Разработка проекта лесосушильного участка на базе сушильных камер CM 3000 90

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

Таблица 2.3 - Параметры сушильного агента

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

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

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

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

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

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

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;