Давление насыщения водяного пара при to = 36°С — ро=067 кПа
Iо = 26+ 0001*127 *(193*26+2490) = 3429 кДжкг.
) Расчет количества испаряемой из материала влаги.
Масса воды Мм3 удаляемой из 1 м3 расчетного материала за весь цикл сушки при базисной плотности древесины сосны 400 кг :
Вместимость камеры Ер используя данные приведённые в таблице 1 для расчетного материала находим:
Ер = LВНmдшв = 6*27*18*1*10*091*056 = 1486м3
Расчетное количество испаряемой влаги Мр определяется по выражению
МР = Мс*х= 94*12= 1128*10-3 кгс
Коэффициент неравномерности скорости сушки при WK = 8% х = 12.
) Определение объёма и массы циркулирующего в штабеле и в камере
определение температурного перепада в штабеле.
Количество циркулирующего в штабеле сушильного агента должно обеспечивать относительно равномерное просыхание пиломатериалов по ширине штабеля. Это может быть достигнуто при некоторой относительно небольшой разницы температуры Δt на входе в штабель ti и выходе из него t2. Величина этого перепада зависит от ширины штабеля характеристики высушиваемого материала и в значительной степени от скорости циркуляции.
Расчет ведём в такой последовательности. Скорость циркуляции воздуха в штабеле предварительно установлена в технологическом расчете. Она равна= 15 мс. Далее определяем объём Vшт и массу Gшт циркулирующего воздуха в штабеле. Если его величина выходит за пределы допустимых значений то делаем корректировку скорости циркуляции и заново производим расчет количества циркулирующего воздуха.
Объём циркулирующего агента сушки в штабеле:
Vшт = 3600*m**Fжс = 3600*1*15*713 =38502 м3ч
где m — количество пакетов в плоскости перпендикулярной направлению потока агента сушки; m = 1.
Fжс — площадь живого сечения штабеля.
Fжс = Fraб *(1-в) = LH*(1-(B) = 6*27(1-056) = 713 м2
где Fраб — площадь габаритного сечения штабеля в плоскости перпендикулярной направлению воздушного потока.
Масса циркулирующего агента сушки
Giiit = Vшт vпрi = 38502131 =29391 кгч.
Удельная масса циркулирующего агента сушки
gшт=Giiit(3600*Mp)=29391(3600*1128*10-3)=723кг воздухакг влаги.
Влагосодержание агента сушки на выходе из штабеля
d2 = di+1000gшт = 192+1000723= 193 гкг.
Перепад температуры агента сушки в штабеле
Δtшт = d2-d104+000074*d1=193-19204+000074*192=1.84°С
Полученная величина Δtшт не превышает величину психрометрическои разности на первой ступени режима сушки т.е. находится в пределах допустимых значений. Корректировка скорости циркуляции не требуется.
Температура агента сушки на выходе из штабеля будет равна:
t2 = t1- Δtшт = 75-1.84= 73.16°С
Расчетный объём циркулирующего воздуха при коэффициента использования воздушного потока = 08
VР = Vшт = 3850208 = 48127 м3ч.
) Расчет системы воздухообмена
Система воздухообмена сушильной камеры обеспечивает удаление из неё воды испаренной из древесины и приток в камеру более сухого по отношению к находящемуся там воздуха. Для этого имеются приточные и вытяжные каналы. Они работают за счет разницы давлений создаваемой циркуляционными вентиляторами.
Проектируемая камера имеет реверсивную циркуляцию. Функции приточного и вытяжного каналов периодически меняются в зависимости от направления вращения вентиляторов. Приточный воздух при этом вынуждено поступает только из атмосферы. Для воздухообмена сушильной камеры наиболее тяжёлыми являются летние условия. Поэтому расчет приточного канала проводим по этим условиям.
Устанавливаем удельные массы go приточного и отработанного воздуха по отношению к 1кг испаряемой влаги
g=1000d2-d0= 1000(193-1373)=558кгкг
Определяем массу приточного и отработанного воздуха
Go =3600*go*Mp = 3600*558*1128*10-3 = 226 кгч.
Рассчитываем объёмы отработанного и приточного воздуха
Vотр = Go*Vпp1 = 226*131 = 296м3ч
Vпp = G0*Vпp0= 226*0872 = 197 м3ч
Площадь поперечного сечения канала определяем для наибольшего объёма поскольку функции каналов изменяются при реверсировании циркуляции.
Fотр=2963600*4=0021 m2
Скорость движения отработанного воздуха в канале принимаем кан = 4 мс Выбираем прямоугольные каналы. Поскольку каналы имеют регулирующие клапаны то размер каналов устанавливаем по размеру клапанов. Выбираем алюминиевые клапаны
АВК -300x150 (максимальный размер) фирмы «АРКТИКА» с исполнительным механизмом DAN2N.
Из конструктивных соображений следует установить каналы сечением 300x150мм площадью 0045 м2. уменьшенный размер площади поперечного сечения не отразится негативно на их работоспособности.
) Определение расхода тепловой энергии на сушку
Расход тепловой энергии на сушку включает затраты тепла на прогрев древесины испарение из неё влаги и компенсацию тепловых потерь через ограждения камеры.
Все последующие расчеты расхода тепла проводят отдельно для зимних условий и среднегодовых условий.
Расход тепла на прогрев древесины.
Расход тепла на прогрев 1 м древесины QпpM3 кДж м для зимних условий рассчитываем по формуле:
В этой формуле: плотность древесины при Wh = 80% р = 640кг м3;
tм — температура до которой прогревается в камере древесина; она равна температуре смоченного термометра на I ступени режима сушки tM = 65°С; теплота плавления льда гот = 335 кДжкг; количество связанной незамёрзшей влаги содержащейся в древесине
Wг.ж. = 30+0772*to+00082t2o = 30-0772*31+00082*312 = 14%
Величины удельной теплоёмкости С(-) и С(+) находим в зависимости от начальной влажности Wh = 80% и расчётной температуры tp. В свою очередь для
С(-) — tP = to2 = -312 = -15.5°С
для С(+) — tP = W2 = 652 = 325 °С;
С(-) = 21 кДж(кг °С);
С(+) = 309 кДж(кг °С).
Qпрм33 = 640*[21*31+309*65]+400*[(80-14)100]*335 = 258648 кДжм3
Расход тепла на прогрев древесины для среднегодовых условий (to>0)
Qпрм3cp = p*C(+)(tм-to) = 640*309*(65-26)= 123402кДжм3
Удельную теплоёмкость определяем при расчётной температуре
tP = (tм+to)2 = (65+26)2 = 338°С и влажности Wh =80%
С(+) = 309 кДж(кг °С)
Удельный расход тепла при прогреве древесины кДжкг в расчете на 1 кг испаряемой влаги для зимних и среднегодовых условий определяем по формуле:
для зимних условий gпp.3 = Qпрм3 M1m3 =258648192 = 1347 кДжкг
ДЛЯ среднегодовых условий gпp.cp = Qпрм3cpMlм3 = 123402192=643 кДжкг.
Расход тепла на испарение влаги.
Удельный расход тепла на испарение влаги
qисп.3=(1000(I1-Io))(d2-do)-CBtM=(1000(581+31))(193-0)-419*65=2898 кДжкг
для среднегодовых условий:
qисп.cp=(1000(I2-Io))(d2-d0)-CBtM=(1000(581-139))(193-356)-419*65=2721 кДжкг
Теплосодержание отработанного воздуха удельная теплоёмкость воды равна
Св = 419 кДж(кг °С).
Тепловая мощность необходимая для испарения из материала влаги рассчитываем только для зимних условий.
Qисп = qисп.з * Мр = 2898*1128*10-3 = 3269 кВт.
Расчёт расхода тепла на компенсацию тепловых потерь
через ограждения камеры
Тепловая энергия затраченная на компенсацию тепловых потерь через ограждения камер равна сумме тепловых потерь через охлаждающиеся элементы ограждений камеры. Потери через боковые стены разделяющие смежные камеры не учитывают. В блоке по проекты умеем семь сушильных камер. Поэтому для расчета выбираем камеру находящуюся в середине блока. Охлаждающимися элементами ограждения являются торцовые стены двери пол и перекрытие камеры. Одна торцовая стена выходит в коридор управления (отапливаемое помещение) другая торцовая стена в отапливаемое помещение где осуществляется сборка и хранение сушильных пакетов. Перекрытие камеры через чердачное помещение граничит с атмосферой.
Суммарные потери тепла через ограждения Qoгp кВт камеры:
Qoгp = k*FiKi(ti-to)*10-3
где — FiКi площадь м и коэффициент теплопередачи Вт( м2град) 1-го
элемента ограждения;
t1 to — температура воздуха внутри и снаружи камеры около
к = 15 коэффициент учитывающий увеличение потерь тепла через ограждения за счет «тепловых мостов» увлажнения теплоизоляционных материалов влияния на тепловые коэффициенты материала ограждений повышенной температуры.
Коэффициент теплопередачи пола принимаем Кпол = 05Кст а площадь — равной произведению 2-х метровой полосы пола вдоль стены на её длину.
Для того чтобы исключить конденсацию на внутренней поверхности ограждений коэффициент теплопередачи ограждений Ку должен удовлетворять условию:
Ку ≥αвн (t1-tp)(t1-t0) = 149*(75-64)(75+18) = 17 Вт( м2 °С)
В этом расчете: коэффициент теплообмена на внутренней поверхности ограждения
αвн = 58+395*05 =78 Вт( м °С); температура агента сушки на I ступени режима
t температура точки росы агента сушки без большой погрешности можно принять tp = tM-1 = 65-1 = 64 °С; камера находиться в помещении поэтому температуру снаружи камеры принимаем для зимних условий — to = 18° С.
Расчетный коэффициент теплопередачи К=08 Ку =08*17 = 13 Вт(м2оС).
Стены камеры выкладываются из пенобетонных блоков плотностью 600 кгм3. На внутреннюю поверхность стен наносится цементная штукатурка толщиной 2 см с последующей их гидроизоляцией битумным лаком.
Камеры перекрывают железобетонными плитами толщиной 150 мм на которые наносят два слоя гидроизола и засыпают керамзитом. Внутреннюю поверхность перекрытия также покрывают битумным лаком.
Основу дверей составляют «сэндвич»-панели заполненные минераловатным теплоизоляционным материалом.
Пол камеры заливается бетоном с толщиной слоя 200 мм на песчаной подушке толщина которой 300 мм.
Коэффициент теплообмена равен: для наружных поверхностей ограждений выходящих в отапливаемые помещения при скорости движения воздуха вн =05 мс
αн.от = 58+39вн = 58+39*05 = 78 Вт(м2оС) для наружной поверхности перекрытия (скорость ветра принимаем 5 мс): ан = 712*0'78 = 25 Вт(м2оС)
Sct.p = 014*(113-178-1149) = 008013 м.
Такая толщина удовлетворяя условию отсутствия конденсации не соответствует требованиям прочности и устойчивости стены с точки зрения строительных норм. Для несущей стены из пенобетона плотностью 600 кгм высотой около 5 м её толщина должна быть не менее 400 мм.
При Sct = 04 м коэффициент теплопередачи будет равен
Кпол = 05*033 = 0165 Вт(м2оС)
При расчете толщины теплоизоляции двери («сэндвич»-панель) термическим сопротивлением металлических листов их облицовки также пренебрегаем. Коэффициент теплопроводности = 0052 Втм°С
Sпан.p = 0052(113-178-1149) = 0030 м
Из конструктивных соображений связанных с обеспечением формоустойчивости двери принимаем толщину панелей 100 мм.
При Sпан = 01м Кдв =(178+010030+1149)-1 = 0030 Вт(м2оС).
толщина плит перекрытия 015 м) SKep = 018(113-125-01169-1149) = 011 м.
Расчет тепловых потерь через ограждения камеры
Площадь ограждения F м2
Расчет потерь тепла при условиях
Пол смежный с торцовой стеной
Стена торцовая за вычетом дверей
Qorp.3 = 15*12741000 = 191 кВт Qorp.s - 15*12231000 = 183 кВт
Величину удельных затрат тепла qoгp кДжкг компенсирующих потери через ограждения рассчитывают по выражению:
зимние условия qorp.3 = Qorp.sMp = 1911128* 10-3= 169 кДжкг
среднегодовые условия qorp.cp = Qorp.cpMp = 1831128* 10-3= 162 кДжкг.0
Общий расход тепловой энергии на сушку пиломатериалов.
Удельный расход тепловой энергии на сушку пиломатериалов qcym кДжкг складывается из затрат тепла на прогрев древесины на испарение из неё влаги и компенсацию тепловых потерь через ограждения камеры (расчет ведём только для среднегодовых условий):
qсуш = (gпр.cр.+qиспр.cр+ qorp.cp)* 115= (643+2721+162)* 115 = 4055 кДжкг
где 115 — коэффициент характеризующий дополнительные неучтённые расходы тепла на кондиционирование на прогрев камеры транспортных средств оборудования и пр.
Расход тепла на сушку отнесённый к 1м высушенной древесины (расчет ведётся только для среднегодовых условий):
Qисп.м2 = qсуш*Mм33600 = 4055*1923600 = 216 кВтчм3.
) Подбор и расчет мощности калориферов.
Тепловая мощность калориферов Qкал кВт рассчитывается по выражению:
Qкал =( Qисп+ Qогр.з)* 115 = (3269+191)*115=398 кВт. В соответствии с заданием теплоносителем является горячая вода при tв = 95°С.калориферы устанавливаем в верхнем циркуляционном канале.
Для обеспечения равномерности нагрева циркулирующего воздуха они должны быть равномерно распределены по длине камеры. По таким признакам как малое аэродинамическое сопротивление и компактность наиболее подходящими являются калориферы базовой серии ТБЗ.
Учитывая длину камеры и высоту циркуляционного канала (70x10) принимаем к установке 3 калорифера марки ТБЗ-20.12.02УЗ. Его техническая характеристика дана в таблице 5. Таблица 5.
При монтаже калориферов установка дополнительных экранов ограничивающих движение циркулирующего в плоскости расположения калориферов воздуха не планируется. Поэтому приближенно за скорость сушильного агента во фронтальном сечении fфр калориферов принимается скорость в циркуляционном канале соц. Массовая скорость в этом канале:
(ρ)ц == =174 кг(м2с).
Коэффициент теплопередачи калорифера при скорости циркуляции греющей воды в калорифере вод = 05 мс
Расчетная поверхность нагрева калориферов:
Fкал = KF=1.3=4975м2
Требуемое количество калориферов в камере:
n = FкалF = 4975146 = 34=4
Окончательно принимаем для установки в камере 4 калорифера марки
) Теплоснабжение камеры и сушильного цеха.
Тепловая мощность сушильного цеха:
Nцex = 12Qкал*nк = 12*398*5 = 2388 кВт.
Рассчитываем диаметры трубопроводов. Первоначально рассчитываем расход воды проходящей через калориферы одной камеры:
Wk = вод*fв *n = 05*000163*4 = 000326 м3с.
Диаметры подводящей и отводящей труб коммутирующих калориферы в камере одинаковы. Диаметры этих труб при скорости движения воды 12 мс равен:
Dk= 1000 = 100071мм.
Ближайшее стандартное значение к расчетному диаметру равно 65 мм
(ГОСТ 10704-76). Трубы этого диаметра выходят из камеры в коридор управления. На подводящей трубе монтируется гидроклапан снабженный исполнительным механизмом для САР. На отводящей трубе устанавливается вентиль ручного управления. Предусмотрены вентили для слива воды из системы Dy = 50 мм.
Секундный расход воды в магистральных трубах при числе камер:
Wм = WK*nK = 000326 *5 = 00163 м3с
а часовой расход (для выбора циркуляционного насоса системы теплоснабжения) -
Wm.ч. = 3600*00163 = 5868 м3ч.
Диаметр магистральных труб подводящих (отводящих) воду к камерам:
Dm= 1000 =1000=93мм.
Полученный расчетом диаметр магистральной трубы округляем до величины
Аэродинамический расчет сушильной камеры.
Целью аэродинамического расчета является выбор типа и расчет основных параметров циркуляционного вентилятора а именно его марки номера производительности и развиваемого давления КПД а также мощности привода.
С учетом высоты циркуляционного канала равной 11 м и габаритных размеров вентиляторов возможна установка вентиляторов 063 и 071. Предварительно выбираем реверсивный вентилятор серии FTDA- REV- 071-6. При общей длине штабеля равной 60 м принимаем три вентилятора по длине камеры.
Объем циркулирующего в штабеле агента сушки составляет
Vp = 48127 м3ч а его плотность p1 = 09 кгм .
Производительность одного вентилятора составляет:
Vвен = VpЗ = 481273 = 16042 м3ч.
Основные характеристики вентилятора FTDA- REV- 063-6
Макс. производительно сть и давление
Температу ра среды °С
Для уточнения номера вентилятора и определения остальных его характеристик требуется рассчитать давление Рвен Па развиваемое вентилятором.
Камеры имеют замкнутое кольцо циркуляции. Это означает что давление Рвен Па создаваемое вентилятором определяется только аэродинамическим сопротивлением системы. Это сопротивление равно сумме сопротивлений прямолинейных участков каналов местных сопротивлений которыми являются штабеля калориферы изменения площадей поперечного сечения каналов изменение направления движения агента. Аэродинамическое сопротивление рассчитывается по формулам:
Составляем аэродинамическую схему кольца циркуляции сушильного агента к камере обозначаем участки местных сопротивлений. Далее рассчитываем аэродинамическое сопротивление АР на каждом участке. Расчеты сводим в таблицу 7.
Аэродинамическая схема камеры
Расчет давления развиваемого вентилятором
Наименование участка
Площадь сечения канала Fi м2
Площадь сечения канала Fi+i м2
Скорость воздуха в канале со мс
Коэффициент сопротивления
Сопротивление калориферов
Поворот потока на 90° в боковой канал
Сужение потока при повороте в боковой канал
Поворот потока на 90° к штабелю
Расширения потока перед штабелем
Сопротивление штабеля
Сужениепотока при входе из штабеля
Поворот потока на 90°при выходе из штабеля
Расширение потока при входе в циркуляц. канал
Поворот потока на 90° при выходе из циркуляц. канала
Fi+1 = 63*06 = 378 м2
Скорость воздуха в канале:
Сопротивление участка
Fi+1 = 63*06 = 393 м2
Fi+1 = 63*31*(1-в)=782 м2
Рассчитываем характеристическое давление вентилятора:
Поскольку характеристическое давление не превышает максимальное давление развиваемое выбранным вентилятором от окончательно выбираем вентилятор FTDA-REV-063-6.

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ЛЕСА.docx

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ЛЕСА
Факультет механической и химической технологии древесины
Кафедра сушки и защиты древесины
Специальность 250403 "Технология деревообработки
«Расчёт и проектирование лесосушильных камер»
Технологический расчёт 7
Аэродинамический расчёт 23
Список литературы 30
Сушкой называется процесс удаления влаги из материала путем её испарения или выпаривания. В технике иногда используются механические методы обезвоживания материалов но применительно к древесине они не имеют пока промышленного значения. Технологические цели сушки определяются изменениями физических и эксплуатационных свойств древесины при изменении ее влажности.
Влажность древесины идущей на изделия и сооружения для которых требуется стабильность размеров и формы деталей должна быть заранее снижена до величины соответствующей условиям эксплуатации изделий сами они должны предохраняться от повторного увлажнения.
Древесина с большим содержанием влаги подвержена загниванию в то время как сухая обладает большой стойкостью. При снижении влажности древесины уменьшается ее масса и одновременно повышается ее прочность. Наконец сухая древесина значительно лучше склеивается и отделываете чем сырая.
Таким образом к основным технологическим целям сушки древесины относятся:
- предупреждение формоизменяемости деталей;
- предохранение от загнивания;
- уменьшение массы изделия и повышение его прочностных качеств;
- улучшение качества склеивания и отделки древесины.
Сушка осуществляется в специальных сушильных устройствах.
Устройства для сушки и их классификация.
Сушильные устройства или сушилки в соответствии со способам сушки делятся на конвективные кондуктивные диэлектрические и радиационные. Наибольшее распространение получили конвективные сушилки которые классифицируются по ряду признаков.
По конструктивному исполнению число типов сушилок очень велико.
В деревообрабатывающей промышленности чаще всего применяют:
- камерные сушилки которые представляют собой помещения (камеры)
куда высушиваемую древесину в основном пиломатериалы
закатывают штабелями;
- роликовые сушилки в которых материал (шпон плиты) перемещается
через сушильное пространство роликовыми конвейерами;
- барабанные сушилки основным элементом которых является
пустотелый барабан; при прохождении через него измельченная
древесина перемешивается и высушивается;
- пневматические сушилки в которых сушка материала (измельченной
древесины) проходит в потоке горячего воздуха или газа во
взвешенном состоянии;
- ленточные сушилки в которых материал через сушильное
пространство перемещается ленточным сетчатым конвейером. Эти
сушилки применяют для сушки измельченной древесины или мелких
По виду сушильного агента сушилки делятся на три группы:
- воздушные - агентом сушки является влажный воздух;
- газовые - сушильным агент
- действующие на перегретом паре - сушильным агентом является
перегретый водяной пар при атмосферном давлении.
По кратности циркуляции сушильного агента сушилки могут быть с одно- и многократной циркуляцией. В сушилках с многократной циркуляцией агент сушки после прохождения через высушиваемый материал полностью выбрасывается в атмосферу. В сушилках с многократной циркуляцией он выбрасывается лишь частично. Один и тот же воздух или газ многократно проходит через высушиваемый материал.
По принципу действия различают сушилки периодического и непрерывного действия топливом служат топочные газы или их смесь с влажным воздухом.
Принципы проведения и режимы камерной сушки.
Цикл камерной сушки пиломатериалов складывается из ряда операций выполняемых в определенной последовательности. Перед началом сушки проверяют сушильную камеру и готовят древесину (складывают пиломатериалы в штабеля). Камеру и ее оборудование (особенно калориферы) необходимо очистить от пыли и мусора смазать подшипники проверить исправность всего оборудования.
После загрузки штабелей в камеру осуществляется первая технологическая операция сушильного процесса — начальный прогрев древесины. Затем выполняется собственно сам процесс сушки по выбранному или заданному режиму во время которого ведется непрерывный контроль над состоянием сушильного агента и периодический за влажностью высушиваемой древесины и внутренними напряжениями в ней. Перед окончанием процесса (а иногда и в середине процесса) проводится влаготеплообработка для снятия остаточных внутренних напряжений. После этого проверяется качество сушки и при необходимости назначается конечная кондиционирующая обработка древесины для выравнивания ее влажности. Иногда некоторые из перечисленных операций (в частности влаготеплообработка и кондиционирование) могут исключаться а в камерах непрерывного действия все технологические операции объединяются в один непрерывный процесс сушки так как здесь отсутствуют периодические циклы.
Режимом камерной сушки пиломатериалов называется расписание состояния сушильного агента при входе в штабель. Это состояние изменяющееся в зависимости от влажности древесины в камере принято
характеризовать температурой t психометрической разностью t и степенью насыщенности φ.
Различают низкотемпературные и высокотемпературные режимы (процессы). Первые предусматривают использование в качестве сушильного агента влажного воздуха или его смеси с топочными газами с температурой ниже 100 С. Температура выше 100 С допускается в отдельных случаях на последней стадии сушки когда древесина не содержит свободной воды. Вторые предусматривают сушку перегретым водяным паром атмосферного давления с температурой на всем протяжении процесса выше 100 С.
Режимы низкотемпературного процесса могут в свою очередь иметь разный температурный уровень в зависимости от желаемой интенсивности процесса. При этом однако необходимо учитывать что воздействие повышенной температуры может вызывать снижение эксплуатационной прочности и изменение цвета древесины. Установлены три категории режимов низкотемпературного процесса по их влиянию на свойства древесины:
- мягкий режим при котором полностью сохраняются прочностные
качества и естественный цвет древесины;
- нормальный режим при котором сохраняются прочностные
качества но возможно изменение цвета древесины;
- форсированный режим при котором сохраняются прочность на
изгиб растяжение и сжатие но на 15-20 % снижается прочность
при склеивании и на сопротивление раскалыванию с возможным
потемнением древесины.
Режимы высокотемпературного процесса обеспечивают наиболее интенсивную сушку но их использование связано с существенным (по некоторым показателям - до 30 %) снижением прочностных качеств и заметным потемнением древесины.
В разных по принципу действия и сушильному агенту в камерах режимы сушки строятся различным образом. Имеется 5 групп режимов:
режимы низкотемпературного процесса сушки в воздушных
и паровоздушных камерах периодического действия;
режимы высокотемпературного процесса сушки в камерах
периодического действия;
режимы сушки в газовых камерах периодического действия;
режимы сушки в противоточных камерах непрерывного действия;
специальные режимы сушки.
Режимы низкотемпературного процесса сушки в воздушных и паровоздушных камерах периодического действия. Эти режимы предусматривают ступенчатое изменение параметров сушильного агента (воздуха или пара) в зависимости от влажности древесины в камере. Влажность при которой осуществляется переход со ступени на ступень называют переходной влажностью. Процесс заканчивают при достижении
древесиной конечной (заданной) влажности. Построение режимов этой группы различно для древесины хвойных и лиственных пород.
Режимы высокотемпературного процесса сушки в камерах периодического действия. Они применяются в воздушных и паровоздушных камерах периодического действия с герметичными (металлическими) ограждениями и скоростью циркуляции в штабеле не менее 2 мс. Предусматривается двухступенчатая структура режимов с одной переходной влажностью (20%) что связано с относительно малой продолжительностью сушки. В отдельных случаях можно повышать переходную влажность до 25% если при этом сохраняется целостность древесины. Не рекомендуется сушка высокотемпературными режимами пиломатериалов служащими в дальнейшем для производства изделий и сооружений подвергающихся силовым нагрузкам.
Режимы сушки в газовых камерах периодического действия. В камерах этой разновидности оборудованных индивидуальными топками и снабженными увлажнительным паром возможно применение тех же режимов низкотемпературного процесса сушки что и в воздушных камерах. В камерах с групповыми (одна на блок) топками особенности которых обуславливаются поддержанием во всем блоке одинаковой температуры смоченного термометра применение этих режимов невозможно. Для таких камер в РТМ [1] приводятся специальные трехступенчатые (нормальные и форсированные) режимы сушки предназначенные для пиломатериалов мягких хвойных и мягких лиственных пород (береза осина ольха). Сушка в этих камерах древесины твердых пород и лиственницы не рекомендуется.
Режимы сушки в противоточных камерах непрерывного действия. По своей структуре эти режимы принципиально отличаются от режимов сушки в камерах периодического действия. В противоточных камерах состояние сушильного агента воздействующего на древесину в процессе сушки изменяется не путем ступенчатого повышения температуры и снижения степени насыщенности по всему объему камеру а путем перемещения штабелей от загрузочного конца камеры где стабильно поддерживается высокая степень насыщенности к разгрузочному концу где степень насыщенности существенно ниже. В соответствие с этим принципом работы противоточных камер режим сушки пиломатериалов в них определенной породы и толщины сортимента характеризуется стабильным состоянием сушильного агента (воздуха) в ее загрузочном и разгрузочном концах.
Противоточные камеры непрерывного действия предназначены в основном для массовой сушки пиломатериалов хвойных пород.
Специальные режимы сушки. В случаях когда необходимо сушить сортименты большого сечения или пиломатериалы особого назначения должны использоваться специальные режимы разработанные применительно к конкретным условиям того или иного предприятия. В частности для сортиментов толщиной более 100 мм (брусьев)
применяются многоступенчатые (6 ступеней и более) режимы сушки с повышенной степенью насыщенности воздуха и несколькими промежуточными влаготеплообработками а для резонансных пиломатериалов радиального распила характеризующихся малой усушкой по ширине — трехступенчатые режимы с пониженной степенью насыщенности. К специальным режимам сушки также относятся предполагаемые некоторыми авторами осциллирующие и прерывистые режимы.
Осциллирующие режимы предусматривают периодические (через 6-10 часов) циклы повышения и понижения температуры в камере. Предполагается что возникающий при охлаждении древесины положительный температурный градиент интенсифицирует перемещение влаги и сокращает продолжительность сушки. Опыт однако не подтверждает этого предположения. Интенсификация процесса в циклах охлаждения уравновешивается замедлением его в циклах нагревания. Поэтому продолжительности сушки обычными и осциллирующими режимами оказываются практически одинаковыми а более сложное регулирование осциллирующих режимов требует повышения трудовых и капитальных затрат.
Прерывистые режимы предусматривают работу циркуляционной системы камеры с частыми через каждые 1-15 часа остановками длительностью 30-60 минут. При этом для компенсации замедления сушки (при остановках) в активные периоды циркуляции психрометрическую разность повышают по сравнению с обычными режимами в 15-2 раза. Предполагаемое преимущество прерывистых режимов — повышение качества сушки и снижение расходов электроэнергии. Регулирование же процесса усложняется здесь в еще большей степени чем при осциллирующих режимах.
Целью данного курсового проекта является разработка стационарной двухштабелъной лесосушильной камеры периодического действия с поперечно-вертикальной циркуляцией.
Назначение сушилки заключается в возможности эффективного высушивания пиломатериалов хвойных и лиственных пород различных типоразмеров от любой начальной до любой конечной влажности при рациональных затратах тепловой и электрической энергии.
Технологический расчет
) Устанавливаем 1-ую категорию качества сушки с конечной влажностью
) Рассчитываем требуемое число камер - n
а) у = суш. + п.р. = 9176+24 = 9416 ч. = 392 суток.
п.р. = 01 суток = 24 ч.
суш.= исх. Ац Ав Ак Ад = 101·079·1·115·1 = 9176 ч.
исх.= 101 ч. (для сосны 40х150)
Ац.= 079 ( = 25 ; исх.= 101 ч.)
Ав.= 1 (Wн.= 60% ; Wк.= 12%)
Ак.= 115 (2-ая категория качества сушки)
Ад.= 1 (= = 150 > 40)
Eу = B·H·L·ш·в·д·(100 - )·m = 18·24·6·09·0615·1·093·2 = 26685 м3
ш = 09 (доски обрезные)
д = 1 (длина одинакова)
(100 - ) = (100 - ) = 093 (У0 = 7%)
Пу = · Еу = · 26685 = 228048
Вместимость камеры для досок толщиной 25 мм.
Е25 = B·H·L·ш·в·д·(100 - )·m = 18·24·6·09·05·1·093·2 = 2169 м3
Вместимость камеры для досок толщиной 32 мм.
Е32 = B·H·L·ш·в·д·(100 - )·m = 18·24·6·09·0561·1·093·2 = 2436 м3
Расчёт продолжительности сушильного цикла для размерно-породных групп.
= суш. + п.р. = 768+24 = 792 ч. = 33 суток.
суш.= исх. Ац Ав Ак Ад = 67·0668·143·12·1 = 768 ч.
исх.= 67 ч. (для сосны 25х150)
Ац.= 0668 ( = 25 ; исх.= 67 ч.)
Ав.= 143 (Wн.= 80% ; Wк.= 8%)
Ак.= 12 (1-ая категория качества сушки)
Ад.= 1 (= = 240 > 40)
= суш. + п.р. = 1023+24 = 1047 ч. = 436 суток.
суш.= исх. Ац Ав Ак Ад = 82·0727·143·12·1 = 1023 ч.
исх.= 82 ч. (для сосны 32х150)
Ац.= 0727 ( = 25 ; исх.= 82 ч.)
Ад.= 1 (= = 1875 > 40)
= суш. + п.р. = 2143+24 = 2167 ч. = 903 суток.
суш.= исх. Ац Ав Ак Ад = 138·0905·129·115·1 = 2143 ч.
исх.= 138 ч. (для дуба 25х150)
Ац.= 0905 ( = 2 ; исх.= 138 ч.)
= суш. + п.р. = 35823+24 = 36063 ч. = 1503 суток.
суш.= исх. Ац Ав Ак Ад = 214·09755·143·12·1 = 35823 ч.
исх.= 214 ч. (для дуба 32х150)
Ац.= 09755 ( = 2 ; исх.= 214 ч.)
= суш. + п.р. = 15431+24 = 15671 ч. = 653 суток.
суш.= исх. Ац Ав Ак Ад = 110·08175·143·12·1 = 15431 ч.
исх.= 110 ч. (для лиственницы 32х150)
Ац.= 08175 ( = 25 ; исх.= 110 ч.)
Расчёт годовой производительности камеры () в фактическом материале.
Пф1 =· 2169 =220186 м3
Пф2 =· 2436 =18717 м3
Пф3 =· 2169 =80467 м3
Пф4 =· 2436 =54295 м3
Пф5 =· 2436 =124971 м3
Коэффициент перевода ki из фактического материала в условный.
Пересчёт фактического объёма в условный для i-ой размерно-породной группы пиломатериалов.
У1 = 250 · 1036 = 259
У2 = 250 · 1218 = 3045
У3 = 100 · 2834 = 2834
У4 = 300 · 42 = 1260
У5 = 600 · 1825 = 1095
Производительность сушильного цеха в условном материале.
У = 259+3045+2834+1260+1095=32019
По расчётному значению принимаем две камеры.
)Выбор расчётного материала. Принимаем за расчётный материал сосну толщиной 25 мм.
)Расчётные параметры сушильного агента.
Переходная влажность %
рн1 = 386 кПа (давление насыщенного водяного пара при t = 75 С)
pа = 100 кПа (атмосферное давление воздуха)
I1=t1 +0001d1·(193t1+2490)=75+0001·192·(193·75+2490)=581
Vпр1 = 462·(273+t1)·(622+d1)·10-6 = 462·(273+75)·(622+192)·10-6 = = 131
)Выбор параметров наружного воздуха (г. Москва)
рн0 = 25 кПа (давление насыщенного водяного пара при t0 = 21 С)
I0=t0 +0001d0·(193t0+2490)=21+0001·99·(193·21+2490)=460
Vпр0 = 462·(273+t0)·(622+d0)·10-6 = 462·(273+21)·(622+99)·10-6 = = 0858
Среднегодовые условия
рн0 = 08 кПа (давление насыщенного водяного пара при t0 = 36 С)
I0=t0 +0001d0·(193t0+2490)=36+0001·3956·(193·36+2490)=
)Расчёт количества испаряемой из материала влаги
с.с. = суш.- п.р.- к. = 768-38-8=65 ч.
Мр = Мс· x = 00267·13 = 003471
)Определение объёма и массы циркулирующего в штабеле и в камере сушильного агента; температурного перепада в штабеле
Vшт.= 3600·m·шт.·Fж.с.шт.= 3600·2·314·72 = 411464
Fж.с.шт.= Fгаб. (1 - в)= L· H·(1 - в)= 6·24·(1 – 05) = 72 м2
Масса циркулирующего сушильного агента
Gшт.= = = 1242577099
Удельная масса циркулирующего сушильного агента
Влагосодержание агента сушки на выходе из штабеля
d2 = d1 + = 192 + = 193
Перепад температуры tшт. агента сушки в штабеле
Температура агента сушки на выходе из штабеля
t2 = t1 - tшт= 75-19 = 731 С
Расчётный объём циркулирующего воздуха при коэффициенте использования воздушного потока = 08
)Расчёт системы воздухообмена
Удельные массы g0 приточного и отработанного воздуха по отношению к 1 кг испаряемой влаги
Масса приточного и отработанного воздуха
G0 = 3600·g0·Мр = 3600·546·003471 = 68226
Объём отработанного и приточного воздуха
Vотр.= G0·Vпр.2 = 68226·131 = 89376
Vпр.= G0·Vпр.0 = 68226·0858 = 58538
Площадь поперечного сечения канала
) Определяем расход тепловой энергии на сушку
Расход тепла на прогрев 1м3 древесины Qпр.м3 для зимних условий
Qпр.м3з.= ρ+ ρб·rот.=
ρ = 720 (при Wн = 80%)
Wг.ж.= 30+0772· t0+00082 t02 = 30+0772·(-30)+00082·302 = 1422 %
C(-) = 21 кДж (кг· С) (при Wн= 80 % ; tр= - 15 С)
C(+) = 303 кДж (кг· С) (при Wн= 80 % ; tр=34 5 С)
Расход тепла на прогрев 1м3 древесины Qпр.м3 для среднегодовых условий
Qпр.м3ср.= ρ·C(+)·(tм - t0)=720·302·(69-36) = 14220576
C(+) = 302 кДж (кг· С) (при Wн= 80 % ; tр=327 С)
Удельный расход тепла при прогреве древесины в расчёте на 1кг испаряемой влаги
для среднегодовых условий
Расход тепла на испарение влаги
gисп.з=– Cв·tм =– 419·69 =
Cв = 419 кДж (кг· С)
gисп.ср=– Cв·tм =– 419·69 =
Тепловую мощность необходимую для испарения из материала влаги рассчитываем только для зимних условий
Qисп.= gисп.з·Мс = 2876693·00267 = 7681 кВт
Расчёт расхода тепла на компенсацию тепловых потерь через ограждения камеры
Расчёт потерь тепла при условиях
Удельные затраты тепла
qогр.зим= = = 29888
qогр.ср.= = = 22772
Общий расход тепловой энергии на сушку пиломатериалов
qсуш.= (qпр.+qисп.+qогр.)·115= (49377+2712942+22772)·115 = = 39496
Расход тепла на сушку отнесённый к 1 м3 высушенной древесины
Qисп.м3 = = = 315968
Подбор и расчёт мощности калориферов
Qкал.=(Qисп+Qогр.)·115=(7681+798)·115=9751 кВт
Выбираем калорифер ТБ3-10.10.02У3
Рассчитываем коэффициент теплопередачи
k = 33(ρ)0426· = 33·21470426 ·060123 =42913 Вт (· С)
Расчётная поверхность нагрева калориферов
Fкал.= KF = 12 =1604 м2
Расчётное число калориферов
принимаем по 3 калорифера ТБ3-10.10.02У3 вверху и внизу.
Теплоснабжение камеры и сушильного цеха
Nцех.=12·Qкал·nк=12·9751·2=234024 кВт
Расчёт диаметров трубопроводов
Wк= воды·fв·n = 06·000163·6 = 0005868
Dк = 1000·=1000· = 788 мм.
по ГОСТу принимаем Dк=80 мм.
Рассчитываем расход воды в магистральных трубах
Wм.с.=Wк·nк=0005868·2=0011736
Wм.ч.= Wм.с.·3600=0011736·3600=422496
Диаметр магистральных труб
Dм=1000·=1000· = 8633 мм.
по ГОСТу принимаем Dм=100 мм.
Аэродинамический расчет
Производительность одного вентилятора
Выбираем вентилятор FTDA-RЕV-080-6
Площадь сечения канала F м2
Площадь сечения канала F м2
Расчётная скорость воздуха в канале
Коэффициент сопротивления
Потери давления на участке Pni Па
Сопротивление калориферов
Поворот потока на 90 в боковой канал
Сужение потока при повороте в боковой канал
Поворот потока на 90 к штабелю
Расширение потока перед штабелем
Сопротивление штабеля
Расширение потока после штабеля
Сужение потока перед штабелем
Сужение потока при выходе из штабеля
Поворот потока на 90 при выходе из штаб.
Расширение потока при входе в цирк. канал
Поворот потока на 90 при входе в цирк. канал
-ый участок (сопротивление калориферов)
Pn1 = 196·(·ρ)1993 = 196·(314·1)1993 = 62 Па
-ой участок (поворот потока на 90 в боковой канал)
Pn2 =2· = 11· = 542 Па
= 11 (т.к. угол поворота равен 90 )
-ий участок (сужение потока при повороте в боковой канал)
Pn3 =3· = 018· = 65 Па
-ый участок (поворот потока на 90 к штабелю)
Pn4 =4· = 11· = 542 Па
-ый участок (расширение потока перед штабелем)
Pn5 =5· = 058· = 286 Па
= 058 (т.к. = = 024)
-ой участок (сопротивление штабеля)
Pn6 =6· = 13· = 1664 Па
= 13 (сопротивление штабеля)
-ой участок (расширение потока после штабеля)
Pn7 =7· = 038· = 17 Па
-ой участок (сопротивление калориферов)
Pn8 = 196·(·ρ)1993 = 196·(314·1)1993 = 62 Па
-ый участок (сужение потока перед штабелем)
Pn9 =9· = 0215· = 136 Па
= 0215 (т.к. = = 04)
-ый участок (сопротивление штабеля)
Pn10 =10· = 13· = 1664 Па
-ый участок (сужение потока при выходе из штабеля)
Pn11 =11· = 026 · = 13 Па
= 026 (т.к. = = 024)
-ый участок (поворот потока на 90 при выходе из штабеля)
Pn12 =12· = 11· = 542 Па
-ый участок (расширение потока при входе в циркуляционный канал)
Pn13 =13· = 025· = 65 Па
Pn14 =14· = 11· = 542 Па
Рассчитываем характеристическое давление вентилятора
Поскольку характеристическое давление не превышает максимальное давление развиваемое выбранным вентилятором то окончательно выбираем вентилятор FTDA-RЕV-080-6
«Расчет и проектирование лесосушильных камер» Е. С. Богданов.
«Транспорт в лесосушильных цехах» А.И. Расев Л.П. Красухина