Разработка проекта лесосушильного участка на базе сушильных камер AS-1

ГТО.cdw

План сушильного цеха
Сушильная камера AS-1
Межрядовые прокладки

2 Выбор и обоснование режима сушки и влаготеплообработки.docx

Устройство и принцип действия оборудования.5
1 Устройство и принцип действия сушильной камеры.5
2 Устройство и принцип действия вспомогательного оборудования7
Выбор и обоснование режима сушки и влаготеплообработки8
1 Выбор режимов сушки8
2 Выбор режимов начального прогрева и влаготеплообработки9
Технологический расчет12
1 Расчёт продолжительности цикла сушки12
2 Расчёт количества сушильных камер15
3 Расчёт вспомогательного оборудования18
1 Определение массы испаряемой влаги21
2 Определение параметров агента сушки22
3 Определение расхода теплоты на сушку.24
3.1 Расход теплоты на начальный прогрев.24
3.2 Расход теплоты на испарение влаги.26
3.3 Тепловые потери через ограждения.27
3.4 Суммарный расход теплоты.31
4 Определение расхода теплоносителя32
5 Расчет калориферов.34
5.1 Характеристика калориферов34
5.2 Выбор места установки и компоновка калориферов35
5.3 Расчет тепловой мощности калориферов.35
Разработка технологического процесса38
1 План сушильного цеха38
2 Организация технологического процесса38
3 Контроль технологического процесса39
Список источников информации44
Курсовой проект состоит из пояснительной записки и 2 листов графического материала. Пояснительная записка включает: 44 страниц формата А4 14 таблиц 6 рисунков 6 источника информации.
ПИЛОМАТЕРИАЛ СУШКА СУШИЛЬНАЯ КАМЕРА РЕЖИМ КАЛОРИФЕР ТЕХНОЛОГИЯ ПЛАН УЧАСТКА.
Целью курсового проекта является разработка проекта лесосушильного участка на базе сушильных камер AS-1.
Изучено и описано устройство сушильной камеры AS-1. Обоснованы и выбраны режимы сушки начального прогрева и влаготеплообработки пиломатериалов из древесины бука и сосны. Выполнен технологический расчет. Установлено что для выполнения программы необходимо 7 камер. Произведен расчет и выбор вспомогательного оборудования.
Разработаны план цеха (участка) и технологический процесс сушки пиломатериалов.
Под гидротермической обработкой древесины понимаются процессы воздействия на нее тепла влажного газа или жидкости предназначенные для изменения температуры и влажности древесины или введения в нее веществ улучшающих ее технологические и эксплуатационные характеристики.
Процессы гидротермической обработки базируются на физических явлениях переноса и в частности на явлениях тепло- и массообмена материала с окружающей средой. По своим особенностям и назначению они разделяются на три группы:
)процессы тепловой обработки связанные с нагреванием древесины и поддержанием ее температуры в течении определенного времени на заданном уровне;
)процессы сушки связанные со снижением влажности древесины;
)процессы пропитки связанные с введением в древесину веществ изменяющих ее свойства.
Сушкой называется процесс удаления из материала влаги путем ее испарения или выпаривания. 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 а сами они должны предохраняться от повторных увлажнений.
Древесина с большим содержанием влаги подвержена загниванию в то время как сухая обладает большей стойкостью. При снижении влажности древесины уменьшается ее масса и одновременно повышается прочность. Наконец сухая древесина значительно лучше склеивается и отделывается чем сырая.
Таким образом к основным технологическим целям сушки древесины относятся:
предупреждение формоизменяемости и размероизменяемости деталей;
предохранение от загнивания;
уменьшение массы при одновременном повышении прочности;
улучшение качества склеивания и отделки.
Целью курсового проекта является разработка проекта лесосушильного цеха (участка) на базе сушильных камер AS-1.
Основными решаемыми задачами проекта являются:
)определение продолжительности сушки;
)определение вместимости сушильной камеры и ее производительности;
)определение количества камер необходимых для проведения сушки;
)разработка технологического процесса.
Устройство и принцип действия оборудования
1Устройство и принцип действия сушильной камеры
Лесосушильная установка AS-1 предназначена для сушки пиломатериалов хвойных и лиственных пород различной толщины до эксплуатационной и транспортной влажности она имеет непроходное исполнение предназначенное для расположения в помещении.
Установка имеет модульно-блочную конструкцию. Её основу образует каркас из алюминиевого проката на котором крепятся стеновые и потолочные панели. Панели многослойные пакетного исполнения имеют длину 21 м. Они состоят из двух оребрённых или гофрированных листов алюминия пространство между которыми заполнено теплоизоляционным материалом (пенопласт ПВ-1). Толщина алюминиевых листов 15 мм слоя теплоизоляционного материала 100 мм. Конструкция ограждений обеспечивает надежную теплоизоляцию и герметизацию внутреннего пространства установки. В одной из торцовых стен предусмотрен проём предназначенный для загрузки и выгрузки пиломатериалов и рельсовый путь шириной 1000 мм.. В рабочем состоянии проём перекрывает сдвижная щитовая дверь. Габаритные размеры сушильной установки: длина - 456 м ширина – 280 м высота – 35 м. размеры сушильного пространства: длина – 44 м ширина -264 м высота – 252 м.
Пиломатериалы загружают в сушильное пространство установки с помощью рельсового транспорта. Штабеля располагаются внутри установки в один ряд. Размеры штабелей: высота-25 м ширина-1.5 м длина - 4 м. Между боковыми стенами камеры и штабелями предусмотрены циркуляционные каналы шириной 1000 мм.
Сушильная установка имеет поперечно-вертикальную циркуляцию сушильного агента. В верхней её части расположен циркуляционный канал отделённый от сушильного пространства горизонтальным экраном. Высота верхнего канала 900 мм. Внутри него установлены осевые реверсивные вентиляторы №8 в количестве 2Вентиляторы имеют индивидуальные приводы мощностью 3.0 кВт.
В качестве теплового оборудования применены паровые калориферы модели КПС-П. Они расположены в промежутке между горизонтальным экраном и потолком. Количество калориферов – 6суммарная поверхность нагрева – 10152 м2. Теплоносителем является насыщенный водяной пар имеющий давление 03 Мпа и температурой насыщения 13354 °С.
Для поддержания в сушильном пространстве заданной относительной влажности агента сушки а также для проведения влаготеплообработки высушиваемого материала в боковом циркуляционном канале смонтирована увлажнительная труба. Для увлажнения сушильного агента используют воду распылённую с помощью форсунок.
Удаление влаги испаряемой из пиломатериалов а также поступление свежего атмосферного воздуха происходит через приточно-вытяжные трубы вмонтированные в потолочное перекрытие. Количество труб - 2Для регулирования интенсивности воздухообмена они имеют поворотные заслонки.
Лесосушильная установка оснащена системой автоматического контроля и регистрации основных технологических параметров дистанционного автоматического управления процессов сушки. Управление осуществляется путём регулирования подачи теплоносителя в калориферы частоты вращения вентиляторов положения поворотных заслонок приточно-вытяжных труб.
Технические показатели лесосушильной камеры AS-1 приведены в табл.1.1
Таблица 1.1 – Техническая характеристика сушильной камеры AS-1
Размеры сушильного пространства м:
Количество штабелей загружаемых в камеру шт.
Вместимость камеры м3 для материала:
Производительность камеры м3год в материале:
Продолжение таблицы 1.1
Характеристики калориферов:
температура теплоносителя °С
суммарная площадь нагрева м2
тепловая мощность кВт
Характеристика вентиляторов:
мощность привода кВт
частота вращения мин-1
производительность м3ч
осевой реверсивный №8
Габаритные размеры камеры м:
2 Устройство и принцип действия вспомогательного оборудования
В качестве вспомогательного оборудования в цеху используется лифт Л-6.5 для формирования и разборки штабелей траверсная тележка ЭТ2-6.5 для переме-щения штабелей с одного рельсового пути на другой подштабельная тележка.
Технические характеристики приведены в табл.1.2
габариты подъемной платформы (длинаширина) мм
скорость перемещения платформы мс
мощность электродвигателя кВт
габариты приямка (длинаширинавысота) мм
Траверсная тележка ЭТ6.5
скорость передвижения тележки ммин
общая установленая мощность кВт
допускаемые размеры перевозимого штабеля мм
количество рельсовых путей шт.ширина колеи мм
габаритные размеры тележки мм
Подштабельная тележка:
габаритные размеры мм
Выбор и обоснование режима сушки и влаготеплообработки
1 Выбор режимов сушки
Исходными данными для выбора режимов сушки являются: назначение высушенной древесины порода древесины толщина пиломатериалов начальная и конечная влажность древесины технические возможности сушильной камеры.
Заданные пиломатериалы будут использоваться в производстве мебели. В соответствии с рекомендациями [1] с.197 принимаем категорию качества сушки – сушка до эксплуатационной влажности обеспечивающую точную механическую обработку деталей и узлов квалифицированных узлов.
В сушильной камере в качестве теплоносителя используется пар с давлением р = 03 МПа и температурой t = 13354°С. Последующие использование пиломате-риалов в мебельном производстве диктует необходимость сохранения физико–механических свойств древесины. Поэтому принимаем решение использовать низкотемпературные режимы по нормальной категории режима которая обеспечивает бездефектную сушку при полном сохранении прочностных свойств древесины но с возможными незначительными изменениями ее цвета.
В соответствии с табл. 9 [2] с.219 для сушки пиломатериалов из древесины березы толщиной S1 = 40 мм и S2 = 50 мм рекомендованы режимы Б3-Н и Б4-Н соответственно.
Для липовых пиломатериалов толщиной S1 = 60 мм и S2 = 40 мм табл. 10 [2] с.220 рекомендует применять режимы О5-Н и О3-Н соответственно.
Результаты выбора режимов сушки обобщаем в таблице 2.1
Таблица 2.1 - Выбор режимов сушки
В таблице 2.2. приведены значения параметров сушильного агента для выбранных режимов согласно данным приведенным в вышеуказанным таблицах.
Таблица 2.2 - Параметры сушильного агента
Влажность древесины %
психрометрическая разность 0C
Степень насыщенности
2 Выбор режимов начального прогрева и влаготеплообработки
Выбор режимов начального прогрева (НП) конечной (КВТО) и проме-жуточной (ПВТО) влаготеплообработки проводят в соответствии с рекомен-дациями изложенными в [2] с. 109 – 111.
Начальный прогрев древесины является первой технологической операцией процесса сушки. Психрометрическую разность tнп в период начального прогрева поддерживают в пределах 05 – 15С (при начальной влажности выше 25%). При прогреве мягких лиственных пород температуру среды при прогреве назначают на 8С выше температуры первой ступени сушки но не выше 100С. Температуры 1-х ступеней сушки пиломатериалов указаны в табл. 2.2 [ПЗ]
Для березовых пиломатериалов (НП):
толщиной 40мм: tнп40=70+8=78С;
толщиной 50мм: tнп50=64+8=72С
Для липовых пиломатериалов (НП):
толщиной 60 мм: tнп60= 64+8=72С;
толщиной 40 мм: tнп40 = 56+8=64С.
Продолжительность НП ориентировочно принимаем для мягких хвойных пород 15 часа на каждый сантиметр толщины пиломатериалов. Для мягких лиственных пород время прогрева увеличивают на 25% для твердых лиственных на 50%.
Продолжительность прогрева определяем по формуле:
где S – толщина материала см;
– продолжительность прогрева одного сантиметра материала ч.
Для березовых материалов продолжительность начального прогрева увеличи-вается на 25% и составит:
толщиной 40 мм: пр = 154·125 = 75 ч;
толщиной 50 мм: пр = 155·125 = 9375 ч;
Для липовых материалов продолжительность начального прогрева увеличи-ваем на 25% и она составит:
толщиной 60 мм: пр = 156125= 1125 ч;
толщиной 40 мм: пр = 154125= 75 ч.
Определяем суммарную продолжительность влаготеплообработок заданных пиломатериалов по табл.23[2]с.228:
вто_береза_40= 6 ч;
вто_береза_50 =12 ч;
Согласно рекомендациям табл.23[2] с.228 промежуточная влаготеплообра-ботка не нужна для толщин заданных пиломатериалов соответственно все время суммарной продолжительности влаготермообработки для данной толщины и породы древесины расходуется на конечную влаготеплообработку.
Температура конечной влаготеплообработки равна температуре на предшедст-вующей ей ступени сушки плюс 8С но не должна превышать 100С. Психромет-рическая разность t во время КВТО для всех пиломатериалов принимаем равной 05–10 С. Температуры последних ступеней сушки выбранных режимов представ-лены в табл. 2.2[ПЗ]
Определяем температуру конечной влаготеплообработки пиломатериалов:
t_квто_береза_40=92+8=100 С;
t_квто_береза_50=84+8=92 С;
t_квто_липа_60=77+8=85 С;
t_квто_липа_40=88+8=96 С.
Результаты выбора режимов начального прогрева и конечной влаготеплообра-ботки обобщаем в табл. 2.3
Таблица 2.3 - Режимы начального прогрева промежуточной и конечной влаготеплообработок
Наименование обработки
Влажность древесины%
Технологический расчет
Целью технологического расчёта является определения камер необходимого для сушки заданного объёма пиломатериалов и количества вспомогательного оборудования достаточного для обеспечения бесперебойной работы камер. На основании выполненного расчёта разрабатывают план сушильного цеха.
1 Расчёт продолжительности цикла сушки
Расчет продолжительности сушки выполняем для всех пиломатериалов спе-цификации а также для условного материала. За условный принимают сосновые обрезные доски толщиной 40 мм шириной 150 мм длиной более 1 м высу-шиваемые по категории качества от начальной влажности 60% до конечной 12%.
Прежде чем приступить к расчёту продолжительности процесса сушки определим скорость циркуляции сушильного агента ( мс) в штабеле пилома-териалов по формуле 3.1 [3] с.17:
где V – объём циркулирующего агента сушки м3с;
fш – площади живого сечения штабелей м2.
Площадь живого сечения штабелей для сушильных камер в которых длина штабелей не соответствует длине сушильного пространства определяют по форму-ле 3.3 [3] с.17:
fш = Lк · H · (1 - в · д) (3.2)
где Lк – длина сушильного пространства м;
Н – высота штабелям;
в·д – коэффициенты заполнения штабеля по высоте и длине
Необходимые для расчёта размеры принимаем из технической характеристики камеры. Сушильная камера AS-1 имеет следующие размеры сушильного прост-ранства 44х264х252 м. Штабель сформирован цельным принимая высоту тележ-ки 03 м а зазор между штабелем и верхним экраном 02 м определим высоту штабеля по формуле:
Н = hс.ш. - (03 + 02) (3.3)
где hс.ш. – высота сушильного пространства м. hn = 252 м;
Н = 252 - (03 + 02) = 202 м.
Принимаем штабели с размерами b×h×l = 15×20× 35 и 15×20×40 м
Коэффициент заполнения по высоте для цельного штабеля определяем по формуле 5.14 [2 с. 125]:
где S – толщина пиломатериалов мм;
S1 – толщина межрядовых прокладок мм. Принимаем S1 = 25 мм.
Коэффициент заполнения штабеля по длине определяем по формуле 5.12 [2] с.124:
L – длина штабеля м.
Коэффициент заполнения штабеля по длине для условного материала согласно рекомендациям [2] с. 124принимаем Д у. = 085.
Рассчитываем площадь живого сечения штабелей:
fш.1 = 44·20·(1 – 0615·0795) = 44975 м2;
fш.2 = 44·20·(1 – 0667·0795) = 41337 м2;
fш.3 = 44·20·(1 – 0706·091) = 315 м2;
fш.4 = 44·20·(1 – 0615·091) = 388 м2;
fш. у. = 44·20·(1 – 0615·085) = 42 м2.
Объем циркулирующего агента сушки в м3с будет равен:
V = 320003600 = 89 м3с
Скорость сушильного агента в штабелях пиломатериалов будет равна:
= 8944975= 198 мс; 2 = 8941337 = 215 мс; 3 = 89315 = 282 мс;
= 89388 = 229 мс; у. = 8942 = 211 мс.
Режимы сушки мягких лиственных пород составлены для диапазона скорости агента сушки 10 – 25 мс. При фактической скорости ниже 10 мс психрометрическая разность на всех ступенях режима кроме последнего увеличивается по сравнению с табличной на 10C а при фактической скорости выше 25 мс уменьшается на 10C на всех ступенях сушки кроме последней в соответствии с рекомендациями [2] с.99 – 105 заносим в таблицу 3.3.
Проводим корректировку табл. 2.2 [ПЗ] ( режим О5-Н и О3-Н). Значение на-сыщенности уточняем по табл. 6 [2] с. 215.
Таблица 3.1 - Скорректированные параметры сушильного агента
Продолжительность цикла сушки пиломатериалов ц определяем по формуле 5.5 [2] с. 121:
ц = исх Ар Ац Ав Ад Ак (3.6)
где исх - исходная продолжительность сушки пиломатериалов заданных размеров и породы при начальной влажности 60 и 12 % в камерах с реверсивной циркуляцией средней интенсивности (скорость воздуха по материалу 1 мс);
Ар – коэффициент учитывающий фактическую категорию режима сушки;
Ац – коэффициент учитывающий фактическую интенсивность циркуляции;
Ав – коэффициент учитывающий фактическую начальную и конечную влажность древесины;
Ад – коэффициент учитывающий фактическую длину сортиментов;
Ак – коэффициент учитывающий фактическую категорию качества сушки.
Значение исходной продолжительности сушки исходя из толщины и ширины пиломатериалов определяем по табл. 24 [2] с. 228 229:
исх.1 = 101ч. исх.2 = 149ч. исх.3 = 128ч. исх.4 = 99ч. исх.у. =88ч.
Для нормальных режимов сушки по [2] c. 122 коэффициент Ар = 1.
Используя приложение 5 [3] с. 91 по величине произведения исх Ар находим коэффициент циркуляции сушильного аганта:
Ац1 = 08007 Ац2 = 0909 Ац3 = 08474 Ац4 = 07819 Ац у. = 07672.
По табл. 26 [2] с. 230 определяем коэффициент учитывающий конечную и начальную влажность древесины:
Ав1 = Ав2 = 118 Ав3 = Ав4 = 111 Ав у. = 100
Для досок и брусьев коэффициент учитывающий длину сортиментов согласно рекомендациям [2] c. 122 принимаем Ад = 100.
Древесина используемая для производства мебели должна быть высушена по категории качества. С учетом этого по рекомендациям [2] c. 122 принимаем Ак = 115.
Рассчитываем продолжительность сушки:
ц1 = 101·1·08007·118·1·115 = 1097ч = 46 сут.;
ц2 = 149·1·0909·118·1·115 = 1838ч = 77 сут.;
ц3 = 128·1·08474·111·1·115 = 1385ч = 58 сут.;
ц4 = 99·1·07819·111·1·115 = 998ч = 42 сут.;
ц у. = 88·1·07672·1·1·115 = 776ч = 32 сут.
Результаты выбора исходной продолжительности сушки поправочных коэффициентов и расчета по определению продолжительности сушки представлены в таблице 3.2.
Таблица 3.2 - Продолжительность цикла сушки пиломатериалов
Продолжительность цикла сушки ц
Размеры поперечного сечения S×b мм
2 Расчет количества сушильных камер
Определяем продолжительность оборота камеры при сушке заданных пиломатериалов и условного материала по формуле 5.8 [2] с.123:
где зр – продолжительность загрузки и разгрузки камер периодического действия сут. Принимаем зр = 01 сут.
об1 = 46 + 01 = 47 сут.; об2 = 77 + 01 = 78 сут.; об3 = 58 + 01 = 59 сут.;
об4 = 42 + 01 = 43 сут.; об у. = 32 + 01 = 33 сут.
По формуле 5.19 [2] с. 126 рассчитываем коэффициент продолжительности оборота камеры:
k1 = 4733 = 142; k2 = 7833 = 236; k3 = 5933 = 179; k4 = 4333 = 13;
Расчет объемного коэффициента заполнения штабеля определяем по формуле 5.11 [2] с.123:
= в ш д (100 – Уv) 100 (3.7)
где в - коэффициент заполнения штабеля по высоте;
ш - коэффициент заполнения штабеля по ширине табл.5.2.[2] с 124;
д - коэффициент заполнения штабеля по длине;
Уv - объемная усушка %.
Коэффициенты заполнения штабеля по длине и по высоте заданными пиломате-риалами были рассчитаны в разделе 3.1. Их значения равны:
в1 = в4 = в у = 0615 в2 = 0667 в3 = 0706;
д1 = д2 = 0795 д2 = д3 = 091 д у = 085.
Коэффициент заполнения штабеля по ширине зависит от вида пиломатериа-лов и способа их укладки. Учитывая что заданные пиломатериалы обрезные и спо-соб укладки без шпаций ( т.к. принудительная циркуляция и >1мс) согласно рекомендациям табл. 5.2 [2] с. 124 принимаем коэффициент заполнения штабеля по ширине ш = 090.
Объемную усушку определяем по формуле 5.16 [2] с. 125:
Уv = kv (W' - Wк) (3.9)
где Kv - коэффициент объемной усушки зависящий от породы древесины;
W'- влажность для которой устанавливают номинальные размеры по толщине и ширине пиломатериалов %( W'=20%);
Wк - конечная влажность пиломатериалов согласно условия Wк = 12 и 10%.
Wк.у - конечная влажность пиломатериалов %.
Согласно табл. 4 [2 с.214] коэффициент объемной усушки равен:
для березы: Кv = 054; для липы: Кv = 050; для условного материала: Кv = 044.
Уv1 = Уv2 = Уv у 054 (20 - 12) = 432 %
Уv3 = Уv4 = 050 (20 - 10) = 5 %
Рассчитаем объемный коэффициент заполнения штабеля:
= 0615 09 0795 (100 – 432) 100 = 0421;
= 0667 09 0795 (100 – 432) 100 = 0457;
= 0706 09 091 (100 – 5) 100 = 0549;
= 0615 09 091 (100 – 5) 100 = 0478;
у = 0615 09 085 (100 – 432) 100 = 0450.
Обобщим полученные данные в табл. 3.3
Таблица 3.3 – Объемный коэффициент заполнения штабеля
Коэффициент заполнения штабеля по
Объемный коэффициент заполнения штабеля
Определяем коэффициент вместимости камеры по формуле 5.20 [2] c.126:
где у – объемный коэффициент заполнения штабеля условным материалом;
ф – объемный коэффициент заполнения штабеля фактическим материалом.
kЕ1 = 0450421 = 106 kЕ2 = 0450457 = 098
kЕ3 = 0450549 = 082 kЕ4 = 0450478 = 094.
Рассчитываем переводной коэффициент по формуле 5.18 [2] с.126:
k1 = 142·106 = 150 k2 = 236·098 = 231
k3 = 179·082 = 147 k4 = 13·094 = 122.
Производим перевод объема подлежащих сушке пиломатериалов в объем условного материала по формуле 5.21 [2] с.126:
где Vф – объем фактического материала м3год;
k – переводной коэффициент.
Из задания известно что Vф1 = Vф2 = Vф3 = 1000 м3год и Vф4 = 1500 м3год
Тогда Vу1 = 1000·150 = 1500 м3год Vу2 = 1000·231 = 2310 м3год Vу3 = 1000·147 = 1470 м3год Vу4 = 1500·122 = 1830 м3год.
Производительность цеха в условном материале составит:
Vц. у = 1500 + 2310 + 1470 + 1830 = 7110 м3год.
Производительность камеры при сушке условного материала рассчитываем по формуле 5.6 [2] с.123:
Пу = (Тгоб.у.) · Еу (3.13)
где Тг – период времени за который определяется производительность сут.
Еу – вместимость камеры в условном материале м3.
Вместимость камеры в условном материале определим по формуле 5.9 [2] с.123:
где Еш.у – вместимость штабеля в условном материале м3;
u – количество штабелей в камере. u = 1.
Вместимость штабеля в условном материале определяется по формуле 5.10 [2] с.123:
Еш.у = L·B·H·у (3.15)
где L B H – длина ширина и высота штабеля м.
Еш.у = 44·15·2·045 = 594 м3
Тогда производительность камеры при сушке условного материала принимая Тг = 335сут. равна:
Пу = (33533) · 594 = 603 м3
Определим требуемое количество сушильных камер по формуле 5.23 [2] с.126:
Принимаем к установке 12 сушильных камер AS-1.
3 Расчет вспомогательного оборудования
Загрузка сушильной камеры AS-1 осуществляется рельсовым транспортом. Формирование и разборку штабелей будем осуществлять с помощью лифтов.
Расчет количества лифтов и траверсных тележек производим по формуле 3.4 [3] с.19:
Тр – количество рабочих дней в году;
Nс – количество рабочих смен.
Количество рабочих дней в году принимаем за вычетом праздничных дней т.е. Тр = 365 – 9 = 356 дней.
Устанавливаем сменность работы при формировании и разборке штабелей nc = 1 а для траверсной тележки nc = 1.
Согласно приложению 6 [3] с.94 производительность труда при формиро-вании при помощи лифта штабелей из пиломатериалов толщиной S > 32 мм принимаем П = 55 м3смену а при разборке штабелей принимаем П = 120 м3смену. Производительность траверсной тележки принимаем среднее значение П = 270 м3смену.
Определяем нужное количество лифтов для формирования и разборки штабелей:
Принимаем для установки в цехе два лифта. Один на участке формировки а другой на участке разборки штабелей.
Рассчитаем количество траверсных тележек:
Принимаем одну траверсную тележку которая с запасом обеспечит транспор-тировку пиломатериалов.
Количество подштабельных мест на складах сырья и сухих пиломатериалов определяем по формуле 3.5 [3] с.19:
nз – количество смен на которых должен быть создан запас сырых или сухих пиломатериалов.
Определим вместимость штабеля по формуле 5.10 [2 с.123]:
Еш.1 = 35·15·2·0421 = 442 м3 Еш.2 = 35·15·2·0457 = 480 м3
Еш.3 = 4·15·2·0549 = 659 м3 Еш.4 = 4·15·2·0478 = 574 м3
Определим количество подштабельных мест на складе сырых пиломате-риалов. При этом принимаем трехсменный запас пиломатериалов т.е. nз = 3.
Приняв шестисменный запас определим количество поштабельных мест на складе сухих пиломатериалов:
Принимаем количество подштабельных мест на складе сырых пиломате-риалов Ш1 = 6а на складе сухих – Ш2 =12 шт.
Тепловой расчет сушильных камер производится с целью определения расхода теплоты на сушку выбора и расчета теплового оборудования расхода теплоносителя.
За расчетный материал принимаем самые быстросохнущие доски из спецификации: в нашем случае это липовые доски толщиной 40 мм сохнущие по режиму О3-Н.
1 Определение массы испаряемой влаги
Массу влаги D1 кгм3 испаряемой из 1 м3 расчетного материала определяем по формуле 4.1 [3] с.23:
D1 = Б (Wн - Wк) 100 (4.1)
где Б - базисная плотность расчетного материала кгм3;
Wн - начальная влажность расчетного материала %;
Wк - конечная влажность расчетного материала %.
Базисная плотность расчетного материала равна 400 кгм3 по табл.4 [2] c. 214.
D1 = 400 (60 - 10) 100 = 200 кгм3
Массу влаги испаряемой за время одного оборота камеры Dоб кг определяем по формуле по формуле 4.2 [3] с.23:
где Е - вместимость камеры м3 рассчитываем по формуле 5.9 [2] с.123:
где Eш – вместимость штабеля которая была рассчитана в разд.3.3 м3;
u – количество штабелей в камере.
Е = 631· 1 = 631 м3.
Dоб = 200 631= 1262 кг.
Массу влаги Dс кгм3 испаряемой в камере за 1 с определяем по формуле 4.3 [3] с.23:
Dс = Dоб (3600 с) (4.4)
где с - продолжительность сушки расчетного материала ч.
Продолжительность сушки с расчетного материала определим по формуле 4.4 [3] с.23:
с = ц - (нп + квто+пвто) (4.5)
где ц - продолжительность сушки расчетного материала ч;
нп - продолжительность начального прогрева ч;
квто - продолжительность КВТО ч;
пвто - продолжительность ПВТО ч.
с =998 – (75 + 3 + 0) = 95 ч
Dс = 1262(3600 96 ) = 0036 кгс
Расчетную массу испаряемой влаги mр кгс определяем по формуле 4.5 [3] с.23:
где k.н.с - коэффициент учитывающий неравномерность скорости сушки.
Для камер периодического действия коэффициент k.н.с зависит от конечной влажности пиломатериалов. Согласно рекомендациям [3] с.23 при Wк = 12 % k.н.с = 13. Таким образом:
Dр= 0036 13= 0047 кгс.
2 Определение параметров агента сушки
Температуру t1 и степень насыщенности 1 на входе в штабель принимаем по второй ступени режима сушки расчетного материала (таблица 3.3).
Остальные параметры воздуха на входе в штабель определяем по формулам. Парциальное давление водяного пара выводим из формулы 1.12 [2 с. 22]:
где pн1 – давление насыщения водяного пара при температуре t1 Па. По таблице 1 [2] с.211путем интерполяции определяем что при температуре воздуха 68 С pн1=28700 Па.
pп1 = 071 28700 = 20377 Па
Влагосодержание воздуха определяем по формуле 1.14 [2] с. 23 :
d1 = 622 pп1 (pa-pп1) (4.8)
где pa – атмосферное давление воздуха Па. Принимаем pa = 100000 Па.
d1 = 622 20377 (100000-20377) =1592 гкг
Теплосодержание воздуха (энтальпия) по формуле 1.23 [2] с. 24:
I1 = 101 t1 + 0001 d1 (188 t1 + 2500) (4.9)
I1=101 68 + 0001 1592·(188 68 + 2500) = 48703 кДжкг
Плотность воздуха 1 кгм3 определяем по формуле 1.16 [2] с. 23:
= [2896·pa – 1094·pп] 8314·T1 (4.10)
где Т1 – температура воздуха в Кельвинах.
= [2896·100000 – 1094·20377] 8314·341= 094 кгм3
Приведённый удельный объём V м3кг сухого воздуха определяем по формуле 4.6 [3] с. 23:
пр1 = 462 10-6 T1 · (622+d1) (4.12)
пр1 = 462 10-6 341 (622+1592) = 123 м3кг
Определяем параметры воздуха на выходе из штабеля. Влагосодержание воздуха на выходе из штабеля определяем по формуле 4.7 [3] с. 24:
d2 = (1000 М) + d1 (4.13)
где М – масса циркулирующего агента сушки на 1 кг испаряемой влаги кгкг.
Массу циркулирующего агента определяем по формуле 4.8 [3] с. 24:
М = V (Dр пр1) (4.14)
гдеV – объем циркулирующего агента сушки м3с.
пр1 – приведенный удельный объём сушильного агента на входе в штабель гкг
М = 89 (0047123) = 154 кгкг
d2 = (1000 154)+1592 = 16569 гкг
I2 = I1 = 48703 кДжкг
Плотность воздуха на выходе из штабеля определяем по формуле:
= [2896·pa – 1094·pп] 8314·T2 (4.15)
Приведенный объем Vпр2 определяем по формуле:
Vпр2 = 462 10-6T2 (622 + d2) (4.16)
Температура агента сушки на выходе из штабеля равна:
Найдем температуру на выходе со штабеля преобразуя формулу 1.23 [2] с. 24:
t2 = (I2 - 25 d2) (101 + 000188 d2) (4.17)
t2 = (48703– 25 16569) (101 + 000188 16569) = 550C
Т2 = 273 + 55=328 К.
= [2896·100000 – 1094·21035] 8314·328 = 098 кгм3
Vпр2 = 462 10-6 328(622 +16569) = 119 м3кг
Результаты расчета параметров сушильного агента обобщаем в таблице 4.1.
Таблица 4.1 – Параметры сушильного агента
на выходе из штабеля
Приведенный удельный объём м3кг
3 Определение расхода теплоты на сушку
Одно из основных требований предъявляемых к сушилкам – минимальный расход теплоты на проведение процесса сушки. Этот расход состоит из затрат на начальный прогрев испарение влаги и теплопотери через ограждения сушилки .
Для зимних условий удельный расход теплоты на начальный прогрев qпр кДжм3 складывается из её затрат на нагревание замороженной древесины от отрицательной начальной температуры t0 до 0С плавление содержащегося в древесине льда и нагревание пиломатериала до требуемой температуры.
3.1 Расход теплоты на начальный прогрев
Для зимних условий расход теплоты на начальный прогрев определяем по формуле 49 [3] с. 25:
q'пр = д с(-) (-tо) + Б + д с(+) tнп (4.19)
для среднегодовых условий определяем по формуле 410 [3] с. 25 :
q'пр = l cl (tнп - t0) (4.20)
где дБ – плотность и базисная плотность древесины расчётного материала кгм3;
Wс.ж. – содержание воды оставшейся в замороженной древесине в жидком состоянии %;
– скрытая теплота плавления льда (=335 кДжкг);
tнп – температура начального прогрева расчётного материала °С;
t0 – начальная температура древесины °С.
с(-) с(+) – средняя удельная теплоёмкость соответственно при отрицательной температуре и температуре прогрева древесины tпр кДж(кгС);
сд – удельная теплоёмкость древесины в диапазоне температур от t0 до tнп.
Базисную плотность древесины липы найдём по табл. 4 [2] c. 214 а плотность при начальной влажности WН = 60% определим по формуле 2.18 [2] с. 68 :
где ρБ– базисная плотность древесины кгм3; W – влажность древесины %.
Для данного расчётного материала ρБ = 400 кгм3 влажность W=60%.
Начальную температуру замороженной древесины при выполнении расчета для зимних условий принимаем t0= -20°С. Значение начальной температуры для среднегодовых условий принимаем по приложению 7 [3] с. 94 в зависимости от региона в котором планируется строительство цеха для среднегодовых – t0 = 550С. Удельную теплоемкость древесины определяем по рисунок 2.3. [2] с. 73. При этом среднее значение температуры древесины рассчитываем по формулам:
при определении с(-) t = t02 (4.22)
при определении с(+) t = tнп2 (4.23)
при определении сд t = (t0 + tнп)2 (4.24)
Для t= -20 2 = -10C с(-) = 217 кДж(кгС)
Для t = 64 2 = 32 C с(+) = 281 кДж(кгС)
Для t = (55+64) 2 = 3475 C сд = 282 кДж(кгС)
По табл. 5 приложения [2] c. 214 для t0=-200С определим содержание воды оставшейся в замороженной древесине в жидком состоянии Wс.ж.=18%.
Рассчитаем расход теплоты на начальный прогрев 1 м3 пилометериалов для зимних условий:
q' пр = 640 217 (-(-20)) + 400 335 + 530 281 64 =
Для среднегодовых условий:
q' пр = 640 282 (64-55) =1055808 кДж м3.
Удельный расход теплоты при начальном прогреве отнесенный к 1 кг испаряемой влаги qпр кДжкг рассчитаем для зимних и среднегодовых условий по формуле 4.11 [3] с. 26:
qпр = q 'пр D1 (4.25)
qпр = 179371200 = 89686 кДжкг
qпр = 1055808200= 5279 кДжкг
Секундный расход теплоты на начальный прогрев Qпр кВт также определим для зимних условий по формуле 4.12 [3] с. 26:
Qпр = q'пр Е (3600 нп) (4.26)
где нп- продолжительность начального прогрева для расчётного материала ч;
Е- вместимость камеры м3.
Qпр = 179371 631 (360075) =4192 кВт
Qпр = 1055808 631 (360075) =2467 кВт
3.2 Расход теплоты на испарение влаги
Удельный расход теплоты на испарение влаги в сушилках рассчитываем для зимних и среднегодовых условий по формуле 4.13 [3] с. 26:
qисп = (1000 (I2 - I0) (d2 - d0)) - c' tм (4.27)
где I0 d0 – энтальпия и влагосодержание свежего воздуха поступающего в сушильную камеру во время сушки кДжкг гкг соответственно;
с' – удельная теплоемкость воды (419 кДж(кг0С));
tм – температура смоченного термометра психрометра для режима сушки расчетного материала °С.
Определим tм для всех ступеней сушки расчетного материала по табл. 3.1 [ПЗ]:
ступень – tм = 64 – 3 = 61°С
ступень – tм = 68 – 7 = 61°С
ступень – tм = 88 – 26 = 62°С
Среднее значение tм = 613 = 61°С.
Значения I0 и d0 определяем по приложению 7 [3] с. 94. Для Минской области I0 = -58 кДжкг d0 = 24 гкг - для зимних условий; I0 = 55 кДжкг d0 = 41 гкг – для среднегодовых.
qисп = (1000 (48703- (-58)) (16569 – 24)) – 419 61 =276254 кДжкг
qисп = (1000 (48703- 55) (16569 – 41)) – 419 61 = 272436 кДжкг
Расход теплоты на испарение влаги из 1 м3 расчетного материала q'исп кДжм3 определяем для зимних и среднегодовых условий по формуле 4.14 [3] с. 27 :
q'исп = qисп D1 (4.28)
q'исп = 276254 200 = 552508 кДжм3
q'исп = 272436 200= 544872 кДжм3
Расход теплоты в единицу времени на испарение влаги Qисп кВт также определяем для зимних и среднегодовых условий по формуле 4.15 [3] с. 27:
Qисп = qисп Dр (4.29)
Qисп = 276254 0047 = 12984 кВт
Qисп = 272436 0047 = 12804 кВт
3.3 Тепловые потери через ограждения
Тепловые потери через ограждения сушилки в единицу времени определяем по формуле :
Qогр = Fi · Kтi · ( tc - t0) 10-3 (4.30)
tc -температура среды в камере °С. Принимаем по табл. 4.1 [ПЗ];
t0 – температура наружной среды °С.
Температура наружной среды зависит от того где находятся сушильные каме-ры - внутри помещения или вне него. В данном проекте камеры находятся в отап-ливаемом помещения. Поэтому температура наружной среды t0 = 20°С– для зимних условий среднегодовых – t0 = 200С.
При расчете потерь через пол t0 = 2°С – для зимних условий; t0 = 10°С – для среднегодовых.
Расчет площадей ограждающих конструкций проведем в соответствии со схемой камеры AS – 1 показанной на рисунке 4.1
Sстенки боковой = 44 · 252 = 1109 м2
Sстенки задней = 264 252 = 665 м2
Sперекрытия = 264 · 44 = 1162 м2
Sпола = 264 · 44 = 1162 м2
Sворот = 264 252 = 665 м2
Рисунок 4.1- Схема камеры AS – 1
Коэффициент теплопередачи многослойных ограждений К Вт(м20С) определяем по формуле 4.17 [3] с. 28:
Kтi = 1 (1 в + 1 1 + + n n + 1 н) (4.31)
где в - коэффициент теплоотдачи от внутренних поверхностей ограждений Вт(м2°С) в = 25 Вт(м2°С;
н - коэффициент теплоотдачи для наружных поверхностей ограждений Вт(м2°С) н = 9 Вт(м2°С);
2 n - толщина слоев ограждений м;
2 n - коэффициент теплопроводности материалов ограждений Вт(м2°С) (приложение 9 [3] с. 95).
Сушильные камеры AS – 1 – сборные. Учитывая это принимаем конструк-цию и размеры элементов ограждений перекрытий и дверей следующего образца [3] c. 29 рис. 4.2д рис. 4.2.
Рисунок 4.2 – Панель сборочных камер
Значения всех параметров необходимых для расчета коэффициента теплопередачи сводим в таблице 4.2.
Таблица 4.2 – Расчет коэффициента теплопередачи
Коэффи-циент теплопро-водности Вт(м·°С)
Коэффициент теплообмена поверхности Вт(м2·°С)
Торцевая стена со стороны двери
Определяем коэффициент теплопередачи ограждений:
Кт1= Кт2= Кт3= Кт4= 1 [125 + 010041+ 200015240 + 19 ] = 039 Вт(м2С)
Коэффициент теплопередачи пола принимает равным 05 К наружной стены.
Кт5 = 05· Кст= 05 039=0195 Вт(м2C)
Значения коэффициента теплопередачи не превышают 07 Вт( м2C). Следовательно камера не нуждается в дополнительном утеплении.
Расчеты потерь теплоты через ограждения сводим в таблица 4.3.
Таблица 4.3 – Расчет тепловых потерь через ограждения для камеры распо-ложенной в отапливаемом помещении
Наименование ограждений
Коэффициент теплопередачи Вт( м·0C)
Среднегодовые условия
Рассчитываем величину тепловых потерь через все виды ограждений:
Qзогр = Q сгогр = 665 039 (61 - 20) 0001=011 кВт
Qзогр = Q сгогр = 1109 039 (61- 20) 0001 = 018 кВт
Qзогр = Q сгогр = 665 039 (61- 20) 0001 = 011 кВт
Qзогр = Q сгогр = 1162 039 (61- 20) 0001 = 019 кВт
Qзогр = 1162 039 (61- 2) 0001 = 027 кВт
Q сгогр = 1162 039 (61- 10) 0001 = 024 кВт;
Суммарные тепловые потери через ограждения сушилки составят:
– для зимних условий:
Qзогр = Qзогр i =011+ 018+ 011+ 019+ 027 = 086 кВт
– для среднегодовых условий:
Qсгогр = Qсгогр i = 011+ 018+ 011+ 019+ 024 = 083 кВт.
Удельный расход теплоты на потери через ограждения в пересчете на 1 кг испаряемой влаги qогр кДж м3 определяем для зимних и среднегодовых условий по формуле 4.18 [3] с. 30 :
qогр = 15 Qогр Dc (4.32)
гдеQогр - суммарные теплопотери через ограждения камеры кВт.
qогр = (15 086) 0036 = 3583 кДжкг.
qогр = (15 083) 0036 = 3458 кДжкг.
В пересчете на 1 м3 расчетных пиломатериалов тепловые потери через ограждения q'огр кДж м3 составляют формула 4.19 [3] с. 30:
q'огр = qогр · D1 (4.33)
q'огр = 3583 · 200 = 7166 кДж м3
q'огр = 3458· 200 = 6916 кДж м3
3.4 Суммарный расход теплоты
Определение суммарного удельного расхода теплоты на сушку qсуш кДжкг производим для зимних и среднегодовых условий по формуле 4.20 [3] с. 30:
qсуш = (qпр + qисп + qогр) · С1 (4.34)
где С1 - коэффициент учитывающий дополнительный расход теплоты на нагрева-ние ограждений камер транспортных средств оборудования и т.д.
Для камер оборудованных рельсовым транспортом С1 = 12-13. При этом если камера установлена в отапливаемом помещении для расчета используют меньшее значение коэффициента в противном случае – большее. У нас камера в отапливаемом помещении принимаем коэффициент С1 = 12.
qзсуш = (89686+276254+3583) 12= 443428 кДжкг.
qсгсуш = (5279+272436+3458) 12= 394421 кДжкг.
Расход теплоты на 1 м3 расчетного материала q'суш кДжм3 определяем только для среднегодовых условий по формуле 4.21 [3] с. 31:
q'суш = qсуш D1 (4.35)
q'суш = 394421 200 = 788842 кДжм3
Результаты расчета расхода теплоты на сушку обобщаем в таблице 4.4.
Таблица 4.4 – Расход теплоты на сушку
Статья расхода теплоты
На 1 м3 древесины кДжм3
На 1 кг испаряемой влаги кДжкг
Потери через ограждения
Расход теплоты на сушку
4 Определение расхода теплоносителя
В качестве теплоносителя в сушильных камерах по заданию применяют насыщенный водяной пар с давлением 03 Мпа. Расход пара Мп кгм3 на сушку 1м3 расчетных пиломатериалов определяем для среднегодовых условий по формуле 4.22 [3] с. 31 :
Мп = (qсуш · D1)(iн - i') (4.36)
i' – энтальпия кипящей воды при том же давлении кДжкг.
Энтальпию пара и кипящей воды определяют по табл. 2 [2] с. 212 iн = 2725 кДжкг i' = 561 кДжкг.
Мп = (394421 · 200)(2725 - 561) = 36453 кгм3
Часовой расход пара на 1 камеру М1 кгч в период прогрева и сушки рассчитываем для зимних условий по формулам 4.24 и 4.25 [3] с. 32:
М1пр = ((Qпр +15·Qогр)·125·3600)(iн - i') (4.37)
М1суш = ((Qисп +15·Qогр)·125·3600) (iн - i') (4.38)
М1пр = ((4192+15·086) · 125· 3600)(2725 - 561) = 8985 кгч
М1суш = ((12984+15·086) · 125· 3600)(2725 - 561) = 27268 кгч
Часовой расход пара на сушильный цех Мц кгч рассчитаем для зимних условий по формуле 4.28 [3] с. 32:
Мц = М1пр·Nпр + М1суш ·Nсуш (4.39)
где Nпр Nсуш – количество камер в которых одновременно идет прогрев и сушка материала соответственно шт.:
Nсуш = N- Nпр (4.41)
где N – количество камер в цехе шт.
Nпр = 126 = 2Принимаем 2 шт.;
Nсуш = 12 – 2= 10 шт.
Мц = 8985·2+ 27268·10 = 290605 кгч
Годовой расход пара на сушку всего заданного объема пиломатериалов Мгтгод определяем для среднегодовых условий по формуле 4.31 [3] с. 32:
Мг = Мп ·Ф·с3·10-3 (4.42)
где Ф – суммарный объем фактически высушенных пиломатериалов заданных размеров и пород м3год;
с3 – поправочный коэффициент учитывающий увеличение расхода пара при сушке пиломатериалов сохнущих медленнее расчетного материала. Данный коэффициент определяем по таблице 4.4 [3] с. 33 в зависимости от величины отношения средней продолжительности цикла сушки фактических пиломатериалов (ц.ср) к продолжительности цикла сушки расчетного материала (таблица 3.2 [ПЗ]). Значение ц.ср сут рассчитываем по формуле 4.33 [3] с. 33:
ц.ср = ц.i ·Фi Фi (4.43)
Фi - объем заданных пиломатериалов м3год.
ц.ср = (46·1000+77·1000+58·1000+42·1500)(1000+1000+1000+1500) = 496 сут.
При ц.ср ц. = 49642= 2 путем интерполяции с3 = 104.
Ф =1000 + 1000 + 1000 + 1500 = 4500 м3год
Мг = 36453·4500·104·10-3 = 1706 тгод.
Результаты расчета расхода теплоносителя обобщаем в таблица 4.5.
Таблица 4.5 - Расход теплоносителя
Расход теплоносителя
Для среднегодовых условий
На сушку 1 м3 расчетных пиломатериалов кгм3
Часовой на1 камеру кгч:
Часовой на сушильный цех кгч
5 Расчет калориферов
5.1 Характеристика калориферов
В данных сушильных камерах принимаем к установке компактные калорифе-ры обогреваемые паром КПС-П рис.4.
Они представляют собой замкнутую систему сообщающихся металли-ческих трубопроводов омываемых снаружи циркулирующим сушильным агентом а изнутри обогреваемым теплоносителем [3] c. 34.
Рисунок 4.3 - Компактный калорифер
5.2 Выбор места установки и компоновка калориферов
Выполним расчет компактных паровых калориферов модели КПС-П. Местом для установки паровых калориферов планируется циркуляционный канал камеры между горизонтальным экраном и потолком. Размеры поперечного сечения этого канала 44×09 м. Паровые калориферы следует устанавливать с вертикальным расположением нагревательных трубок. Для того чтобы это было возможно высота калорифера должна быть меньше высоты циркуляционного канала т.е. 900 мм (для данного случая). Согласно приложению 11 [3] с. 97 это условие выполняется для калориферов № 6 – 8. Все они имеют ширину Б2 = 575 мм. Таким образом по ширине циркуляционного канала может поместиться следующее количество калориферов:
nк= 4400575 = 765 шт.
Учитывая что в камере установлено 2 вентилятора принимаем количество калориферов nк = 6кратное количеству вентиляторов.
Вычерчиваем схему поперечного сечения циркуляционного канала и предполагаемую компоновку в нём калориферов (рис. 4.4).
Рисунок 4.4 – Поперечное сечение канала
Принимаем для установки калориферы № 8. Согласно приложению 11[3] с.97 площадь их фронтального сечения составляет fфр = 0372м2. По формуле 4.35 [3] c. 37 рассчитаем массовую скорость сушильного агента во фронтальном сечении калорифера:
Поскольку выполняется условие 2 ≤ (фр · ρ1) ≤ 8 делаем вывод что номер калорифера выбран правильно.
5.3 Расчет тепловой мощности калориферов
Рассчитаем тепловую мощность выбранных калориферов по формуле 4.41 [3] c. 38:
где Кк – коэффициент теплопередачи калорифера (Вт(м2°С);
F – площадь поверхности нагрева калорифера м2;
tср – средний температурный напор калорифера °C;
C3 – коэффициент учитывающий загрязнение поверхности нагревательных трубок калорифера.
Коэффициент теплоотдачи принимаем по приложению 14 [3] с. 98 с учетом номера калорифера и величины массовой скорости сушильного агента в его фронтальном сечении Кк = 3705 Вт(м °С).
Площадь поверхности нагрева компактных калориферов рассчитаем по формуле 4.42 [3] c. 39:
где fк – поверхность нагрева одного компактного калориферам2.
Значение fк определяем по приложению 11 [3] с. 97 к = 1692 м2
F = 1692 6 = 10152 м2 .
По условию задания в качестве теплоносителя используется насыщенный пар с давлением рн = 03 Мпа. По табл. 2 приложения 2 [2] с. 212 определяем что этому давлению соответствует температура насыщения tн = 13354 °С. Рассчитываем средний температурный напор калориферов по формуле 4.47 [3] c. 40:
Δtср. = tн – 05( t1 + t2) (4.47)
где t1t2 – температура агента сушки на входе и выходе из штабеля 0С.
Δtср. = 13354 – 05( 68 + 55) = 7204 °С.
Коэффициент Сз принимаем равным 12 согласно рекомендациям [3] c. 40.
Определяем тепловую нагрузку на калориферы во время сушки пиломатериалов в зимних условиях по формуле 4.49 [3] c. 40:
где Сп – коэффициент неучтенных потерь теплоты при сушке. Принимаем Сп = 12.
Qк= (12984 + 15 086) 12 = 15736 кВт.
Т.к. условие Qу > Qк выполняется считаем что калориферы обеспечат соблюдение выбранных режимов сушки и требуемую производительность сушильных камер.
Определяем тепловую нагрузку на калориферы в период начального прогрева для зимних условиях по формуле 4.50 [3] c. 41 :
= (4192 + 15 086) 12 = 5185 кВт.
Т.к. Qу > (2258 > 5185) то делаем вывод что калориферы обеспечивают соблюдение выбранных режимов сушки и требуемую производительность сушильных камер.
Разработка технологического процесса
1 План сушильного цеха
Строительство участка планируется в Минской области он будет располагаться в отапливаемом помещении. Размеры сушильного участка следующие: 45×30 м. Общая площадь занимаемая участком составляет 1350 м2.
В данном участке планируется установить 7 сушильных камер периодического действия модели AS-1 которые будут располагаться в один ряд. В сушильном участке предусмотрено наличие лаборатории размерами 94×9 м. Лаборатория располагается возле сушильных камер. А так же бытовое помещение тех же размеров.
Для транспортирования штабелей от площадок для их формирования и разборки а также для загрузки и выгрузки сушильных камер применяем подштабельные тележки двигающиеся по рельсам а так же траверсную тележку для перемещения штабеля с одних рельс на другие.
На против сушильных камер находятся склады сырых и сухих пиломатериалов. Размеры склада сырых пиломатериалов 12×9 м площадь – 108 м2. Он вмещает 6 штабелей. Емкость склада сухих пиломатериалов – 12 штабелей. Размеры этого склада 12×18 м площадь – 216 м2. Площадка для формирования и разборки штабелей 12×9 м площадь – 108 м2 каждая.
2 Организация технологического процесса
Транспортировку пиломатериалов к формировочной площадке осуществляют в плотных (без прокладок) пакетах автопогрузчиком.
Для последующей транспортировки штабелей используют рельсовый транспорт. В качестве подвижного состава для этой цели применяют составные платформы собранные из треков. Трек представляет собой двухколесную тележку смонтированную из двух швеллеров и устанавливаемую на одном рельсе. Далее к лифту подвозят пакет сырых пиломатериалов. Платформа занимает верхнее положение и на нее закатывают трековую вагонетку. Рабочие сдвигают доски с пакета на вагонетку и формируют один за другим ряды штабеля. По мере выкладки штабеля платформа медленно опускается и фронт работы поддерживается на наиболее удобном уровне. После завершения укладки платформа подымается и штабель скатывается с нее на рельсовый путь.
Далее сформированный на треках штабель подается в одну из сушильных камер для перемещения штабеля с одних путей на другие а так же для выгрузки и загрузки камеры используется траверсная тележка. Тележка снабжена самоходным
устройством и лебедкой с блоками для перемещения штабелей. Траверсная тележка так же служит для транспортировки высушенных пиломатериалов на склад сухих пиломатериалов. Там находиться еще один лифт для разборки штабеля. Удаляется штабель из цеха по рельсам а вне помещения его забирает автопогрузчик.
3 Контроль технологического процесса
Контроль качества - важная составляющая технологического процесса целью которой является предотвращение выпуска бракованной продукции не соответствующей требованиям нормативно-технической документации.
Древесина выпускаемая из сушилки должна соответствовать своему назначению. Так как назначение древесины может быть различным различны и требования к качеству сушки.
Качество сушки характеризуется рядом показателей основными из которых являются:
наличие или отсутствие видимых дефектов;
средняя влажность высушенной древесины;
равномерность влажности древесины;
перепад влажности по толщине сортиментов;
наличие остаточных внутренних напряжений.
Видимые дефекты сушки. К видимым дефектам относятся трещины и покоробленость. Встречаются следующие виды трещин: наружные внутренние торцовые и радиальные.
Наружные трещины образуются в материале в начальный период сушки. Причина появления наружных трещин – неправильно выбранный режим сушки (слишком жесткий).
Внутренние трещины образуются в конце процесса сушки когда растягивающие напряжения испытывают внутренние слои сортиментов. Для предупреждения их необходимо соблюдение правильного режима сушки.
Торцовые трещины обусловлены слишком быстрой сушкой торцов. Основными способами борьбы с торцовыми трещинами являются:
замазывание торцов сортиментов масляной краской;
применение торцезащитных экранов.
Радиальные трещины возникают при сушке круглых лесоматериалов а также пиломатериалов содержащих сердцевинную трубку. Причиной возникновения является различная усушка в радиальном и тангенциальном направлениях.
Покоробленость возникает из-за различной усушки в радиальном и тангенциальном направлениях. Особенно короблению подвержены доски тангенциальной распиловки. Для предупреждения коробления доски должны сушиться в состоянии фиксации их плоской формы т.е. под давлением.
Контроль внутренних напряжений преследует следующие цели:
установление характера и примерной величины внутренних напряжений в древесине;
установление величины остаточных деформаций и остаточных внутренних напряжений в древесине;
определение характера распределения влаги по толщине пиломатериала.
Производственный контроль напряжений осуществляют выпиловкой из материала специальных проб – силовых секций. Силовая секция раскраивается в виде двузубой гребенки с выкалыванием серединки (рисунок 5.1).
Рисунок 5.1 - Схема раскроя силовой секции
Сразу после выпиливания зубцы силовой секции могут изогнуться в ту или иную сторону. Возможные деформации силовой секции показаны на рисунке 5.2.
Рисунок 5.2 - Возможные деформации силовой секции
По форме секции можно установить характер внутренних напряжений а по величине деформации – судить и об их сравнительной величине.
Если зубцы секции изгибаются наружу значит в материале имеются растяги-вающие напряжения в наружных и сжимающие во внутренних слоях. Изгиб зубцов внутрь говорит о том что наружные слои испытывают сжимающие напряжения а внутренние – растягивающие. Отсутствие деформации зубцов говорит об отсутст-вии внутренних напряжений в древесине.
Для того чтобы оценить величину остаточной деформации древесины а значит и величину остаточных напряжений (внутренних) надо добиться установления равномерности влажности по всему объему силовых секций для этого выдерживают силовую секцию при комнатной температуре 7-8 часов или при температуре 1000С - 15-2 часа. Если после выдержки секция имеет внешний вид (3) то в древесине нет остаточных напряжений. Если секция после выдержки имеет вид (2) – это значит что в материале имеются остаточные деформации удлинения на поверхности и деформации укорочения во внутренних слоях.
Такой вид образца говорит о том что древесина не прошла влаготеплообработки. Если секция приобрела форму (1) – в материале имеются остаточные деформации укорочения на поверхности и удлинения внутри. Такая форма секции говорит о излишней влаготеплообработки в конце.
Контроль влажности. В технике существует много способов определения влажности материалов. Они делятся на две группы: прямые способы при которых непосредственно измеряются масса или объем воды и косвенные способы при которых измеряются показатели каких-либо свойств материала зависящих от влажности. Контроль конечной влажности осуществляют при помощи электровлагомера а контроль внутренних напряжений при помощи силовых секций.
В зависимости от перечисленных показателей качества высушенной древесины установлены четыре категории качества сушки.
Первая категория – сушка пиломатериала проведена до эксплуатационной влажности обеспечивающая особо точную механическую обработку и сборку деталей и узлов наиболее квалифицированных изделий.
Вторая категория – сушка до эксплуатационной влажности обеспечивающая точную механическую обработку и сборку деталей и узлов наиболее квалифицированных изделий.
Третья категория - сушка до эксплуатационной влажности для менее квалифицированных изделий деревообработки.
Нулевая категория – сушка товарных пиломатериалов до транспортной влажности.
Контроль технологического процесса сушки пиломатериалов приведён в таблице 5.1.
Таблица 5.1 - Контроль технологического процесса сушки пиломатериалов
Контролируемый параметр
Периодичность проведения контрольных операций
Исполнитель контроля
Контроль параметров пиломатериалов поступающих на сушку
Геометрические параметры
измерительная рулетка
Контроль параметров теплоносителя
манометрический термометр
Контроль состояния агента сушки
дистанционный психрометр
Продолжение таблицы 5.1
Контроль состояния высушиваемого материала
контрольных образцов
Контроль качества пиломатериалов после сушки
Средняя конечная влажность
Отклонение конечной влажности отдельных досок от средней влажности штабеля
Допустимый перепад влажности в зависимости от толщины
Остаточные внутренние напряжения
Разработан проект лесосушильного участка для сушки березовых и липовых пиломатериалов в количестве 4500 м3 в год назначением для изготовления мебели. Предполагаемое место строительства – Минская область. Цех размещен в помещения с общей площадью 1350 м2.
К установке предложено 7 лесосушильных камер AS-1. Вместимость каждой из них составляет 12 м3. Для формирования и разборки штабелей транспор-тирования доставки пиломатериалов к камерам и на склады выбраны два лифта и одна траверсная тележка.
Камеры оснащены компактными калориферами КПС-П №8. Количество калориферов – 6 общая поверхность нагрева составляет 10152 м2.
Теплоносителем является водяной пар под давлением 03 МПа.
Годовая потребность цеха в теплоносителе – 1706 тгод.
Список источников информации
Гидротермическая обработка и консервирование древесины. Учебник для вузов. Изд. 3-е перераб. Серговский П. С. М. «Лесная промышленность» 1975. 400с.
Гидротермическая обработка и защита древесины. Примеры и задачи: учеб. пособие для студентов специальности «Технология деревообрабатывающих производств» В. Б. Снопков. – Мн.: БГТУ 2005. – 240 с.
Гидротермическая обработка и защита древесины. Курсовое и дипломное проектирование: учеб. пособие для студентов учреждений обеспечивающих получение высшего образования по специальностям «Технология деревообрабатывающих производств» «Профессиональное обучение (деревообработка)» «Энергоэффективные технологии в лесном комплексе». – Минск: БГТУ 2007. – 110с.
Справочник по сушке древесины Е.С. Богданов и др.; Под ред. Е.С. Богданова. – М.: Лесная пром-ть 1990. – 304с.
Расчет проектирование и реконструкция лесосушильных камер Е.С. Богданов и др.; Под ред. Е.С. Богдановва. – М.: Экология1993. – 352с.
Проекты (работы) курсовые: СТП БГТУ 002-2007. – [Взамен СТП 05.11.91]; Введ. 01.01.2007. – Минск: БГТУ2007. – 31с.

Спецификация.spw

Сушильная камера AS-1
Потолочное перекрытие
Горизонтальный экран
Приточно-вытяжные трубы
Система теплоснабжения

Чертеж.cdw