Разработка проекта лесосушильного участка на базе сушильных камер CM 3000 90

Устройство и принцип действия сушильной камеры CM 3000 90. Выбор и обоснование режима сушки и влаготеплообработки древесины. Определение количества сушильных камер и вспомогательного оборудования. Тепловой расчет процесса сушки. План сушильного цеха.

Рубрика Производство и технологии
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 20.05.2014
Размер файла 540,7 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

60

Реферат

ПИЛОМАТЕРИАЛ, СУШКА, СУШИЛЬНАЯ КАМЕРА, РЕЖИМ, КАЛОРИФЕР, ТЕХНОЛОГИЯ, ПЛАН УЧАСКА

Целью курсового проекта является разработка проекта лесосушильного участка на базе сушильных камер CM 3000 90.

Изучено и описано устройство сушильной камеры CM 3000 90. Обоснованы и выбраны режимы сушки, начального прогрева и влаготеплообработки пиломатериалов из древесины сосны. Выполнен технологический расчет. Установлено, что для выполнения программы необходимо 5 камер. Произведен расчет и выбор вспомогательного оборудования. На основании теплового расчета определена потребность сушильного цеха в паре. Для установки в камерах приняты калориферы КП4-СК № 8. Разработаны план цеха и технологический процесс сушки пиломатериалов.

Содержание

Введение

1. Устройство и принцип действия оборудования

1.1 Устройство и принцип действия сушильной камеры

1.2 Устройство и принцип действия вспомогательного оборудования

2. Выбор и обоснование режима сушки и влаготеплообработки

2.1 Выбор режимов сушки

2.2 Выбор режимов НП и ВТО

3. Технологический расчет

3.1 Расчет продолжительности цикла сушки

3.2 Расчет количества сушильных камер

3.3 Расчет вспомогательного оборудования

3.4 Разработка плана сушильного цеха

4. Тепловой расчет

4.1 Определение массы испаряемой влаги

4.2 Определение параметров агента сушки

4.3 Определение расхода теплоты на сушку

4.3.1 Расход теплоты на начальный прогрев

4.3.2 Расход теплоты на испарение влаги

4.3.3 Тепловые потери через ограждения

4.3.4 Суммарный расход теплоты

4.4 Определение расхода теплоносителя

4.5 Расчет калориферов

4.5.1 Характеристика калориферов

4.5.2 Выбор места установки и компоновка калорифера

4.5.3 Расчет тепловой мощности калориферов

5. Разработка технологического процесса

5.1 План сушильного цеха

5.2 Организация технологического процесса

5.3 Контроль технологического процесса

Заключение

Список использованных источников

Введение

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:

1) процессы тепловой обработки, связанные с нагреванием древесины и поддержанием ее температуры в течении определенного времени на заданном уровне;

2) процессы сушки, связанные со снижением влажности древесины;

3) 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 на базе сушильных камер CM 3000 90.

Основными решаемыми задачами проекта являются:

1) определение продолжительности сушки;

2) определение вместимости сушильной камеры и ее производительности;

3) определение количества камер, необходимых для проведения сушки;

4) выбор калориферов;

5) разработка технологического процесса.

1. Устройство и принцип действия оборудования

1.1 Устройство и принцип действия сушильной камеры

Лесосушильная установка CM 3000 90 предназначена для сушки пиломатериалов хвойных и лиственных пород различной толщины до эксплуатационной и транспортной влажности. Полезный объем загрузки пиломатериала 90 м3.

Установка имеет модульно-блочную конструкцию. Её основу образует каркас из алюминиевого профиля коробчатого сечения. На каркасе монтируется ограждающие конструкции: стены, потолочные перекрытия и ворота, которые собираются из многослойных панелей КОАТ. Наружные и внутренние листы стеновых панелей выполнены из гофрированного алюминия толщиной 0,6 мм, сплав EN AW 3105 с добавлением титана. Использование этих материалов гарантирует долгий срок службы даже в контакте с агрессивной средой. Утеплитель -- стекловолокно, обработанное специальным связующим составом на основе термореактивных смол. Базовая толщина 100 мм. Удельный вес 30 кг/м3. Коэффициент теплопередачи утеплителя составляет 0,34 ккал/м2ч°C. Панели могут поставляться заказчику в разобранном виде, что дает ощутимую экономию на транспортных расходах. В этом случае для заполнения панелей используют местный теплоизоляционный материал. Конструкция ограждений обеспечивает надежную теплоизоляцию и герметизацию внутреннего пространства установки. В одной из боковых стен предусмотрен проём, предназначенный для загрузки и выгрузки пиломатериалов. В рабочем состоянии проём перекрывают ворота, имеющие сдвижную щитовую конструкцию. Они состоят из каркаса, изготовленного из фасонного алюминиевого профиля и створок, способных перемещаться по монорельсам из оцинкованной стали. Габаритные размеры сушильной установки: длина - 9,7; ширина 8,9 м; высота 5,0м. Размеры сушильного пространства: длина - 9,48м, ширина - 8,52 м, высота - 3,8 м.

Штабеля - пакетные, располагаются внутри установки в два ряда. Размеры пакетов: высота - 1,1м, ширина 1,2 м, длина 4,5. Размеры штабелей: высота - 3,6м, ширина - 1,2м, длина - 4,5 м. Между боковыми стенами камеры и штабелями предусмотрены циркуляционные каналы шириной 1100 мм.

Сушильная установка имеет поперечно-вертикальную циркуляцию сушильного агента. Внутри камеры крепится горизонтальный экран, который отделяет циркуляционный канал от сушильного пространства. Высота верхнего канала 1100 мм. Внутри него установлены осевые восьмилопастные реверсивные вентиляторы № 8 в количестве 6 шт. Вентиляторы имеют индивидуальные приводы мощностью 3.0 кВт.

В качестве теплового оборудования применены паровые калориферы модели КП4-СК. Они расположены в промежутке между горизонтальным экраном и боковой стенкой установки. Количество калориферов - 12 шт., суммарная поверхность нагрева - 702 мІ. Теплоносителем является пар, имеющий давление 0,30 МПа, tн = 133,54 ?C.

Для поддержания в сушильном пространстве заданной относительной влажности агента сушки, а также для проведения влаготеплообработки высушиваемого материала в боковом циркуляционном канале под калориферами смонтирована увлажнительная труба из нержавеющей стали, оснащенная соплами с форсунками.

Удаление влаги, испаряемой из пиломатериалов, а также поступление свежего атмосферного воздуха происходит через приточно-вытяжные трубы, вмонтированные в потолочное перекрытие. Количество труб - 2 шт. Для регулирования интенсивности воздухообмена они имеют заслонки с автоматическим управлением для открывания и закрывания.

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.

Техническая характеристика камеры CM 3000 90приведена в таблице 1.1

Таблица 1.1 Техническая характеристика сушильной камеры CM 3000 90

Показатель

Значение

1. Размер сушильного пространства, м:

Длина

9,48

Ширина

8,52

Высота

3,8

2. Количество штабелей (пакетов), загружаемых в камеру,

шт

10

3.Размеры штабелей, м:

Длина

4,5

Ширина

1,2

Высота

3,6

4. Вместимость камеры, м3, для материала:

Условного

82

Заданного №1

1,24

Заданного №2

1,2

Заданного №3

1

Показатель

Значение

Заданного №4

0,89

5. Производительность камеры, м3/год, в материале:

Условном

4100

Заданном №1

4160

Заданном №2

4200

Заданном №3

6150

Заданном №4

3850

6. Характеристика калориферов:

Тип

КП4-СК

Количество, шт

12

Вид теплоносителя

пар

Давление теплоносителя, МПа

0,30

Суммарная поверхность нагрева, м2

702

Тепловая мощность, кВт

2602,3

7. Характеристика вентиляторов:

Тип, номер

№ 8

Количество, шт

5

Мощность привода, кВт

3,0

8. Габаритные размеры камеры, м

Длина

9,7

Ширина

8,9

Высота

5,0

9. Масса, т

1.2 Устройство и принцип действия вспомогательного оборудования

В качестве вспомогательного оборудования в данном сушильном цехе применяется автопогрузчик.

Погрузчик - погрузочная, самоходная машина, предназначенная для выполнения операций захвата, подъема, транспортирования и укладки грузов в транспортные средства, штабели или отвалы.

Погрузчики периодического действия производят захват, транспортирование и выдачу груза поочередно; непрерывного действия - непрерывно. Оборудование погрузчика монтируют на специально конструируемых шасси или используют шасси тракторов, колесных тягачей, автомобилей.

Наиболее распространенные погрузчики периодического действия - электро- и автопогрузчики. В нашем цехе имеется автопогрузчик Nissan VF05H60U. Техническая характеристика автопогрузчика дана в таблице 1.2, а внешний вид на рисунке 1.1.

Таблица 1.2-Техническая характеристика автопогрузчика Nissan VF05H60U

Модель

Ед.изм.

VF05H60U

Модель двигателей

TB45, TD42, FE6

Номинальная грузоподъемность

кг

6000

Расположение центра тяжести груза от спинки вил

мм

600

Высота подъема вил

мм

2700-6000

Длина без вил

мм

3540

Ширина

мм

1990

Высота по решетке ограждения водителя

мм

2375

Длина вил

мм

1220

Радиус поворота внешний

мм

3200

Рисунок 1.1 - Автопогрузчик Nissan VF05H60U.

2. Выбор и обоснование режима сушки и влаготеплообработки

2.1 Выбор режимов сушки

Информация о размерах, влажности, объеме и назначении пиломатериалов представлена в таблице 2.1.

Таблица 2.1 - Спецификация пиломатериалов

Порода древесины

Размеры, мм

Влажность, %

Объем, м3

Назначение

длина

ширина

толщина

начальная

конечная

Сосна

4500

150

19

70

10

8000

Деревянные клееные несущие конструкции

Сосна

4000

125

25

70

10

5000

Сосна

4250

175

32

50

10

7500

Сосна

2000

100

50

50

10

3500

Заданные пиломатериалы будут использованы в производстве деревянных клееных несущих конструкций. В соответствии с рекомендациями [3] с. 197 принимаем I категорию качества сушки - сушку до эксплуатационной влажности, обеспечивающую особо точную механическую обработку деталей и узлов квалифицированных изделий.

В сушильной камере в качестве теплоносителя используется пар давлением 0,30 МПа, t = 133,54 ?C . Это исключает возможность применения высокотемпературных режимов сушки. Кроме того, последующее использование пиломатериалов в качестве деревянных клееных несущих конструкций диктует необходимость полного сохранения прочностных свойств древесины. Поэтому для пиломатериала сосны принимаем решение использовать мягкие режимы сушки.

На основании таблиц 7 [2] стр. 217 находим режимы сушки для пиломатериалов из сосны.

Для сушки пиломатериалов из древесины сосны толщиной S1=19 мм рекомендован режим 1-М, толщиной S2=25мм рекомендован режим 2-М, толщиной S3=32 мм рекомендован режим 3-М, толщиной S4=50 мм рекомендован режим 5-М.

Данные по режимам сушки пиломатериалов оформляем в виде таблицы 2.2

Таблица 2.2 - Режимы сушки

Порода древесины

Размеры, мм

Категория качества сушки

Категория режима

Обозначение режима

Толщина

Ширина

Сосна

19

150

I

Мягкий

1-М

Сосна

25

125

I

Мягкий

2-М

Сосна

32

175

I

Мягкий

3-М

Сосна

50

100

I

Мягкий

5-М

Для выбранных режимов определим параметры сушильного агента по всем ступеням сушки и занесем их в табл. 2.3

Таблица 2.3 - Параметры сушильного агента

Режим сушки

Влажность древесины

Параметры агента сушки

Температура, °С

Психрометрическая разность, °С

Степень насыщенности

1-М

70-35

57

6

0,73

35-20

61

10

0,59

20-10

77

26

0,27

2-М

70-35

57

5

0,77

35-20

61

9

0,62

20-10

77

25

0,29

3-М

50-35

57

4

0,81

35-20

61

8

0,66

20-10

77

24

0,31

5-М

50-35

55

4

0,81

35-20

58

7

0,69

20-10

75

24

0,30

На основании данных изложенных в п. 3.1, в данную таблицу вносить корректировки психрометрической разности и степеней насыщенности не следует.

2.2 Выбор режимов начального прогрева и влаготеплообработки

Выбор режимов начального прогрева (НП), конечной (КВТО) проводят в соответствии с рекомендациями, изложенными в [2] стр. 109-111.

Начальный прогрев древесины является первой технологической операцией процесса сушки. Психрометрическую разность в период начального прогрева поддерживают в пределах 0,5 - 1,5 С.

Температуру начального прогрева для пиломатериала мягких хвойных пород (сосны) назначаем используя таблицу 19 [2] стр. 226.

Для сосновых пиломатериалов толщиной 19мм: tнп19=67С;

толщиной 25мм: tнп25=67С

Для сосновых пиломатериалов толщиной 32мм: tнп32=67С;

толщиной 50мм: tнп50=64С

Психрометрическую разность обрабатывающей среды для пиломатериалов всех пород с учетом их начальной влажности принимаем ?tнп1=? tнп2= ?tнп3= ?tнп4= 0,5 - 1,5 °С.

В соответствии с рекомендациями [1] стр.15, принимаем начальный прогрев:

нп = 1,5 S

где S - толщина материала, см;

1,5 - продолжительность прогрева одного сантиметра материала, ч.

фнп1= 1,5ЧS1 = 1,5Ч1,9= 2,85 ч;

фнп2= 1,5ЧS2 = 1,5Ч2,5 = 3,75 ч.

фнп3= 1,5ЧS3 = 1,5Ч3,2 = 4,8 ч.

фнп4= 1,5ЧS4 = 1,5Ч5,0 = 7,5 ч.

По данным таблицы 23[2] стр. 228, определяем продолжительность влаготеплообработок заданных пиломатериалов:фвто1= 1,5 ч, фвто2= 2 ч,фвто3= 2 ч, фвто4= 6 ч. Т.к. мы установили категорию качества сушки I, то конечную влаготеплообработку проводить необходимо ([2] стр. 111).

По таблице 7 [2] стр. 217 находим температуры последних ступеней сушки пиломатериалов для выбранных режимов, и определяем температуру конечной влаготеплообработки заданных материалов([2] стр. 111):

- для сосны: tквто1 =77 + 8 = 85°С,

tквто2 =77 + 8 = 85°С,

tквто3= 77 + 8 = 85°С,

tквто4= 75 + 8 = 83°С,

Психрометрическую разность обрабатывающей среды во время конечной влаготеплообработки для всех пиломатериалов принимаем ?tквто1=? tквто2= ?tквто3= ?tквто4= 0,5 - 1,0 °С.

Результаты выбора режимов начального прогрева и конечной влаготеплообработки обобщаем в таблице 2.4.

Таблица 2.4 - Режимы начального прогрева и конечной влаготеплообработки

Режим сушки

Наименование обработки

Влажность древесины, %

Параметры обработки

Температура, °С

Психрометрическая разность, °С

Продолжительность, ч

1-М

НП

70

67

0,5 - 1,5

2,85

КВТО

10

85

0,5 - 1,0

1,5

2-М

НП

70

67

0,5 - 1,5

3,75

КВТО

10

85

0,5 - 1,0

2,0

3-М

НП

50

67

0,5 - 1,5

4,8

КВТО

10

85

0,5 - 1,0

2,0

5-М

НП

50

64

0,5 - 1,5

7,5

КВТО

10

83

0,5 - 1,0

6,0

3. Технологический расчет

Целью технологического расчёта является определение количества 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.

3.1 Расчет продолжительности цикла сушки

По формулам 3.1, 3.2 и 3.3 [1] стр. 17 рассчитываем скорость циркуляции сушильного агента в штабелях пиломатериалов:

V/fш, (3.1)

где V - объем циркулирующего агента, м3/с; fш - площадь живого сечения штабелей, м2.

fш= u+• L • H• (1 - вв • вд), (3.2)

где u+- количество штабелей в плоскости, перпендикулярной потоку циркулирующего агента сушки, шт.; L, H -длина и высота штабелей, м; вв,вд - коэффициенты заполнения штабелей по высоте и длине соответственно.

Необходимые для расчёта размеры принимаем из технической характеристики камеры.

Рассчитаем высоту штабелей:

H =3 ·(hп+S2) = 3·(1,1+0,1)=3,6 (3.3)

где hп - высота пакета, м.

S2 - толщина межпакетных прокладок, м.

Для камеры CM 3000-90 длина штабеля 4,5 м, высота штабеля H=3,6м, количество штабелей в плоскости, перпендикулярной потоку циркулирующего агента сушки, 2 шт. Коэффициенты заполнения камеры по высоте и длине определяем в соответствии с рекомендациями [2,с.124 - 125].

Коэффициент заполнения штабеля по длине определяется по формулам

вд= l/L, (3.4)

В случае если заготовки по длине штабеля могут быть уложены «торец в торец»

вд= nґ· l/L, (3.5)

где l - средняя длина пиломатериалов, м.

nґ - количество заготовок по длине штабеля;

1) вд= l/L=4,5/4,5= 1;

2) вд= l/L=4,0/4,5= 0,89;

3) вд= l/L=4,25/4,5= 0,94;

4) вд= nґ· l/L= 2·2,0/4,5=0,89

Коэффициент заполнения пакетного штабеля по высоте определяем по формуле:

, (3.6)

где s - толщина пиломатериалов, мм;

s1 - толщина межрядовых прокладок, мм;

hп - высота пакета, мм;

s2 - толщина межпакетных прокладок, мм.

Толщину межпакетных прокладок принимают равной s2 =100мм, а толщину межрядовых прокладок s1=25 мм, высоту пакета hп = 1100мм.

- толщиной 19 мм:

- толщиной 25 мм:

- толщиной 32 мм:

- толщиной 50 мм:

- условный материал 40 мм:

- толщиной 19 мм:

fш = 2·4,5·3,6·(1-0,397·1)=19,5 м2

- толщиной 25 мм:

fш = 2·4,5·3,6·(1-0,46·0,89)=19,1 м2

- толщиной 32 мм:

fш = 2·4,5·3,6·(1-0,52·0,94)=16,5 м2

- толщиной 50 мм:

fш = 2·4,5·3,6·(1-0,62·0,89)=14,6 м2

- условный материал 40 мм:

fш = 2·4,5·3,6·(1-0,85·0,57)=16,8 м2

Объем циркулирующего агента сушки

V= 116000 м3/ч = 116000/3600=32,2 м3/с

Тогда, скорость циркуляции сушильного агента через штабель будет

- толщиной 19 мм:

щ = V/fш = 32,2/19,5 = 1,6 м/с

- толщиной 25 мм:

щ = V/fш = 32,2/19,1 = 1,7 м/с

- толщиной 32 мм:

щ = V/fш = 32,2/16,5 = 2,0 м/с

- толщиной 50 мм:

щ = V/fш = 32,2/14,6 = 2,2 м/с

- условный материал 40 мм:

щ = V/fш = 32,2/14,6= 1,9 м/с

Результаты расчета скорости циркуляции сушильного агента для всех пиломатериалов, результаты расчётов сводим в таблице 3.1.

Таблица 3.1 - Расчёт скорости циркуляции сушильного агента через штабель

Пиломатериалы, толщина, мм

Объём агента сушки, м3/с

Характеристики сушильного пространства, м

Коэффициенты заполнения штабеля

Скорость циркуляции агента сушки, м/с

L

H

по высоте вв

по длине вд

1

Сосна, 19

32,2

4,5

1,1

0,580

1

1,6

2

Сосна , 25

32,2

4,0

1,1

0,63

0,89

1,7

3

Сосна , 32

32,2

4,25

1,1

0,66

0,94

2,0

4

Сосна , 50

32,2

2

1,1

0,69

0,89

2,2

5

Усл. материал

32,2

1,9

1,1

0,58

0,85

1,9

Продолжительность процесса сушки рассчитаем для всех заданных пиломатериалов, а также для условного материала. За условный материал принимают сосновые обрезные доски толщиной 40 мм, шириной 150 мм, длиной более 1м, высушиваемые по II категории от начальной влажности 60% до конечной 12%.

Продолжительность цикла сушки пиломатериалов ц , ч рассчитываем по формуле:

ц = исх Ар Ац Ав Ад Ак, ч (3.7)

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 м/с);

Ар - коэффициент, учитывающий категорию режима сушки;

Ац - коэффициент, учитывающий фактическую скорость циркуляции сушильного агента;

Ав - коэффициент, учитывающий фактическую начальную и конечную влажность древесины;

Ад - коэффициент, учитывающий фактическую длину сортиментов;

Ак - коэффициент, учитывающий категорию качества сушки.

Исходную продолжительность сушки исх выбираем в зависимости от ширины и толщины пиломатериалов по табл.24 [2] с.228-229.

Коэффициент Ар для мягких режимов равен 1,7.

Коэффициент Ац выбираем по прил. 5 [1] в зависимости от скорости циркуляции сушильного агента по материалу и значения произведения исходной продолжительности сушки пиломатериалов на коэффициент категории режима сушки (исх Ар).

Коэффициент Ад для досок равен 1.

Коэффициент Ав принимаем по табл.26 [2] с.230 в зависимости от начальной и конечной влажности древесины.

Коэффициент Ак определяется категорией качества сушки. Для I категории, Ак = 1,20, для II категории Ак = 1,15.

Рассчитаем продолжительность цикла сушки пиломатериалов сосны толщиной 19 мм:

исх = 33 ч;

исх Ар = 331,7 =56,1;

Ац =0,808;

Ав = 1,21 при Wн =70 % и Wк =10 %;

Ад = 1,0; Ак = 1,20;

ц = 56,1 · 0,808 · 1,21· 1,0 · 1,20 = 65,8 ч = 2,7 сут.

Рассчитаем продолжительность цикла сушки пиломатериалов сосны толщиной 25 мм:

исх = 54 ч;

исх Ар = 541,7 = 91,8;

Ац =0,836;

Ав = 1,21 при Wн = 70% и Wк = 10%;

Ад = 1,0; Ак = 1,20;

ц = 91,8 · 0,836 · 1,21· 1,0 · 1,20 = 111,4 ч = 4,6 сут.

Рассчитаем продолжительность цикла сушки дубовых пиломатериалов толщиной 32 мм:

исх = 73 ч;

исх Ар = 731,7 =124,1;

Ац =0,87

Ав = 1,00 при Wн = 50 % и Wк = 10 %;

Ад = 1,0; Ак = 1,20;

ц = 124,1 · 0,87 · 1,00· 1,0 · 1,20 = 129,5 ч = 5,4 сут.

Рассчитаем продолжительность цикла сушки дубовых пиломатериалов толщиной 50 мм:

исх = 99 ч;

исх Ар = 991,7 = 168,3;

Ац =0,934;

Ав = 1,00 при Wн = 50 % и Wк = 10 %;

Ад = 1,00; Ак = 1,20;

ц = 168,3 · 0,934 · 1,00· 1,0 · 1,20 = 188,6 ч = 7,9 сут.

Рассчитаем продолжительность цикла сушки условного пиломатериала.

исх = 88 ч;

исх Ар = 881,7 = 149,6;

Ац = 0,923

Ав = 1,00 при Wн = 60 % и Wк = 12%;

Ад = 1,0; Ак = 1,15;

ц = 149,6 · 0,923 · 1,00· 1,0 · 1,15 = 158,8 ч = 6,6 сут.

Результаты расчета продолжительности цикла сушки, полученные как для фактического, так и для условного материала, представлены в таблице 3.2

Таблица 3.2 - Продолжительность цикла сушки пиломатериалов

Материал

фисх, ч

Коэффициенты

Продолжительность цикла сушки, фц,

Порода древесины

Размеры поперечного сечения, SЧb, мм

Ар

Ац

Ав

Ад

Ак

часы

сутки

сосна

19х150

33

1,7

0,808

1,21

1,0

1,20

65,8

2,7

25х125

54

1,7

0,836

1,21

1,0

1,20

111,4

4,6

сосна

32х175

73

1,7

0,87

1,00

1,0

1,20

129,5

5,4

50х100

99

1,7

0,934

1,00

1,0

1,20

188,6

7,9

Условный материал

88

1,7

0,923

1,00

1,0

1,15

158,8

6,6

3.2 Расчёт количества сушильных камер

Перевод объема подлежащих сушке пиломатериалов (Пф) в объем условного материала (Пу) производим по формуле:

Vу = Vф · k, (3.8)

где Vф - объем фактического материала, м3;

Vу - объем условного материала, м3;

k - переводной коэффициент.

Переводной коэффициент рассчитываем по формуле:

k = k k Е, (3.9)

где k - коэффициент продолжительности оборота камеры;

k Е - коэффициент вместимости камеры.

Коэффициент продолжительности оборота камеры рассчитываем по формуле:

k = об.ф / об.у, (3.10)

где об.ф - продолжительность оборота камеры при сушке фактического материала, сут;

об.у - продолжительность оборота камеры при сушке условного материала, сут.

Продолжительность оборота камер периодического действия находим по формуле:

об = ц +0,1, сут, (3.11)

где ц - продолжительность цикла сушки пиломатериалов; 0,1 - время загрузки и выгрузки камеры (зр), сут.

Коэффициент вместимости камеры рассчитываем по формуле:

k Е = у / ф, (3.12)

где у-объемный коэффициент заполнения штабеля условным материалом;

ф- объемный коэффициент заполнения штабеля фактическим материалом.

Объемный коэффициент заполнения штабеля определяем по формуле:

в = вд ? вш ? вв ? (100 - Уv) / 100, (3.13)

где вв - коэффициент заполнения штабеля по высоте;

вш - коэффициент заполнения штабеля по ширине;

вд - коэффициент заполнения штабеля по длине;

Уv - объемная усушка, %.

Коэффициент вш Находим по рекомендациям [2] с.124 и с помощью таблицы 5.2. содержащейся в данной книге.

Коэффициенты вв, вд берём из табл. 3.1.

Объемная усушка древесины учитывает уменьшение ее объема при высыхании. В задании на проектирование даны номинальные размеры пиломатериалов при влажности 20 %.

Объемную усушку определяем по формуле:

Уv = k v (W' - Wк), (3.14)

где kv - коэффициент объемной усушки, зависящий от породы древесины, табл.4 приложения [2] с. 214;

W'- влажность, для которой установлены номинальные размеры по толщине и ширине пиломатериалов, %,( Wн'=20%);

Wк - конечная влажность пиломатериалов, %.

Рассчитаем продолжительности оборота камеры при сушке заданных п/м и условного материала:

об1 = 2,7 + 0,1 = 2,8 сут.

об2 = 4,6 + 0,1 = 4,7 сут.

об3 = 5,4 + 0,1 = 5,5 сут.

об4 = 7,9 + 0,1 = 8,0 сут.

об.у = 6,6 + 0,1 = 6,7 сут.

Рассчитаем коэффициенты продолжительности оборота камеры:

kф1= 2,8/6,7 = 0,42

kф2= 4,7/6,7 = 0,7

kф3= 5,5/6,7 = 0,82

kф4= 8,0/6,7 = 1,2

Коэффициенты заполнения штабеля по высоте берем из табл. 3.1.

Коэффициент заполнения штабеля по ширине (вш) при укладке обрезных материалов без шпаций равен 0,9, т.е. вш1= вш2= вш3= вш4= вш.у=0,90 (табл.5.2 [2] стр. 124).

Коэффициенты заполнения штабеля по длине (вд) берем из табл. 3.1.

Коэффициент объемной усушки для п/м сосны, как для условного материала, будет k v=0,44.

Объемная усушка для п/м сосны:

Уу=0,44·(20-10)=4,4%

Объемная усушка для условного материала:

Уу=0,44·(20-12)=3,52%

Рассчитаем объемный коэффициент заполнения штабеля фактическим и условным материалом:

- сосна 19 мм: в = 1· 0,90 · 0,397 · (100-4,4)/100=0,34

- сосна 25 мм: в = 0,89 · 0,90 · 0,46 · (100-4,4)/100=0,35

- сосна 32 мм: в = 0,94 · 0,90 · 0,52 · (100-4,4)/100=0,42

- сосна 50 мм: в = 0,89 · 0,90 · 0,62 · (100-4,4)/100=0,47

- условный материал: в = 0,85 · 0,90 · 0,57 · (100-3,52)/100=0,42

Результаты расчёта объёмных коэффициентов заполнения штабеля оформляем в виде таблицы 3.3.

Таблица 3.3 - Объемный коэффициент заполнения штабеля

Порода древесины

Размеры поперечного сечения SЧb, мм

Коэффициент заполнения штабеля по

Объемная усушка, %

Объемный коэффициент заполнения штабеля

длине

ширине

высоте

сосна

19х150

1

0,90

0,397

4,4

0,34

25х125

0,89

0,90

0,46

4,4

0,35

32х175

0,94

0,90

0,52

4,4

0,42

50х100

0,89

0,90

0,62

4,4

0,47

Условный материал

0,85

0,90

0,57

3,52

0,42

Коэффициент вместимости камеры, переводной коэффициент и объем условного материала соответственно будут равны:

- сосна 19 мм: kЕ1 = 0,42 / 0,34 = 1,24

k = 2,8 /6,7 = 0,42

k1 = 0,42 1,24 = 0,52

Vу = 8000 · 0,52= 4160 м3

- сосна 25 мм: kЕ2 = 0,42 / 0,35 = 1,2

k = 4,7 /6,7 = 0,7

k2 = 0,7 1,2=0,84

Vу = 5000 · 0,84=4200 м3

- сосна 32 мм: kЕ3 = 0,42 / 0,42 = 1

k = 5,5 /6,7 = 0,82

k3 = 0,82 1,0=0,82

Vу = 7500 · 0,82=6150 м3

- сосна 50 мм: kЕ4= 0,42 / 0,47=0,89

k = 8,0 /6,7 = 1,2

k4 = 1,2 0,89=1,1

Vу = 3500 · 1,1=3850м3

Производительность цеха в условном материале в год составляет:

Vу = 4160+4200+6150+3850=18360 м3/год

Пересчёт объёмов пиломатериалов, заданных спецификацией, в объём условного пиломатериала оформляем в виде таблице 3.4.

Таблица 3.4 - Пересчет объемов заданных пиломатериалов в объем условного материала

Порода древесины

Объем заданных пиломатериалов, м3/год

Коэффициенты

Объем условного материала, м3/год

kE

k

Сосна

8000

0,42

1,24

0,52

4160

5000

0,7

1,2

0,84

4200

Сосна

7500

0,82

1,0

0,82

6150

3500

1,2

0,89

1,1

3850

Всего

18360

Определяем вместимость сушильной камеры в условном материале Еу, м3 по формуле:

Еу = Еш? u, м3 (3.15)

где Еш - вместимость штабеля, м3;

u - количество штабелей, шт;

Вместимость штабеля Еш определяем по формуле:

Еш = L?B?H?вусл, м3

Еш = 4,5?1,2?3,6?0,42 = 8,2 м3

Еу = 8,2? 10 = 82 м3.

Производительность камеры при сушке условного материала Пу, м3, рассчитываем по формуле:

Пу = (Тг ? Еу)/об.у, (3.16)

где Тг - период времени, за который определяется производительность, сут;

Еу - вместимость камеры в условном материале, м3;

об.у - продолжительность оборота камеры по условному материалу, сут;

Пу = (335?82)/6,7 = 4100 м3.

Количество сушильных камер, необходимых для обеспечения сушки всех пиломатериалов, рассчитываем по формуле:

N = Vу/Пу,, шт, (3.17)

где Vу - общий объём условного материала, м3:

N = 18360/4100=4,48 шт,

Для установки принимаем количество сушильных камер СМ 3000 90 равным 5 шт.

3.3 Расчёт вспомогательного оборудования

Количество площадок для формирования и разборки пакетов вручную Ni, шт., производим по формуле:

Ni = ?(Vфi / Пi) · 1/(Tp · nc), (3.18)

где Vфi - объём i-того фактического материала, подлежащего сушке, м3/год;

Пi - производительность оборудования, м3/смену;

Tp - количество рабочих дней в году;

nc - количество рабочих смен.

Количество рабочих дней в году принимаем за вычетом праздничных дней, т.е.

Tp = 365 - 9 = 356 дн.

Устанавливаем сменность работы при формировании и разборке пакетов nс = 2, а для автопогрузчиков nс = 3.

Производительность труда при формировании штабеля с помощью автопогрузчиков определяем по приложению 6 [1] с.94

- для пиломатериалов сосны S1=19 мм: Пi1=100 м3/смену

-для пиломатериалов сосны S2=25 мм: Пi2= 120 м3/смену

-для пиломатериалов сосны S3=32 мм: Пi3= 150 м3/смену

- для пиломатериалов сосны S4=50 мм: Пi4=160 м3/смену

Определяем производительность труда при разборке штабеля:

- для пиломатериалов сосны S1=19 мм: Пi1=100 м3/смену

-для пиломатериалов сосны S2=25 мм: Пi2= 120 м3/смену

-для пиломатериалов сосны S3=32 мм: Пi3= 150 м3/смену

- для пиломатериалов сосны S4=50 мм: Пi4= 160 м3/смену

Определяем производительность при формировании

- для пиломатериалов сосны S1=19 мм: Пi1=66 м3/смену

-для пиломатериалов сосны S2=25 мм: Пi2= 66 м3/смену

-для пиломатериалов сосны S3=32 мм: Пi3= 66 м3/смену

- для пиломатериалов сосны S4=50 мм: Пi4= 92 м3/смену

и разборке пакетов вручную

- для пиломатериалов сосны S1=19 мм: Пi1=80 м3/смену

-для пиломатериалов сосны S2=25 мм: Пi2= 80 м3/смену

-для пиломатериалов сосны S3=32 мм: Пi3= 80 м3/смену

- для пиломатериалов сосны S4=50 мм: Пi4= 104 м3/смену

Определяем количество лифтов необходимое для формирования и разборки штабелей:

N1 = () Ч = 0,17шт.,

N2 = () Ч =0,17 шт.,

Принимаем для работы в цехе один автопогрузчик.

Рассчитываем количество площадок для формирования пакетов вручную:

N3 = () Ч = 0,49 шт.

Количество площадок для разборки пакетов вручную

N4 = () Ч=0,41 шт.

Принимаем 1 площадку для формирования и разборки пакетов вручную.

Количество подштабельных мест Ш, шт., на складах сырых и сухих пиломатериалов определяем по формуле 3.5. [1] с.19:

Ш = ?(Vфi / Ешi) · nз/(Tp · nc), (3.19)

где Ешi - вместимость штабеля i-того фактического материала, м3;

nз - количество смен, на которые должен быть создан запас сырых или сухих пиломатериалов.

Определяем количество подштабельных мест на складе сырых пиломатериалов. При этом принимаем трехсменный запас пиломатериалов, т.е. nз=3смены. Предварительно рассчитаем вместимость штабеля i-того фактического материала:

Ешi = L ? B ? H ? в, (3.20)

где в - объемный коэффициент заполнения штабеля i-тым фактическим материалом (табл.3.3).

B, H, L - габаритные размеры штабеля, м.

Еш1 = 4,5 ? 1,2 ? 3,6 ? 0,34 = 6,6 м3

Еш2 = 4,5 ? 1,2 ? 3,6 ? 0,35 =6,8 м3

Еш3 = 4,5 ? 1,2 ? 3,6 ? 0,42 =8,2 м3

Еш4 = 4,5 ? 1,2 ? 3,6 ? 0,47 =9,1 м3

Ш1 = [(8000/6,61) + (5000/6,8) + (7500/8,2)+ (3500/9,1)]Ч 3/(356 · 3) = 9,7 шт.

Приняв шестисменный запас (nз=6смен), определяем количество подштабельных мест на складе сухих пиломатериалов:

Ш2 = [(8000/6,6) + (5000/6,8) + (7500/8,2)+ (3500/9,1)]Ч 6/(356 · 3) =19,5 шт.

С учетом того, что камеры СМ 3000 90 вмещают по 10 штабелей, принимаем количество подштабельных мест на складе сырых пиломатериалов Ш1 = 10 шт., на складе сухих пиломатериалов Ш2 = 20 шт.

3.4 Разработка плана сушильного цеха

Сушильный цех включающий пять сушильных камер будет располагаться внутри не отапливаемого помещения. Сушильный цех, кроме собственно ушильных камер, включает в себя ряд технологических, транспортных и вспомогательных участков и помещений. К ним относятся площадки для формирования и разборки штабелей, склады сырых и сухих пиломатериалов, рассчитанных в подразделе 3.3, помещение для управления камерами, лабораторияю

4. Тепловой расчёт

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 пиломатериалы из сосны толщиной 19 мм, сохнущие по режиму 1-М.

4.1 Определение массы испаряемой влаги

Массу влаги D1, кг/м3, испаряемой из 1 м3 расчетного материала определяем по формуле:

D1 = Б (Wн - Wк) / 100 (4.1)

где Б - базисная плотность расчетного материала, кг/м3;

Wн - начальная влажность расчетного материала, %;

Wк - конечная влажность расчетного материала, %.

Базисная плотность расчетного материала равна 400 кг/м3 по табл.4 [2] c. 214.

D1 = 400 (70 - 10) / 100 = 240 кг/м3

Массу влаги, испаряемой за время одного оборота камеры Dоб, кг, определяем по формуле:

Dоб = D1 Е1 , (4.2)

где Е1 - вместимость камеры, м3;

Е1 = Еш1 u = 6,6 10 = 66 м3

Dоб = 24066= 15840 кг

Массу влаги Dс, кг/м3, испаряемой в камере за 1 с определяем по формуле:

Dс = Dоб / (3600 с), (4.3)

где соб.с - продолжительность сушки расчетного материала, ч;

с = ц - (нп + квто), (4.4)

где ц - продолжительность сушки расчетного материала, ч;

нп - продолжительность начального прогрева, ч;

квто - продолжительность КВТО, ч;

пвто - продолжительность ПВТО, ч.

с = 65,8- (2,85+1,5) = 61,45 ч

Dс = 15840/ (3600 61,45) = 0,072 кг/с

Расчетную массу испаряемой влаги Dр, кг/с определяем по формуле:

Dр= Dс k.н.с, (4.5)

где kн.с - коэффициент, учитывающий неравномерность скорости сушки.

Для камер периодического действия коэффициент k.н.с зависит от конечной влажности пиломатериалов. При Wк <12 % kн.с = 1,3. Таким образом:

Dр= 0,072 1,3 = 0,094 кг/с

4.2 Определение параметров агента сушки

Температуру t1 и степень насыщенности 1 на входе в штабель принимаем по второй ступени режима сушки расчетного материала (таблица 2.3).

t1 = 61?С

1 =0,59

Остальные параметры воздуха на входе в штабель определяем по формулам. Парциальное давление водяного пара:

pп1 = 1pн1 (4.6)

где pн1 - давление насыщения водяного пара при температуре t1, Па. По таблице приложения 1 [2] с.211 определяем, что при температуре воздуха 61?С pн1=20940 Па.

pп1 = 0,59 20940 = 12355 Па

Влагосодержание воздуха рассчитаем по формуле 1.14 [2] стр.23:

(4.7)

где pа - атмосферное давление, равное 100000 Па.

Энтальпию сушильного агента перед штабелем определим по формуле 1.23 [2, стр.24]:

I1 = 1,01 t1 + 0,001 d1 (1,88 t1 + 2500) (4.8)

I1=1,01 61 + 0,001 87,7 ? (1,88 61 + 2500) = 290,9 кДж/кг

Плотность воздуха 1, кг/м3, определяем по формуле:

(4.9)

где Т1 - температура воздуха в Кельвинах.

Т1 = t1+273 =61+273 = 334 К

Приведённый удельный объём нпр, м3/кг сушильного агента на входе в штабель определяем по формуле 4,6 [1] стр.23:

нпр1 = 4,62 10-6 T1 (622+d1) (4.10)

нпр1 = 4,62 10-6 334 (622+87,7) = 1,1 м3/кг

Определяем параметры воздуха на выходе из штабеля. Влагосодержание воздуха на выходе из штабеля определяем по формуле:

d2 = 1000 / М + d1, (4.11)

где М - масса циркулирующего агента сушки на 1 кг испаряемой влаги, кг/кг.

М = V / (Dр нпр1), (4.12)

где V - объем циркулирующего агента сушки, м3/с (табл. 3.1).

нпр1 - приведенный удельный объём сушильного агента на входе в штабель, г/кг

М = 116000 / (3600 0,094 1,1) = 311,6 кг/кг

d2 = 1000 / (311,6 + 87,7) = 90,9 г/кг

Температуру агента сушки на выходе из штабеля определяем по формуле 1.24 [2] стр.24, учитывая что энтальпия воздуха во время сушки не изменилась, т.е. I2 = I1 = 290,9 кДж/кг:

(4.13)

Парциальное давление пара в воздухе, выходящем из штабелей находим по формуле 1.15 [2]стр. 23:

(4.14)

Абсолютная температура агента сушки на выходе из штабеля равна:

Т2 =273+t2=273+54 =327 К

Плотность воздуха на выходе из штабеля определяем по формуле:

2 = [28,96·pa - 10,94·pп2] / 8314·T2 (4.15)

2 = [28,96·100000 - 10,94·12751] / 8314·327= 1,01 кг/м3

Приведенный объем нпр2 определяем по формуле:

нпр2 = 4,62 10-6 T2 ? (622 + d2) (4.16)

нпр2 = 4,62 10-6 327 ? (622 + 90,9) =1,07 м3/кг

Результаты расчета параметров сушильного агента обобщаем в таблице 4.1.

Таблица 4.1 - Параметры сушильного агента

Параметр

Значение

на входе в штабель

на выходе из штабеля

среднее

1. Температура, °С

61

54

57,5

2. Влагосодержание, г/кг

87,7

90,9

89,3

3. Энтальпия, кДж/кг

290,9

290,9

290,9

4.Плотность, кг/м3

0,99

1,01

1,00

5. Приведенный удельный объём, м3/кг

1,1

1,07

1,085

4.3 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, кДж/м3, 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.

4.3.1 Расход теплоты на начальный прогрев

Для зимних условий расход теплоты на начальный прогрев определяем по формуле:

q'пр = д с(-) (-tо) + Б (Wн - Wc.ж.) / 100 + д с(+) tнп (4.17)

для среднегодовых условий:

q'пр = д cд (tнп - t0) (4.18)

где д, Б - плотность и базисная плотность древесины расчётного материала, кг/м3;

Wс.ж. - содержание воды, оставшейся в замороженной древесине в жидком состоянии, %;

- скрытая теплота плавления льда (=335103 Дж/кг);

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.

Плотность древесины при начальной влажности Wн определяют с помощью диаграммы плотности (рисунок 2.2 [2] с.69), либо формулы (2.18) [2] с 68. Для сосны Wн=70% и базисной плотностью Б=400кг/м3, плотность древесины будет:

д= Б •(100+W)/100, кг/м3. (4.19)

д= 400 •(100+70)/100=680 кг/м3

Начальную температуру замороженной древесины при выполнении расчета для зимних условий принимаем t0= -20°С. Значение начальной температуры для среднегодовых условий принимаем t0= 5,4°С по приложению 7 [1] с. 94 в зависимости от региона, в котором планируется строительство цеха. Удельную теплоемкость древесины определяем по рисунок 2.3. [2] с. 73. При этом среднее значение температуры древесины рассчитываем по формулам:

при определении с(-) t = t0/2 (4.20)

при определении с(+) t = tнп/2 (4.21)

при определении сд t = (t0 + tнп)/2 (4.22)

Для t= -20 / 2 = -10C с(-) = 2,2 кДж/(кгС)

Для t = 67 / 2 =33,5C с(+) = 2,91 кДж/(кгС)

Для t = (5,4+67) / 2 =36,2C сд = 2,93 кДж/(кгС)

По табл. 5 приложения [2] с.214 для t0= -20С определяем содержание воды, оставшейся в замороженной древесине в жидком состоянии Wс.ж.=18%.

Рассчитаем удельный расход теплоты на начальный прогрев для зимних условий:

q' пр = 680 2,2(-(-20)+400 (70-18) 335 / 100 + 6802,91 67 =

=232180 кДж/м3

Для среднегодовых условий (t0=5,4°С, т.к. предприятие находится в Минской области):

q' пр = 680 2,93 (67-5,4) = 122732 кДж/ м3

Удельный расход теплоты при начальном прогреве, отнесенный к 1 кг испаряемой влаги qпр, кДж/кг, рассчитаем для зимних и среднегодовых условий по формуле:

qпр = q 'пр / D1 (4.23)

Для зимних условий:

qпр = 232180/ 240 = 967,4 кДж/кг

Для среднегодовых условий:

qпр = 122732 / 240 = 511,4 кДж/кг

Секундный расход теплоты на начальный прогрев Qпр, кВт, также определим для зимних условий по формуле:

Qпр = q'пр Е1 / (3600 нп) (4.24)

где нп- продолжительность начального прогрева для расчётного материала, ч;

Е1- вместимость камеры, м3.

Для зимних условий:

Qпр = 232180 66 / (3600 2,85) =1493,6 кВт

4.3.2 Расход теплоты на испарение влаги

Удельный расход теплоты на испарение влаги в сушилках рассчитываем для зимних и среднегодовых условий по формуле по формуле (4.13) [1] с.26:

qисп = (1000 (I2 - I0) / (d2 - d0) ) - c' tм (4.25)

где I0, d0- энтальпия и влагосодержание свежего воздуха, поступающего в сушильную камеру во время сушки, кДж/кг, г/кг соответственно;

с' - удельная теплоемкость воды (4,19 кДж/(кг0С));

tм - температура смоченного термометра психрометра для режима сушки расчетного материала, °С.

tм =t-Дt = 61-10 = 51°С.

Значения I0 и d0 определяем по приложению 7 [1] с. 94. Для Могилевской области I0 = 5,4 кДж/кг, d0 = 4,5 г/кг - для зимних условий; I0 = -6,5 кДж/кг, d0 = 2,4 г/кг - для среднегодовых.

Для зимних условий:

qисп = (1000 (290,9-(-6,5)) / (90,9- 2,4)) - 4,19 51 = 3146,7 кДж/кг

Для среднегодовых условий:

qисп = (1000 (290,9- 5,4) / (90,9- 4,5)) - 4,19 51 = 3090,7 кДж/кг

Расход теплоты на испарение влаги из 1 м3 расчетного материала q'исп, кДж/м3, определяем для зимних и среднегодовых условий по формуле:

q'исп = qисп D1 (4.26)

Для зимних условий:

q'исп = 3146,7 240 = 755,2 кДж/м3

Для среднегодовых условий:

q'исп = 3090,7 240 = 741,7 кДж/м3

Расход теплоты в единицу времени на испарение влаги Qисп , кВт, также определяем для зимних и среднегодовых условий по формуле:

Qисп = qисп Dр (4.27)

Для зимних условий: Qисп = 3146,7 0,094 = 295,8 кВт

Для среднегодовых условий: Qисп = 3090,7 0,094 = 290,5 кВт

4.3.3 Тепловые потери через ограждения

Тепловые потери через ограждения сушилки в единицу времени определяем по формуле:

Qогр = ? Fi · Kтi · ( tc - t0) (4.28)

где Fi - поверхность ограждений определенного вида (стена, дверь и т.д.), м2;

Kтi - коэффициент теплопередачи соответствующего вида ограждения, Вт/(м2·°С);

tc -температура среды в камере, °С;

t0 - температура наружной среды, °С.

Температура наружной среды зависит от того, где находятся сушильные камеры - внутри помещения или вне него. В данном проекте камеры находятся внутри не отапливаемого помещения. Поэтому температура наружной среды t0 = -20°С , а для среднегодовых t0 = 5,4°С . 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 СМ 3000 90 показанной на рисунке 4.1

Sстенки боковой=8,9 · 5,0= 44,5м2

Sстенки задней=9,7 · 5,0=48,5м2

Sперекрытия=9,7 · 8,9=86,33м2

Sпола=9,7 · 8,9=86,33м2

Sворот=3,9 · 9,7=37,83м2

Sстенки передней=48,5 - 37,83= 10,67м2

Рисунок 4.1 - Схема камеры СМ 3000 90

Коэффициент теплопередачи многослойных ограждений К, Вт/(м20С), определяем по формуле:

Kтi = 1 / (1 / в + 1 / 1 + … + n / n + 1 / н) (4.29)

где в - коэффициент теплоотдачи от внутренних поверхностей ограждений, Вт/(м2°С);

н - коэффициент теплоотдачи для наружных поверхностей ограждений, Вт/(м2°С);

1, 2, ..., n - толщина слоев ограждений, м;

1, 2,…, n - коэффициент теплопроводности материалов ограждений, Вт/(м2°С) (приложение 9 [1, с. 95]).

Схемы основных ограждений камеры с указанием размеров показаны на рисунке 4.2.

а) стеновая панель камеры, панель двери; 1 - металлическая обшивка, 2- теплоизоляция.

Рисунок 4.2 - Схема ограждения сушильной камеры

Значения всех параметров, необходимых для расчета коэффициента теплопередачи, сводим в таблице 4.2.

Таблица 4.2 - Расчет коэффициента теплопередачи

Вид ограждений

Материал

Толщина слоя, мм

Коэффи-циент теплопро-водности, Вт/(м·°С)

Коэффициент теплообмена поверхности, Вт/(м2·°С)

внутренней

наружной

1.Ворота

Минераловатные прошивные маты

Сталь строительная

150

1,5

0,052

58

25

12

2.Стенка боковая

3. Стенка задняя

4.Перекрытие

5.Стенка передняя

Определяем коэффициент теплопередачи ограждений:

К = 1 / [1/25 + 0,15/0,052 + 2?0,0015 /58 + 1/12 ] =0,36 Вт/(м2С)

Коэффициент теплопередачи пола принимает равным 0,5?К наружной стены.

Кпола = 0,5 · Кст= 0,5 0,36=0,18 Вт/(м2C)

Температура среды для камер периодического действия принимается по таблице 4.1.

Выполним расчет теплопотерь через ограждения сушилки:

- для ворот: Qогр.з.=37,83 ·0,36 ·(57,5-(-20)) ·10-3=1,06кВт

Qогр.сг.= 37,83 ·0,36 ·(57,5-5,4) ·10-3=0,71кВт

-для боковой стенки: Qогр.з.=44,5 ·0,36 ·(57,5-(-20)) ·10-3=1,24кВт

Qогр.сг.=44,5 ·0,36 ·(57,5-5,4) ·10-3=0,83кВт

-для задней стенки: Qогр.з.=48,5 ·0,36 ·(57,5-(-20)) ·10-3=1,35кВт

Qогр.сг.=48,5 ·0,36 ·(57,5-5,4) ·10-3=0,91кВт

-для перекрытия: Qогр.з.=86,33·0,36 ·(57,5-(-20)) ·10-3=2,41кВт

Qогр.сг.=86,33 ·0,36 ·(57,5-5,4) ·10-3=1,62кВт

-для стенки передней: Qогр.з.=10,67 ·0,36 ·(57,5-(-20)) ·10-3=0,30кВт

Qогр.сг.=10,67 ·0,36 ·(57,5-5,4) ·10-3=0,20кВт

-для пола: Qогр.з.=86,33 ·0,18 ·(57,5-2,0) ·10-3=0,86 кВт

Qогр.сг.=86,33 ·0,18 ·(57,5-10,0) ·10-3= 0,74кВт

Расчеты потерь теплоты через ограждения сводим в таблицу 4.3.

Таблица 4.3 - Расчет тепловых потерь через ограждения для камеры, расположенной внутри неотапливаемого помещения

Наименование ограждений

Площадь ограждений, м2

Кт, Вт/м2?С

tc, ?С

t0, ?С

Теплопотери,

Qог, кВт

зимой

средне-годовая

зимой

среднегодовая

1.Ворота

37,83

0,48

57,5

-20

5,4

1,06

0,71

2.Стенка боковая

44,5

0,36

57,5

-20

5,4

1,24

0,83

3. Стенка задняя

48,5

0,36

57,5

-20

5,4

1,35

0,91

4.Перекрытие

86,33

0,36

57,5

-20

5,4

2,41

1,62

5.Стенка передняя

10,67

0,36

57,5

-20

5,4

0,30

0,20

6. Пол

86,34

0,18

57,5

2,0

10,0

0,86

0,74

Итого:

314,16

7,22

5,01

Удельный расход теплоты на потери через ограждения определяем по формуле:

qогр = 1,5 Qогр / Dc, (4.30)

где Qогр - суммарные теплопотери через ограждения камеры, кВт.

Для зимних условий:

qогр = (1,5 7,22) / 0,072 = 150,4 кДж/кг

Для среднегодовых условий:

qогр = (1,5 5,01) / 0,072 = 104,4 кДж/кг

В пересчете на 1 м3 расчетных пиломатериалов тепловые потери через ограждения q'огр кДж/ м3 ,составляют:

q'огр = qогр · D1 (4.31)

Для зимних условий:

q'огр = 150,4 · 240 = 36096 кДж/ м3

Для среднегодовых условий:

q'огр = 104,4 · 240 =25056 кДж/ м3

4.3.4 Суммарный расход теплоты

Определение расхода теплоты qсуш, кДж/кг, производим для зимних и среднегодовых условий по формуле:

qсуш = (qпр + qисп + qог) · С1 (4.32)

где С1 - коэффициент, учитывающий расход теплоты на прогрев камер, транспортных средств, оборудования и т.д. Для камер, загрузка и разгрузка которых производится рельсовым транспортом С1 = 1,2-1,3.

Для зимних условий:

qсуш = (967,4+3146,7 + 150,4) 1,3 = 5543,9 кДж/кг

Для среднегодовых условий:

qсуш = (511,4+3090,7 + 104,4) 1,3 = 4818,5 кДж/кг

Расход теплоты на 1 м3 расчетного материала q'суш, кДж/м3, определяем только для среднегодовых условий по формуле:

q'суш = qсуш D1 (4.33)

q'суш =4818,5 ? 240 = 1156440 кДж/м3

Результаты расчета расхода теплоты на сушку обобщаем в таблице 4.4.

Таблица 4.4 - Расход теплоты на сушку

Статья расхода теплоты

Зимние условия

Среднегодовые условия

На 1 м3 древесины, (q') кДж/м3

На 1 кг испаряемой влаги, q кДж/кг

За 1 с, Q кВт

На 1 м3 древесины, (q') кДж/м3

На 1 кг испаряемой влаги, q кДж/кг

За 1 с, Q кВт

Прогрев материала

232180

967,4

1493,6

122732

511,4

-

Испарение влаги

755,2

3146,7

295,8

741,7

3090,7

290,5

Потери через ограждения

36096

150,4

7,22

25056

104,4

5,01

Расход теплоты на сушку

-

5543,9

-

1156440

4818,5

-

4.4 Определение расхода теплоносителя

В качестве теплоносителя в сушильных камерах по заданию применяют пар (t=133,540C). Расход пара Мп , кг/м3, на сушку 1м3 расчетных пиломатериалов определяем для среднегодовых условий по формуле:

Мп = qсуш · D1/( iн- i')), (4.34)

где, iн - энтальпия сухого насыщенного пара при заданном давлении, кДж/кг;

i '- энтальпия кипящей воды при том же давлении, кДж/кг.

Энтальпию пара и кипящей воды определяют по таблице 2 [2] стр. 212.

Мп = 4818,5·240 / (2725-561) =534,4 кг/м3

Часовой расход пара на 1 камеру М1 , кг/ч , в период прогрева и сушки рассчитываем для зимних условий по формулам:

М1пр =(Qпр +1,5·Qогр)·1,25·3600/( iн- i')) (4.35)

М1суш =(Qисп +1,5·Qогр)·1,25·3600 /( iн- i')) (4.36)

М1пр =(1493,6+1,5·7,22) · 1,25 · 3600/(2725-561)=3128,4 кг/ч

М1суш =(295,8+1,5·7,22) · 1,25 · 3600/( 2725-561 )= 637,6кг/ч

Часовой расход пара на сушильный цех Мц, кг/ч, рассчитаем для зимних условий по формуле:

Мц = М1пр·Nпр + М1суш ·Nсуш, (4.37)

где Nпр, Nсуш - количество камер, в которых одновременно идет прогрев и сушка материала соответственно, шт.:

Nпр = N/6; (4.38)

Nсуш = N- Nпр, (4.39)

где N - количество камер в цехе, шт.

Nпр = 5/6 = 0,83 шт. ? 1 камера

Nсуш = 5-1 = 4 камеры.

Мц = 3128,4·1 + 637,6·4 = 5678,8 кг/ч

Суммарный объем подлежащих сушке пиломатериалов составляет

?Фi = 8000+5000+7500+3500 = 24000 м3/год.

Рассчитываем среднюю продолжительность сушки заданных пиломатериалов по формуле 4.33 [1] с. 33.

фц.ср = ? фц.i ·Фi/? Фi (4.40)

где, фц.i - продолжительность цикла сушки заданных пиломатериалов, сут; Фi - объем заданных пиломатериалов, м3/год.

фц.ср = (2,7·8000+4,6·5000+5,4·7500+7,9·3500)/(8000+5000+7500+3500) = 4,7сут

Для расчетного материала опредлеляем отношение фц.ср/ фц=4,7/2,7=1,74; для которого по табл. 4.4 [1] с. 33 принимаем значение поправочного коэффициента сф3 = 1,15

Годовой расход пара на сушку всего заданного объема пиломатериалов Мг,т/год, определяем для среднегодовых условий по формуле:

Мг = Мп ·Ф·сф3·10-3, (4.41)

где Ф - суммарный объем фактически высушенных пиломатериалов заданных размеров и пород, м3/год;

сф3 - поправочный коэффициент, учитывающий увеличение расхода пара при сушке пиломатериалов, сохнущих медленнее расчетного материала.

Мг =534,4 ·24000·1,15·10-3 = 14749,4 т/год

Результаты расчета расхода теплоносителя обобщаем в таблице 4.5

Таблица 4.5 - Расход теплоносителя

Расход теплоносителя

Для зимних условий

Для среднегодовых условий

На сушку 1м3 расчетных пиломатериалов (Мп),кг/м3

-

534,4

Часовой на1 камеру, кг/ч:

в период прогрева (М1пр)

в период сушки (М1суш)

3128,4

-

637,6

-

Часовой на сушильный цех (Мц), кг/ч

5678,8

-

Годовой на цех (Мг), т/год

-

14749,4

4.5 Расчет калориферов

4.5.1 Характеристика калориферов

Заданием на курсовой проект для установки в сушильной камере предложены компактные паровые калориферы КП4-СК, схема которых представлена на рисунке 4.3

Рис. 4.3 - Паровая модель компактного калорифера

4.5.2 Выбор места установки и компоновка калориферов

Выполняем расчет компактных паровых калориферов КП4-СК. Их установка планируется в циркуляционном канале камеры между горизонтальным экраном и потолком. Размеры поперечного сечения этого канала составляют 9,7 х 1,1 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. А3<1100 мм. Согласно приложению 11 [1] стр. 97 это условие выполняется для калориферов № 6-9 все они имеют ширину Б2 = 575 мм. Таким образом, по ширине циркуляционного канала может поместиться следующее количество калориферов:

В циркуляционном канале может поместиться калориферов

nk = 9700/575 = 16,9? 16 шт.

Учитывая, что в камере установлено 6 вентиляторов принимаем количество калориферов nk = 12, кратное количеству вентиляторов.

Вычерчиваем схему поперечного сечения циркуляционного канала и предполагаемую компоновку в нем калориферов (рисунок 4.5).

Рисунок 4.5 - Поперечное сечение канала для установки калориферов КП4-СК

Принимаем для установки калориферы № 8. Согласно приложению 11 [1], площадь их фронтального сечения составляет fфр = 0,392.

По формуле 4.35 [1] стр. 37 рассчитываем массовую скорость сушильного агента во фронтальном сечении калорифера

кг/(м2·с): (4.42)

(щ·с)фр = щ фр·с1= (V·с1)/(ѓфр·nк) = (32,2·0,99)/(0,392·12) = 6,78 кг/(м2·с)

где ѓфр - площадь фронтального сечения компактного калорифера, м2;

nк - количество калориферов в сечении, шт;

4.5.3 Расчет тепловой мощности калориферов

Тепловую мощность калориферов, установленных в сушильной камере, Qу, кВт, рассчитаем по формуле

Qу = (Кк·F·?tср)/(1000·С3), (4.43)

где Кк - коэффициент теплопередачи калорифера, Вт/(м2·°С);

F - площадь поверхности нагрева калорифера, м2;


Подобные документы

  • Устройство и принцип действия сушильной камеры ВК-4 и вспомогательного оборудования. Обоснование режимов сушки и влаготеплообработки древесины. Расчёт количества сушильных камер. Определение параметров агента сушки. Организация технологического процесса.

    курсовая работа [599,7 K], добавлен 24.08.2012

  • Устройство и принцип действия основного и дополнительного оборудования. Выбор и обоснование режимов сушки и влаготеплообработки. Расчет продолжительности цикла сушки, количества камер. Определение параметров агента сушки, а также расхода теплоты.

    курсовая работа [139,6 K], добавлен 23.04.2015

  • Устройство и принцип действия сушильной камеры. Выбор режимов сушки и влаготеплообработки. Расчет требуемого количества камер. Определение массы испаряемой влаги, параметров агентов сушки, расходов теплоты на сушку. Разработка технологического процесса.

    курсовая работа [1,4 M], добавлен 11.10.2012

  • Процесс удаления влаги из материала путем испарения или выпаривания. Выбор и обоснование способа сушки и типа лесосушильных камер. Спецификация пиломатериалов. Формирование сушильных штабелей. Технология проведения камерной сушки. Виды и причины брака.

    курсовая работа [36,4 K], добавлен 10.12.2013

  • Выбор и расчет влаготеплообработок в сушильной камере. Определение параметров агента сушки на входе в штабель. Расчет расходов тепла на сушку. Подготовка сушильной камеры к работе. Погрузочно-разгрузочные работы. Планировка сушильного цеха, охрана труда.

    курсовая работа [1,4 M], добавлен 28.05.2013

  • Описание новых технологий в области сушки и защиты древесины. Физическая сущность процесса теплового удаления влаги из древесины. Изучение устройства и технологический расчет сушильного цеха для камер. Определение тепловых и аэродинамических параметров.

    курсовая работа [1,4 M], добавлен 19.01.2013

  • Технологическая схема лесосушильного цеха, выбор способа сушки древесины. Разработка схемы технологического процесса сушки пиломатериалов, описание работы сушильной камеры. Технологические требования к сухим пиломатериалам, их укладка и транспортировка.

    курсовая работа [100,8 K], добавлен 10.03.2012

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.