Проектирование лесосушильной камеры типа Capcal HT-40

Таблица 2.2- Расчет потерь тела через ограждения

Наименование ограждений	Fог, м2	Kог, Вт/(м2·єС)	tс, єС	t0, єС	tс - t0, єС	Qог, кВт
1. боковые стены	62,22	0,33	70	15	55	1,12
2.Торцовая стена со стороны коридора управления	40,87	0,33	70	15	55	0,74
3.Торцовая стена со стороны траверсного пути без учета площади дверей	14,82	0,33	70	15	55	0,27
4.Перекрытие	40,87	0,33	70	15	55	0,74
5.Пол	40,87	0,165	70	7	63	0,42
6.Дверь	26	0,34	70	15	55	0,49
УQог=3,78

Удельный расход тепла на потери через ограждения, кДж/кг определяется по формуле (2.46), с.45 /1/

, (2.41)

где У Q_ог - суммарные теплопотери через ограждения камеры, кВт

m_c - масса влаги, испаряемой из камеры в секунду, кг/с.

Подставляем известные значения в формулу (2.41)

кДж/кг.

Определение удельного расхода тепла на сушку

Удельный расход тепла на сушку, кДж/кг, определяется по формуле (2.47), с.47 /1/

q_суш = (q_пр + q_исп + q_ог ) · с₁, (2.42)

где q_исп - удельный расход тепла на испарение влаги, кДж/кг;

q_пр - расход тепла на начальный прогрев одного м³ древесины, кДж/м³;

q_ог - удельный расход тепла на потери через ограждения, кДж/кг.

с₁ - коэффициент, учитывающий дополнительный расход тепла на начальный прогрев камер, транспортных средств, оборудований и др.

Принимаем коэффициент, учитывающий дополнительный расход тепла на начальный прогрев камер, с₁ = 1,1 по рекомендациям на с.47 /1/.

Подставляем известные значения в формулу (2.42)

кДж/кг,

кДж/кг.

Определение тепла на один кубический метр расчетного материала

Удельный расход тепла на 1 м³ расчетного материала, кДж/м³, определяется по формуле (2.48), с.45 /1/

, (2.43)

где q_суш - удельный расход тепла для среднегодовых условий, кДж/кг;

m - масса влаги испаряемой из одного кубического метра древесины, кг/м³.

Подставляем известные значения в формулу (2.43)

кДж/м³.

2.9 Выбор типа и расчет поверхности нагрева калорифера

Устанавливаем спирально-накатные (биметаллические) калориферы (ГОСТ 7201-80). Поскольку эти калориферы наиболее надежно работают в агрессивной среде лесосушильных камер.

Тепловая мощность калорифера, кВт, определяется по формуле (2.49), c.48 /1/

, (2.44)

где Q_пр - расход тепла на прогрев, кВт;

У Q_ог - суммарные теплопотери через ограждения камеры, кВт;

с₂ - коэффициент неучтенного расхода тепла на сушку.

Принимаем коэффициент неучтенного расхода тепла на сушку с₂ = 1,2 по рекомендациям на с.47 /1/

Подставляем известные значения в формулу (2.44)

кВт.

Поверхность нагрева калорифера, м², определяется по формуле (2.51), с.49 /1/

, (2.45)

где Q_k - тепловая мощность калорифера, кВт;

k - коэффициент теплопередачи калорифера, Вт/(м² · єС);

t_т - температура теплоносителя (вода), єС;

t_с - температура нагреваемой среды в камере (воздух, перегретый пар), єС; с₃ - коэффициент запаса, учитывающий загрязнение поверхности калорифера.

Температура среды t_с, єС, ориентировочно можно вычислить по формуле (2.52),с.49 /1/

, (2.46)

где t₁ - температура агента сушки на входе в штабель, єС;

t₂ - температура агента сушки на выходе из штабеля, єС.

Подставляем известные данные в формулу (2.46)

єС.

Температуру теплоносителя t_т, єС принимаем в зависимости от спецификации, р_п = 0,1 МПа, по таблице 2.9, с.49 /1/ методом интерполирования. Полученная температура теплоносителя t_т = 90 єС.

Для определения коэффициента теплопередачи калорифера k, Вт/(м² · єС), в камерах с принудительной циркуляцией необходимо знать скорость агента сушки через калорифер х_к, м/с, которую можно вычислить при известном живом сечении калорифера F_ж.сеч.к, м²;

F_{ж.сеч.к.} = F_кан (1- К_f )

F_кан =6,3 м²

К_f - коэффициент проекции труб на площадь, перпендикулярную потоку, он зависит от шага размещения труб и при величинах шага 100, 80, 74 мм - соответственно равен 0,35; 0,41;0,466.

При шаге 74 мм

F_{ж.сеч.к.} = 6,3*(1- 0,466)= 3,3642 м²

В формуле (2.45) неизвестен коэффициент теплопередачи калорифера k. Для его определения в рамках принудительной циркуляции надо знать скорость агента сушки через калорифер, которую можно определить по формуле (2.48)

, (2.48)

где V_ц - объем циркулирующего агента сушки, м³/с;

F _ж.сеч.к - площадь живого сечения калорифера, м².

При шаге 74 мм:

м/с.

По vk определяем к - коэффициент теплопередачи калорифера по таблице 2.11,с53/1/ . к при шаге 100, 80,74 соответственно равен 21,125;21,75; 23Вт/(м²· єС)

Подставляем известные значения в формулу (2.45) и получаем расчетные значения площади нагрева калорифера:

При шаге 74 мм

м²

Определяем число калориферов:

,

n= принимаем количество калориферов n= 5 шт.

2.10 Определение расхода количества циркулирующей горячей воды

количество циркулирующей воды на камеру, кг/ч

Определяется для зимних условий:

а) в период прогрева, кг/ч, определяется по формуле (2.72), с.55 /1/

, (2.47)

где Q_пр - общий расход тепла на камеру при начальном прогреве, кВт;

УQ_ог - суммарные потери тепла через ограждения с учётом поправки, кВт;

с₂ - коэффициент неучтенных потерь тепла;

t_пр - температура воды в прямой магистрали;

t_обр - температура воды в обратной магистрали;

Св - 4,19 кДж/кг єС - теплоемкость воды.

кг/ч

кг/ч

б) в период сушки:



Подставляем значения в формулу :

кг/ч

кг/ч

количество циркулирующей воды на цех, кг/ч.

Максимальное количество циркулирующей воды в зимних условиях на сушильный цех, состоящий из камер периодического действия определяется по формуле (2.75) с.57, /1/:

Р_цеха = n_кам.пр · Р_кам.пр + n_{кам.суш} · Р_{кам.суш} , (2.49)

где n_кам.пр - число камер, в которых одновременно идет прогрев материала; Р_кам.пр - расход воды на камеру в период прогрева для зимних условий, кг/ч; n_{кам.суш} - число камер, в которых идет процесс сушки материала; Р_{кам.суш} - расход воды на камеру в период сушки, кг/ч.

Так как количество камер n_кам = 6, а по данным на с.55 /1/ число камер, в которых идет прогрев материала принимается равным 1/6 от общего числа камер, то n_кам.пр = 1/6 · 6 = 1. Округляем в большую сторону. Принимаем число камер , в которых идет прогрев материала n_кам.пр = 1. Остальные камеры цеха, в которых идет процесс сушки n_{кам.суш} = 1.

Подставляем известные значения в формулу (2.49)

Р_цеха =1 · 28117,67+ 3 · 4946,8= 4295,4 кг/ч.

2.11 Определение диаметров водопроводов

1. Диаметр прямой магистрали d_маг.пр, м, от котельной к коллектору (2.87), с.61 /1/

, (2.52)

где Р_цеха - расход воды на сушильный цех, кг/ч; с_в - плотность воды, кг/м³; х_в - скорость движения воды, м/с.

Плотность воды определяем методом интерполяции по таблице 2.9, с.49 /1/ при давлении равным Р_п = 0,1 МПа. Плотность воды с_в = 980кг/м³.Скорость движения воды принимаем х_в =1,5 м/с по рекомендациям на с.61 /1/.

Подставляем известные значения в формулу (2.52)

м.

2. Диаметр отвода к калориферам определяется по формуле (2.88), с.61/1/

, (2.53)

где Р_кам.пр - расход воды на камеру в период прогрева для зимних условий, кг/ч;

с_в - плотность воды, кг/м³;

х_в - скорость движения воды, м/с.

Принимаем значение скорости пара х_п = 1,5 м/с по рекомендации на с.61 /1/

Подставляем известные значения в формулу (2.53)

м.

3. Диаметр водопровода к калориферу

, (2.54)

где .- расход воды на сушку для зимних условий,кг/ч.

4. Диаметр трубопровода к увлажнительным трубам,м.

В камерах периодического действия ,

, (2.55)

м

5. Диаметр конденсационного трубопровода от калорифера, м.

, (2.56)

6. Диаметр конденсационной магистрали, м.

, (2.57)

7. Диаметр труб к форсункам,м

кг/мин

.

= 6 мм

3. Аэродинамический расчет камер

Последовательность аэродинамического расчета

Аэродинамический расчет лесосушильных камер выполняют в следующей последовательности:

1. Составляется схема циркуляции агента сушки в камере, т. е. аэродинамическая схема камеры.

2. Подсчитывается суммарное сопротивление на всех участках движения агента сушки.

3. Подбирается тип и номер вентилятора по соответствующей характеристике.

4. Определяется теоретическая мощность вентилятора, мощность электродвигателя для привода вентилятора, по каталогу выбирается тип электродвигателя, мощность, частота вращения ротора, габаритные размеры и масса.

Исходные данные для расчета:

1) объем циркулирующего агента сушки V_ц = (см. формулы (2.12), (2.19))

2) средняя плотность агента сушки с, кг/ м³.

Средняя плотность агента сушки, кг/ м³, определяется по формуле на с.59 /1/

, (3.1)

где с₁ - плотность агента сушки на входе в штабель, кг/ м³;

с₂ - плотность агента сушки на выходе из штабеля, кг/ м³.

3) тип камеры и ее конструктивные размеры.

3.1 Составление аэродинамической схемы камеры

Схема циркуляционной системы камеры с последовательной нумерацией всех её участков представлена на рисунке 3.1. Участки циркуляции агента сушки указаны в таблице 3.1.

Таблица 3.1-Участки циркуляции агента сушки в камере типа Сopcal тип HT-40

Номера участков	Наименования участков
1	Вентилятор
2,	Верхний циркуляционный канал
3,6,13,16	Поврот под углом 90 є
4, 15	Калориферы
5,14	Боковые циркуляционные каналы
7,10	Вход в штабель
8.11	Штабель
9,12	Выход из штабеля

Для определения сопротивления каждого участка Дh_ст подсчитывается скорость агента сушки на каждом участке х_i, м/с, по формуле (3.6), с.62 /1/

, (3.2)

где V_ц - объем циркулирующего агента сушки, м³/с;

х_i - площадь поперечного сечения канала в плоскости, перпендикулярной потоку агента сушки на соответствующем участке, м².

Участок 1. Вентилятор

Площадь поперечного сечения канала, м², определяется по формуле на с.63 /1/

, (3.3)

где D_в - диаметр ротора вентилятора, м;

n_в - число вентиляторов в камере.

Принимаем диаметр ротора вентилятора D_в =0,71 м, число вентиляторов в камере n_в = 2

м²

м/с

Участок 2. Верхний циркуляционный канал.

=H₁ · L, (3.4)

где H1 - высота циркуляционного агента, м.

L - внутренний размер камеры по длине,м;

=1 · 6. м²

м/с

Участок 3,6,13,16. Поврот под углом 90 є.

f₃ = f₆ = f₁₃ = f₁₆ = 6,1·0,7 =4,8 м².

₃ =₆ =₁₃ =₁₆ = м/с

Участок 4, 15. Калориферы

Принимаем площадь поперечного сечения канала равную площади живого сечения штабеля F_{ж.сеч.шт} , м², определенную по формуле (2.14) пояснительной записки

f₄ = f₁₅ = F_ж.сеч.к = 3.3642 м².

₄ = ₁₅= _к= м/с

Участок 5,14. Боковые циркуляционные каналы

F₅ = f₁₄ = 6,1*0,8=4,8м².

₅ = ₁₄= м/с

Участок 7,10. Вход из штабеля

F₇ = f₁₀ = F_{ж.сеч.шт} = 11,16 м².

₇ = ₁₀= м/с

Участок 8, 11. Штабель

F₈ = f₁₁ = F_{ж.сеч.шт} = 11,16 м².

₈ = ₁₁= м/с

Участок 9, 12.Выход из штабеля.

F₉ = f₁₂ = F_{ж.сеч.шт} = 11,16 м².

₉ = ₁₂= м/с

Рассчитывает скорость циркуляции агента сушки на каждом участке по формуле (3.2) в виде таблицы 3.2

Таблица 3.2-Скорость циркуляции агента сушки на каждом участке

Номера участков	1	2	3,6,13,16	4,15	5,14	7,10	8,11	9,12
Площадь канала fi, м2	1	6,1	4,8	3,3642	4,8	11,16	11,16	11,16
Скорость агента сушки хi, м/с	16,74	2,7	3,5	5	3,5	1,5	1,5	1,5

Для определения мощности электродвигателя и его типа необходимо найти полный напор вентилятора Н_в, Па, по формуле (3.1), с.64 /1/

Н_в = h_ст + h_д, (3.6)

где h_ст - статический напор, Па;

h_д - динамический напор, Па.

Так как камера Trockenanlage VF 623/D имеет замкнутую систему воздуховодов, то величину h_д можно не учитывать. Тогда динамический напор h_д, Па, равен нулю.

Статистический напор h_ст, Па, определяется по формуле (3.3), с.64 /1/

, (3.7)

где с - средняя плотность агента сушки, кг/ м³;

х - скорость циркуляции агента сушки на участке, м/с;

l - длина участка (канала), м;

d_эк - эквивалентный диаметр, м;

о - коэффициент трения о стенки каналов и воздуховодов;

ж - коэффициент местных потерь (сопротивлений).

Первое слагаемое в формуле (3.7) представляет собой сумму сопротивлений на трение на всех прямых участках сети; второе - сумму местных сопротивлений на всем пути циркуляции.

Эквивалентный диаметр d_эк, м, определяется по формуле (3.4), с.65 /1/

, (3.8)

где f - площадь сечения в плоскости, перпендикулярной потоку агента сушки, м²; u - периметр канала в плоскости, перпендикулярной потоку агента сушки, м.

Определим необходимый напор Дh , Па, на каждом участке по формулам на с.76- 78 /1/, а затем определим статический напор по формуле на с.75 /1/

, (3.9)

где Дh - сопротивление движению агента сушки на определенном участке, м.

3.2 Определение сопротивлений движению агента сушки на каждом участке

Участок 1. Вентилятор

Сопротивление движению агента сушки на данном участке определяется по формуле

, (3.10)

где с - средняя плотность агента сушки, кг/ м³;

х₁ - скорость циркуляции агента сушки на первом участке, м/с;

ж_вх - коэффициент местного сопротивления агента сушки на входе в вентилятор.

Принимаем значение коэффициента местного сопротивления ж_вх = 0,5 по данным

Па.

Участок 2. Верхний циркуляционный канал Принимаем коэффициент трения о стенки каналов о = 0,016 Подставляем известные данные в формулу

Па.

Участок 3,6,13,16. Поврот под углом 90 є.

Сопротивление движению агента сушки на данном участке из справочных данных

Па.

Участок 4, 15. Калориферы

 Па.

Участок 5,14. Боковые циркуляционные каналы Сопротивление движению агента сушки на данном участке определяется по формуле

(3.13)

где с - средняя плотность агента сушки, кг/ м³;

х - скорость циркуляции агента сушки в канале, м/с;

ж_тр - коэффициент местных потерь для внезапного сужения потока.

Принимаем значение коэффициента местного сопротивления ж_тр = 0,028 по данным таблицы 3.8, с.74 /1/.Подставляем известные значения в формулу (3.13)

Па.

Участок 7,10. Вход из штабеля

Сопротивление движению агента сушки на данном участке определяется по формуле (3.7), с.75 /1/

, (3.14)

где с - средняя плотность агента сушки, кг/ м³;

х - скорость агента сушки перед штабелем, м/с;

ж_габ - коэффициент сопротивления штабеля.

 Па.

Участок 8, 11. Штабель

Сопротивление движению агента сушки на данном участке определяется по формуле

, (3.16)

где с - средняя плотность агента сушки, кг/ м³;

х - скорость циркуляции агента сушки в канале, м/с;

Па.

Участок 9, 12.Выход из штабеля.

Па.

Производим расчет сопротивлений h_ст, Па, в виде таблицы 3.3

У Дh_{i =} h_ст (3,17)

У Дh_i = 69,1+0,047+26,6+54,1+0,75+0,1+25,5+0,12=176,3 Па

H_в =h_ст =176,3Па

3.3 Выбор вентилятора

Вентилятор выбирается по производительности V_в, м³/с, и напору (давлению) Н_в, Па, по формуле (3.31), с.77, /1/

, (3.17)

где V_ц - объем циркулирующего агента сушки, м³/с;

n - число вентиляторов в камере.

В камере установлены три реверсивных вентилятора, следовательно n = 3. Подставляем известные значения в формулу (3.17)

м³/с.

Характеристики составлены для так называемого «стандартного воздуха» при температуре t = 20 єС, относительной влажности ц = 0,5 и плотности с = 1,2 кг/ м³. Так как действительная плотность агента сушки с отличается от «стандартной» и равна с = 0,986 кг/ м³, то вентилятор подбирается по так называемому характерному (приведенному) напору по формуле (3.32), с.86 /1/

, (3.18)

где Н_в - полный напор вентилятора, Па;

с - действительная плотность агента сушки, кг/ м³.

Определяем характерный напор вентилятора, Па, подставляя известные значения в формулу (3.18)

Па.

При выборе вентиляторов по безразмерным характеристикам определяется производительность и безмерного напора Н.

Безразмерная производительность определяется по формуле (3.33), с.77 /1/

, (3.19)

где V_в - производительность вентилятора, м³/с;

D_в - диаметр ротора вентилятора, м;

n_в - частота вращения вентилятора, мин^-1.

Принимаем диаметр ротора вентилятора D_в = 0,71 м, а частоту вращения вентилятора n_в = 1500 мин^-1. Подставляем известные значения в формулу (3.19)

.

Безразмерный напор определяется по формуле (3.34), с.86 /1/

, (3.20)

где Н_хар - характерный напор вентилятора, Па;

D_в - диаметр ротора вентилятора, м;

n_в - частота вращения вентилятора, мин^-1.

Подставляем известные значения в формулу (3.20)

.

По рисунку 3.10, с.89 /1/ принимаем осевой реверсивный вентилятор У-12 № 10 с коэффициентом полезного действия з_в = 0,62 и углом поворота лопасти L=29?.

3.4 Определение мощности и выбор электродвигателя

Максимальная теоретическая мощность вентилятора N_в, кВт, определяется в зависимости от его напора Н_хар, Па, производительности V_в, м³/с, и КПД по формуле (3.35), 90 /1/

, (3.21)

где Н_хар - характерный напор вентилятора, Па;

V_в - производительность вентилятора, м³/с;

з_в - коэффициент полезного действия вентилятора.

Подставляем известные значения в формулу (3.21)

кВт.

Мощность электродвигателя для привода вентилятора, кВт, определяется по формуле (3.36), с.90 /1/

, (3.24)

где N_в - максимальная теоретическая мощность вентилятора, кВт;

k₃ - коэффициент запаса мощности на пусковой момент;

k_t - коэффициент запаса, учитывающий влияние температуры среды, где расположен электродвигатель;

з_п - коэффициент полезного действия передачи.

Так как мощность вентилятора от 1,1 кВт, то по таблице 3.15, с.90 /1/ коэффициент запаса мощности на пусковой момент для осевого вентилятора k₃ = 1,1.Коэффициент запаса, учитывающий влияние температуры среды, где расположен электродвигатель принимаем по таблице 3.16, с.91 /1/ для температуры среды 46-50 єС k_t = 1,25.Коэффициент полезного действия передачи принимаем з_п = 0,90 по рекомендациям на с.90 /1/.

Максимальная теоретическая мощность вентилятора N_в = 2,95 кВт.

Подставляем известные значения в формулу (3.24)

кВт.

По таблице 3.17, с.91 /1/ выбираем электродвигатель мощностью 3,1 кВт марки 4А100L4AY3.

N=4.0 кВт

З_мин^-1=1500(1450).

4. ВОПРОСЫ ПЛАНИРОВКИ ЛЕСОСУШИЛЫШХ ЦЕХОВ И МЕХАНИЗАЦИИ РАБОТ ПО ФОРМИРОВАНИЮ И ТРАНСПОРТИРОВАНИЮ СУШИЛЬНЫХ ШТАБЕЛЕЙ

4.1 Планировка сушильных цехов

В данном курсовом проекте спроектирован сушильный цех, который представляет из себя закрытое помещение с отоплением, освещением и приточно-вытяжной вентиляцией. Внутри цеха располагаются по фронту 3 камеры типа HT - 40 фирмы «Copcal», так же внутри цеха расположены участок формирования сушильных пакетов, буферный запас сырых пиломатериалов, остывочное отделение сухих пиломатериалов и служебно-бытовые помещения.

4.2 Механизация работ по формированию и транспортированию штабелей

Формирование и разработка сушильных пакетов осуществляется вручную 2 - 3 рабочими.

Транспортирование и загрузка пакетов в камеры производится электропогрузчиком с фронтальными вилами захватами, для удобства транспортировки пакетов по цеху применяется электропогрузчик с боковым расположением вил захватов.

Штат цеха 18 чел.

Начальник цеха 1 чел.

Оператор 2 чел.

Водитель погрузчика 2-4 чел.

Мастер 3 чел.

Рабочие 8 чел.

Заключение

Краткая характеристика лесосушильной камеры фирмы «Copcal» тип HT-40

Вместимость Е, м³ усл.мат. 40

Ширина В, м 6,7

Глубина L,м 5,1

Высота Н,м 6,1

Число приточно-вытяжных каналов 2+2

Диаметр приточно-вытяжных каналов d_к, мм 240

Вентиляторы, шт. 2

Установленная мощность, кВт 4

Частота вращения, мин^-1 1500(1450)

Тип вентилятора ОВ-4

Список используемых источников

1. Акишенков С.И., Корнеев В.И. Проектирование лесосушильных камер и цехов: Учебное пособие, третье издание, по курсовому проекту и дипломному проектированию для студентов специальностей 26.02, 17.04. - С-Пб.: ЛТА, 1992. - 87с.:ил.

2. Серговский П.С., Рассев А.И. Гидротермическая обработка и консервирование древесины: Учебник для вузов. - четвертое издание, переработанное и дополненное. - М. Лесная промышленность, 1987. - 359с.

3. Кречетов И.В. Сушка древесины. М.: Лесная промышленность, 1980. 432 с.: ил.

4. Альбом. Лесосушильные камеры и оборудование. ЦНИИМОД - Архангельск, 1983 - 86 с.: ил.

5. Богданов Е.С., Козлов В.А., Пейч Н.Н. Справочник по сушке древесины, третье издание, переработанное. - М. Лесная промышленность, 1981. - 192 с.: ил.

6. Соколов П.В. Проектирование сушильных и нагревательных установок. - М.: Лесная промышленность, 1965 - 331 с.: ил.

Размещено на Allbest.ru