Проект сушильного цеха на базе камер периодического действия ЦНИИМОД-39

Размещено на http://www.allbest.ru

Департамент образования и науки Костромской области

Областное государственное бюджетное образовательное учреждение

среднего профессионального образования

«Костромской лесомеханический колледж»

Курсовой проект на тему: «Проект сушильного цеха на базе камер периодического действия ЦНИИМОД-39»

Выполнил: студент

группы ТД-21

Михайлов Д.Ю

Проверила: Воронина Г.В



Содержание курсового проекта

Введение

1. Общая часть

1.1 Исходные данные

1.2 Описание сушильной камеры

2. Расчетно-технологическая часть

2.1 Технологический расчет

2.1.1 Выбор режима сушки

2.1.2 Выбор и расчет влаготеплообработок в сушильной камере

2.1.3 Расчет продолжительности сушки и оборота камеры

2.1.4 Перевод объема подлежащих сушке фактических пиломатериалов в объем по условному пиломатериалу

2.1.5 Расчет годовой производительности камер в условном п/м

2.2 Тепловой расчет

2.2.1 Выбор расчетного материала

2.2.2 Определение параметров агента сушки на входе в штабель

2.2.3 Расчет количества испаряемых из пиломатериала влаги

2.2.4 Определение объема циркулирующего агента сушки и параметров агента сушки на выходе из штабеля

2.2.5 Расчет расхода тепла на сушку

2.2.6 Определение расхода пара

2.2.7 Выбор конденсатоотводчиков

2.2.8 Выбор и расчет калориферов

2.3 Описание технологического процесса сушки

2.3.1 Подготовка сушильной камеры к работе

2.3.2 Подготовка пиломатериала к сушке

2.3.3 Погрузочно-разгрузочные работы

2.3.4 Охрана труда в сушильном цехе

Библиографический список

Введение

сушильный цех камера тепло

Научно-техническая революция, перестройка во всех областях народного хозяйства, внедрение хозрасчёта и самоокупаемости всё это не мыслимо без подготовки квалифицированных рабочих кадров, владеющих в совершенстве не только своей профессией но грамотных экономически.

Перед лесной, деревообрабатывающей и целлюлозно-бумажной промышленностью ставится задача увеличения производства продукции без существенного расширения объёма лесозаготовок. В настоящее время более рационально используются лесосырьевые ресурсы, улучшено использование древесины, повышается качество изготавливаемой из неё продукции.

Частным решением поставленной задачи является обязательная сушка всех вырабатываемых пиломатериалов. За истекший период выросли сушильные мощности за счёт строительства новых и модернизации действующих сушилок, разработки и внедрения оптимальных режимов сушки, автоматизации сушильных процессов и комплексной механизации транспортных работ.

Что же такое сушка? Сушкой называются процессы удаления влаги из различных материалов путём испарения. Сушка пиломатериалов широко распространена в отраслях народного хозяйства, в том числе и деревообрабатывающей промышленности. Она является энергоёмким процессом, связанным со значительным расходом топлива, пара, а так же электроэнергии.

В результате сушки древесина из природного сырья превращается в промышленный материал, отвечающий самым разнообразным требованиям, которые предъявляются к нему в различных производственных и бытовых условиях. При снижении влажности древесины улучшаются её физико - механические и эксплуатационные свойства.

Древесина, содержащая большое количество воды, легко поражается грибами, в результате чего она загнивает. Сухая же древесина отличается большой стойкостью. Понижение влажности древесины приводит к снижению её массы и одновременному повышению прочности. Сухая древесина в отличие от сырой легко склеивается и отделывается.

Таким образом, древесину высушивают с целью: предупреждения размерной формоизменяемости деталей; предохранения от порчи и загнивания, увеличения удельной прочности; повышения качества отделки и склеивания.

Сушка древесины - неотъемлемая операция в подавляющем большинстве технологических процессов деревообработки. В основном древесину сушат в виде пиломатериалов (досок, брусьев, заготовок), шпона (тонколистового материала), щепы, стружки, и волокна. Некоторое распространение имеет сушка круглых лесоматериалов

( детали опор линий электропередачи, связи, строительные детали).

Технологические процессы сушки и применяемое оборудование специфичны и достаточно сложны. Правильная организация и проведение сушки невозможны без специальных знаний и высокой квалификации сушильных установок



1.Общая часть

1.1 Исходные данные

1. Тема проекта: «Проект сушильного цеха на базе камер периодического действия

ЦНИИМОД-39»

2.Назначение пиломатериалов: Столярно-строительные изделия.

3.Спецификация пиломатериалов:

Таблица 1.

№ п /п	Порода древесины	Вид п/м	Размеры п/м	Wнач. %	Wкон. %	Категория качества сушки	Объём п/м подлежащих сушке м3
			Д, мм	Ш, мм	Т, мм
1.	Ольха	Необр.	6,5	Разн	60	50	8	1	3000
2.	Сосна	Обр.	6,5	150	40	62	10	2	4500
3.	Ель	Необр.	6,5	Разн	50	60	10	1	3000
4.	Сосна	Обр.	>1м.	150	40	60	12	2	-

4.Скорость агента сушки: 2,5 м/сек.

5. Давление пара на входе в калориферы: 0,3 Мпа.

6. Место строительства: г.Архангельск

1.2 Описание сушильной камеры ЦНИИМОД-39

Схема конвективной сушильной камеры с осевыми вентиляторами приведена на рис. 1. Изогнутый экран 9, проходящий вдоль конвективной сушильной камеры, делит ее по высоте на две части: нижнюю, образующую сушильное пространство, и верхнюю -- эжекционный воздуховод 8.

Два нагнетательных канала 7 треугольного сечения снабжены системой насадок 6 круглого (как показано на схеме) или прямоугольного сечения. Каналы заканчиваются круглыми патрубками, в которых устанавливаются высоконапорные осевые вентиляторы 4 с электродвигателями 2, расположенными в коридоре управления. Сборные калориферы' 5 из чугунных ребристых труб размещены на продольных боковых стенках камеры. Для ввода пара непосредственно в камеру смонтированы увлажнительные трубы 10. Подача свежего воздуха в конвективную сушильную камеру осуществляется через приточный канал 3, а удаление отработавшего воздуха -- через вытяжную трубу 1.

Эжекционная конвективная сушильная камера с осевыми вентиляторами работает следующим образом. В воздуховод 8 из насадок выбрасывается эжектирующий воздух (со скоростью движения не менее 25 м/с) и подсасывается (за счет разрежения) циркулирующий воздух, вышедший из штабеля. В канал 7 воздух подается вентилятором 4, в основном из сушильного пространства и в небольшом количестве из приточного канала 3. Полученная в канале 7 и воздуховоде 8 смесь проходит через калорифер 5, нагревается и затем поступает в штабель 11, уложенный без шпаций. Отработавший воздух частично удаляется из камеры через вытяжную трубу.

Схема. 1.. Разрезы сушильной камеры Гидродрев-ЦНИИМОД-39:

1 -- вытяжная труба, 2 -- электродвигатель, 3 -- приточный канал, 4 -- вентилятор, 5 -- калориферы, 6 -- насадки, 7 -- нагнетательный канал, 8 --- эжекционный воздуховод, 9 -- экран, 10 -- увлажнительная труба, 11 -- штабель

Из двух каналов, показанных на схеме эжекционной конвективной сушильной камеры, одновременно работает только один. Путем поочередного включения вентиляторов правого и левого каналов можно изменить направление движения сушильного агента в штабеле, т. е. реверсировать циркуляцию. При работе вентилятора, подающего воздух в левый канал, циркуляция осуществляется по часовой стрелке и, наоборот, против часовой стрелки при подаче воздуха в правый канал.

Рассмотренное конструктивное решение имеют конвективные сушильные камеры ЦНИИМОД-39.Эти камеры строят длиной 7 или 14 м, они рассчитаны на один -- четыре нормальных штабеля. Их эжекторная установка оснащена вентилятором типа В № 8 с электродвигателем мощностью 7--10 кВт. Скорость циркуляции воздуха в штабеле составляет 0,5--0,6 м/с, что недостаточно для равномерного просыхания материала. Интенсивность циркуляции в этих конвективных сушильных камерах может быть повышена до 1,3--1,5 м/с



2. Расчётно - технологическая часть

2.1 Технологический расчёт

2.1.1 Выбор режима сушки

Режимы сушки пиломатериалов и заготовок регламентируют параметры сушильного агента в камерах различных типов в зависимости от породы и размеров материала, а также требований, предъявляемых к качеству высушенной древесины. Описанные ниже режимы обеспечивают бездефектную сушку пиломатериалов. Основными параметрами сушильного агента, характеризующими режим сушки, являются его температура t, степень насыщения ш психометрическая разность дельта t=t-tм , где tм - температура смоченного термометра психрометра.

По температурному уровню режимы делятся на четыре категории: мягкие М, нормальные Н, форсированные Ф и высокотемпературные. Первые три категории режимов (М, Н, Ф) относятся к режимам низкотемпературного процесса. В качестве сушильного агента этой группы режимов используют влажный воздух или газовоздушную смесь температурой не выше 100°С. Более высокая температура допускается лишь в отдельных случаях на последней стадии процесса. Высокотемпературные режимы, или режимы высокотемпературного процесса, предусматривают сушку пиломатериалов перегретым паром атмосферного давления при температуре выше 100°С.

Категорию режима выбирают в зависимости от назначения высушиваемого материала. При этом следует учитывать характер воздействия температуры на свойства древесины. При сушке мягкими режимами полностью сохраняются естественные физико-механические свойства древесины, в том числе прочность, цвет и состояние в ней смолы. Эти режимы рекомендуются для сушки до транспортной влажности экспортных пиломатериалов и в отдельных случаях пиломатериалов внутрисоюзного потребления высших сортов.

Нормальные режимы обеспечивают практически полное сохранение прочности показателей древесины с возможным незначительным изменением ее цвета. Они рекомендуются для сушки пиломатериалов внутрисоюзного потребления до любой конечной влажности. При сушке форсированными режимами сохраняется прочность древесины на изгиб, растяжение и сжатие, но на 15…20% снижается прочность на скалывание и раскалывание с возможным потемнением древесины. Сушка

высокотемпературными режимами еще в большей степени снижает прочность древесины на скалывание и раскалывание (до 35%) со значительным потемнением древесины. Форсированные и высокотемпературные режимы могут быть рекомендованы для сушки до эксплуатационной влажности пиломатериалов, предназначенных для изделий и узлов, работающих с большим запасом прочности.

Таблица 2.

Порода п/м	Толщина п/м ,мм	Номер и индекс режима	Номер ступени режима	Изменение влажности древесины на каждой ступени,%	Параметры режима
Ольха (листв.)	60	Мягкий 7-В	1 2 3	50%-30% 30%-20% 20%-8%	50 55 80	4 7 22	0,80 0,68 0,31
Сосна (хвойн.)	40	Мягкий 4-Н	1 2 3	62%-35% 35%-20% 20%-10%	75 80 100	5 10 30	0,80 0,64 0,29
Ель (хвойн.)	50	Норм. 5-М	1 2 3	60%-35% 35%-20% 20%-9%	55 58 75	4 7 24	0,81 0,69 0,30



2.1.2 Выбор и расчёт влаготеплообработок в сушильной камере

В камерах периодического действия первой технологической операцией после загрузки штабеля является начальный прогрев материала. Для быстрого начального прогрева древесины в камере создают высокую степень насыщенности среды при повышенной (по сравнению с первой ступенью режима сушки) температуре. Для этого в камеру подают насыщенный пар через увлажнительные трубы при включенных калориферах, работающих вентиляторах и закрытых приточно-вытяжных трубах. При прогреве пиломатериалов других пород (кроме хвойных пород) температура среды должна быть выше , чем на первой ступени режима сушки: для лиственницы и твердых пород на 5°С, для мягких лиственных пород- на 8°С, но в обоих случаях не выше 100°С. После достижения требуемой температуры психрометрическую разность поддерживают на уровне дельта t 0,5…1,5°С.

Конечную влаготеплообработку проводят при достижении материалом заданной конечной влажности. Такой обработке подвергают пиломатериалы, высушиваемые по первой и второй категориям качества сушки. Температуру в камере поддерживают на 8°С выше температуры по последней ступени режима (но не более 100°С), а психрометрическую разность устанавливают равной 0,5…1°С. Продолжительность обработки должна быть такой, чтобы зубцы силовой секции, выпиленной из контрольного образца, имели после выравнивания влажности относительную деформацию изгиба не более 2 %.

Промежуточной влаготеплообработке подвергают пиломатериалы, толщина которых превышает: для ели, пихты, сосны, кедра, осины, липы, тополя- 60мм; для березы, ольхи- 50мм; для лиственницы, бука, клена- 40 мм; для дуба, ильма, ореха, граба, ясени- 32мм.

Промежуточную влаготеплообработку проводят при переходе на последнюю ступень режима. При этом температуру среды устанавливают на 8°С выше, чем на ступени режима сушки, предшествующей обработке, психрометрической разности 1,5… 2°С. На промежуточную обработку отводится 1/3 общего времени, а 2/3- на конечную.

Продолжительность начального прогрева.

Лиственные: для хвойных пород на выше 5

Ольха ф=11,25ч для лиственных на выше 8

Хвойные: Сосна ф=6ч Ель ф=7,5ч

Параметры начального прогрева.

Таблица 3.

Порода	Категория качества	Параметры режима
Ольха	1	58	0,5-1,5	0,8-0,9
Сосна	2	80	0,5-1,5	0,8-0,9
Ель	1	60	0,5-1,5	0,8-0,9

Промежуточная влаготеплообработка.

1.Промежуточную ВТО можно не проводить у п/м , толщина которых не превышает 50мм.

Таблица 4.

Порода	Категория качества	S,мм	Параметры режима
Ольха	1	60	63	1,5-2	0,8-0,9
Сосна	2	40	Не проводим
Ель	2	50	Не проводим

2. Конечная влаготеплообработка.



Таблица 5.

Порода	Категория качества	Параметры режима
Ольха	1	88	0,5-1	0,8-0,9
Сосна	2	100	0,5-1	0,8-0,9
Ель	1	83	0,5-1	0,8-0,9

Режим кондиционирования проводится на последней ступени сушки.

Таблица 6.

Порода	Категория качества	Температура ,t 0С	Wн,%	Wр,%
Ольха	1	83	10	11	0,76
Сосна	1	77	9	10	0,7
Ель	2	91	9	10	0,8

2.1.3 Расчёт продолжительности сушки и оборота камеры при низкотемпературном процессе

ф=фисх· Ар · Ац · Ав · Ак · Ад ,(ч)

где, фисх-исходная продолжительность сушки ( прогрев и кондиционирование).

Ар- коэффициент, учитывающий категорию режима сушки.

Ац-коэффициент, учитывающий интенсивность циркуляции сушильного агента.

Ав-коэффициент, учитывающий начальную и конечную влажность.

Ак-коэффициент, учитывающий категорию качества.

Ад-коэффициент, учитывающий длину материала.

1.Находим продолжительность сушки в часах.

ф ольха =249*0,98*1,2*1,14*1,70*1=567(ч).

ф сосна=88*0,78*1,15*1,13*1,00*1=89(ч).

ф ель=105*0,94*1,2*1,11*1,70*1=223(ч).

ф сосна=104*0,82*1,15*1,00*1,00*1=98(ч).

2.Находим продолжительность сушки в сутках.

ф (сутках) = ф (часах) /24 ,(сутках).

ф ольха =567/24=23,6(суток).

ф сосна=89/24=3,7(суток).

ф ель=223/24=9,2(суток).

ф сосна=98/24=4,08(суток).

3.Находим продолжительность сушки с учётом погрузочно-разгрузочных работ.

ф об= ф (сутки)+0,1 (суток).

ф об ольха=23,6+0,1=23,7(суток).

ф об сосна =3,7+0,1=3,8(суток).

ф об ель=9,2+0,1=9,3(суток).

ф об сосна=4,08+0,1 =4,18(суток).

4.Находим коэффициент пересчёта по продолжительности оборота камеры.

Кф= ф об ф./ ф об усл.

Кфольха =23,6/4,18=5,6

Кфсосна=3,7/4,18=0,88

Кфель=9,2/4,18=2,20

5. Определяем коэффициент заполнения штабеля по ширине.

В ш=0,65 для необрезных п/м

В ш=0,9 для обрезных п/м

В ш ольха,ель=0,65

В ш сосна=0,9

6. Находим коэффициент заполнения штабеля по высоте.

Где, S-толщина п/м высушиваемых в камере.

Sпр-толщина прокладок;2,5мм.

вв ольхи==0,96

вв сосны==0,94

вв ель==0,95

вв сосна==0,94

7.Определяем коэффициент заполнения штабеля по длине, (для п/м не сортированных по длине-0,9-0,95, для сортированных-1).

Вд ольха,сосна,ель=1

8.Находим коэффициент объёмного заполнения штабеля условным п/м.

Вусл=вш*вв*вд=0,9*0,94*1=0,846

9.Находим коэффициент заполнения штабеля фактическим п/м для каждой из пород.

Вф ольхи=0,65*0,96*1=0,624

Вф сосны=0,9*0,94*1=0,846

Вф ели=0,65*0,95*1=0,617

10. Находим коэффициент пересчёта по ёмкости камеры.

Кв=

Кв ольхи==1,35

Кв сосны==1

Кв ели==1,37

Определяем объём условного п/м по формуле:

Где, Ф - фактический объём материалов подлежащих сушке.

Кф-коэффициент продолжительности оборота камеры.

Кв-коэффициент пересчёта по ёмкости камер.

Убук=3000*5,6*1,35=22680 м3/год.

Укедр=4500*0,88*1=3960 м3/год.

Уклён=3000*1,37*2,2=9042 м3/год.

2.1.5 Расчёт годовой производительности камер в условном пиломатериале. Расчёт количества камер

Определяем производительность сушильной камеры ЦНИИМОД-39

Где: 335-число суток работы камеры в году (сутки).

фоб- продолжительность одного оборота камеры при сушке фактического пиломатериала в камере непрерывного действия, продолжительность оборота камеры равна продолжительности сушки, и в камерах периодического действия продолжительность сушки увеличивается на 0,1 (сутки).

Ек- вместимость сушильной камеры (м3).

Е-вместимость одного штабеля (м3).

E=Г*в[м?]

Г- габаритный объём штабеля (м3)

Г=6,5*1,8*2,6=30,42

Вусл=0,9*0,94*1=0,846

7- объёмная усушка п/м, которая учитывает уменьшение объёма древесины при её высыхании.

n- количество штабелей в камере.

E=30,42*0,846=25,73

Eк=25,73*2*()=50,94

Р=*50,94=4082[]

Nпр=у/Пр==8,740?9 камер

Nпр=9 камер

Загр,камеры=*100%==97,1%

Ответ: В результате расчётов получили 9 камер ЦНИИМОД-39 с загрузкой 97,1%, что является эффективным.

Таблица продолжительности сушки.

2.2 Тепловой расчёт

2.2.1 Выбор расчётного материала

Под понятием расчётный пиломатериал подразумевают самый быстросохнущий материал из заданной спецификации, тот у которого фоб имеет наименьшее значение.

ф(об)=3,8

порода Сосна (обрезная) длиной 6,5м, шириной 150 мм и толщиной 40 мм.

2.2.2 Определение параметров агента сушки на входе в штабель

Агент сушки - влажный воздух.

Расчётные параметры агента сушки на входе в штабель по второй ступени режима. t1=80°C. ?=0,64%.

Влагосодержание d1=280 (г/кг.сух.возд).

Теплосодержание I1=828 кДж/кг

Плотность с1=0,866 кг/м3

Удельный объём U1=1,10 м3/кг

Рн1- Давление насыщенного пара. При t1=80°C Рн1=48000 Па.

Определяем порционное давление пара в воздухе.

Рп1= Рн1* ?1=48000*0,64= 30720 Па.

Определяем влагосодержание воздуха на входе в штабель.

d 1=662*[г/кг с.в]

d 1=622*=275.8 г/кг

Определяем теплосодержание (энтальпию) воздуха на входе в штабель.

I1=t1+0,001*d1(1,93*t1+2490) [кДж/кг]

I1=80+0,001*280(1,93*80+2490)=80072,43=80 кДж/кг

Определяем плотность воздуха на входе в штабель.

С1=[кг/м?]

С1==0.87[кг/м?]

Определяем удельный объём воздуха на входе в штабель.

U1=4.62*0,000001*(273+t1)*(622+d1)=[м?/кг]

U1=4,62*0,000001*(273+80)*(622+280)=1,536[м?/кг]

Таблица агента сушки на входе в штабель.

Таблица8.

Наименование	Обозначение	Единицы измерения	Значение
1. Температура	t1	°C	80
2. Относительная влажность (степень насыщенности)	?1	-	0,64
3.Влагособержание	d1	г/кг	275,8
4.Теплосодержание (энтальпия).	I1	кДж/кг	80
5.Порциальное давление пара	Рп1	Па	30720
6.Плотность	с1	кг/м3	0,87
7.Удельный объём.	u1	м3/кг	1,536
8. Температура смоченного термометра	tм	°C	70
9.Удельная теплоёмкость перегретого пара.	Cn1	кДж/кг.град.	1,926



2.2.3 Расчёт количества испаряемой из пиломатериала влаги

а) Кол-во влаги, испаряемой из 1 м древесины.

М1м?=сд[кг/м?]

Где: сб= базисная плотность древесины, кг/м3. Кедр сб=350 кг/м3

Wн-Wк- соответственно начальная и конечная влажность расчётного материала, %.

M1м?=400*=208[кг/м?]

б) расчётное кол-во влаги, испаряемой из древесины в секунду.

где: Г - габаритный объём штабеля.

х - коэффициент неисправности агента сушки - 1,9.

вф- объёмный коэффициент заполнения штабеля фактическим (расчётным) материалом.

Ак-коэффициент учитывающий качество сушки.

фсуш- общая продолжительность сушки расчётного материала.

Г=Г1*5=30,42*5=152,1 (м3)

Мр==0,8 кг/г



2.2.4 Определение объёма циркулирующего агента сушки и параметров агента сушки на выходе из штабеля

Где: n- количество штабелей, в плоскости перпендикулярной направлению потока воздуха=1.

Vмат - скорость циркуляции по материалу принятая ранее в технологическом расчёте. (м/с) Vмат=2 м/с.

Sж.с.шта-площадь живого сечения штабеля.

Sж.с.шт=6,5*2,6(1-0,94)=1,014

Vшт=2*2,5*1,014=5,07 м?/с

Определение скорости циркуляции воздуха в сушильной камере.

Vцирк=Vшт*Kпотерь[м/с]

Vцирк=Vшт*1,4=5,07*1,4=7,098 м/с

Находим массу циркулирующего по материалу агента сушки.

Gшт=[кг/с]

Gшт==32,34[кг/с]

Где: Vцирк- скорость циркуляции агента сушки.

U1- удельный объём агента сушки.

Определяем расход циркулирующего агента сушки.

G цирк=[кг/кг.вл]

G цирк==40,42[кг/кг.вл]

Находим влагосодержание агента сушки на выходе из штабеля.

D2=+280=304,7[г/кг]

Находим температуру агента сушки на выходе из штабеля.

T2=t1-°C

T2=80-=77,5°С

Рис.2. Схема построения линии процесса сушки на Id диаграмме.

Таблица агента сушки на выходе из штабеля.



Таблица 9.

Наименование	Обозначение	Единицы измерения	Значение
1. Температура	t2	°C	77,2
2. Относительная влажность (степень насыщенности)	?2	-	0,82
3.Влагособержание	d2	г/кг	363
4.Теплосодержание (энтальпия).	I2	кДж/кг	1048
5.Порциальное давление пара	Рп2	Па	36000
6.Плотность	с2	кг/м3	0,849
7.Удельный объём.	U2	м3/кг	1,62
8. Температура смоченного термометра	tм	°C	70
9.Удельная теплоёмкость перегретого пара.	Cn2	кДж/кг.град.	1,926

2.2.5 Расчёт расхода тепла на сушку

Расход тепла на сушку складывается из затрат на прогрев материала, испарение из него, и на теплопотери через ограждение камеры.

Расчёты ведутся для зимних условий с целью определения максимальной нагрузки на котельную и для среднегодовых условий с целью определения общих расходов пара на годовую программу.

Qпв1м?=сд+p[c(-)(-t0)+c(t)tкам]

Где: r- кратная удельная теплота плавления льда равная 335 кДж/кг.

сб - базисная плотность древесины кг/м3.

Wн - начальная влажность древесины, %.

с - плотность древесины расчётного п/м при заданной начальной влажности кг/м3.

С(+); С(-)-удельная теплоёмкость древесины, соответствует положительной и отрицательной температуре кДж/кг(0С).

t0- начальная температура древесины для зимних условий 0С.

tкам- температура прогрева древесины в камере,0С.

Принимают tкам = t1+5(t1- температура первой ступени режима).

tсред.год=0,20C.

Tзимой=-320С.

tкам=800+50=850С

С(-) tcр(-)=t0+0/2=-32+0/2=-16°С

С(+) tcр(+)=t0+ tкам/2=-32+85/2=26,5°С

С(-) =2 кДж/кг(0С).

С(+) =2,8 кДж/кг(0С).

2)Для среднегодовых условий

qпв1м3=с с(+)(tкам- t0) где

t0- начальная температура древесины (°С) принимаемая равной средней годовой температуре.

Qпв1м?=335*400+710[2*(-31)+2,8*85]=187940 кДж/кг

Удельный расход теплоты, кДж/кг, при начальном прогреве древесины определяют для зимних и среднегодовых условий как

qпр= qпр1м3/m1м3=187940/208=903,5 кДж/кг

Общий расход теплоты на камеру, кВт, при начальном прогреве древесины определяют для зимних и среднегодовых условий:

Для камер периодического действия

Qпр= (qпр1м3*Е)/(3600*йпр) где:



йпр- продолжительность прогрева, (ч), принимаемая ориентировочно для пиломатериалов хвойных пород летом 1,0…1,5 ч; зимой 1,5…2,0 ч на каждый сантиметр толщины материала; для мягких лиственных пород время прогрева увеличивают на 25%; для твердых лиственных на 50%;

Е= m*L*B

Е= 4*0,92*0,73*6,5*1,8*2,6=81,7

Qпр= (187940*25,73)/(3600*7120)=1,88 кВт.

Определение расхода теплоты, кДж/кг, на испарение влаги:

Удельный расход теплоты на испарение влаги,

qисп=1000*((I2-I0)/(d2-d0))-свtмат где:

св- удельная теплоемкость воды, св=4,19 кДж/(кг*°С):

tмат- температура нагретой влаги в древесине, °С, принимаемая равной tм первой ступени режима;

I0- теплосодержание свежего воздуха.

qисп=1000*((1048-46)/(336-19))- 4,19*80=975,4 кДж/кг

Общий расход теплоты на испарение влаги, кВт.

Qисп= qисп*mр

Qисп=975,4*0,8=780,32 кВт

Потери теплоты через ограждение камеры:

Потери теплоты, кВт, в единицу времени через ограждения камеры

Qогр=(Fогр1К1+Fогр2К2+FnКn)*( tмат-t0)*10-3 где:

Fогр1;Fогр2;Fn- площадь поверхности ограждения м2 ( потолок, двери, стены боковые, наружные и внутренние, стены торцовые, пол…);

К1;К2;Кn- коэффициенты теплопередачи, Вт/(м2*°С);

tкам- температура среды в камере, (t1+t2)*2=(68+63,5)*2=66°С;

t0- расчетная температура наружного воздуха для зимних и среднегодовых условий.

Коэффициент теплопередачи многослойных ограждений, Вт/( м2*°С), определяют по формуле:

К=1/(1/Јвн+д1/л1+ дn/лn+1/Јн) где:

Јвн;Јн- коэффициенты теплоотдачи внутренней и наружной поверхностей ограждений, Јвн= 25 Вт/(м2*К), Јн= 23 Вт/(м2*К): для чердачных и неотапливаемых помещений Јн= 12 Вт/(м2*К); для отапливаемых помещений Јн= 9 Вт/(м2*К);

д1; дn- толщина слоев ограждений, м;

л1;лn- теплопроводность материалов соответствующих слоев ограждений, Вт/(м*К), величина, которая принимается по таблице. Для пола коэффициент теплопередачи К принимают в 2 раза меньше, чем для наружной стены камеры. Для потолка К принимают меньше 0,6 Вт/(м2*°С).

Кстена,боковая = 1/(1/25+0,005/0,07+0,37/0,80+0,005/0,07+1/9)=1,32

Кдверь=1/(1/25+0,03/240+0,005/0,13+0,07/0,07+0,05/0,13+0,003/240+1/23)=0,81

Кторц=1/(1/25+0,05/0,07+0,1/1,60+0,22/0,40+0,02/0,29+0,37/0,80+0,05/1,60+0,005/0,17)=1,95

Кмежк. стена=1/(1/25+((0,02/0,064)*2)+3,76/0,56+1/23)=0,135

Кпол= 0,45

Кпотолок=0,15

Расчет тепловых потерь через камеры ограждения (t=64°С)

Элементы ограждения	Площадь ограждения Fi, м2	К Вт/(м2*°С)	Расчет потерь тепла при условиях
			Зимних	Среднегодовых
			T(°С)	T1-t0 (°С)	Qогр кВт	t0.ср (°С)	T1-t0 (°С)	Qогр кВт
Стена торцовая	13,02	0,09	18	62	0,11	20	60	0,11
Пол смежный с торц.стено	6,2	0,15	18	62	629	20	60	0,09
Перекрытие	44,95	1,2	-32	112	9,46	0,2	78,8	6,86
Стена боковая	7,42	1,32	18	62	0,98	20	60	0,95
Дверь	5,6	0,81	18	62	0,45	20	60	0,44
Пол	47	0,45	18	62	2,12	20	60	2,06
Всего					13,21	Итого	10,51

Qогр. зим.=13,21 кВт.

Qогр. ср.=10,51 кВт.

К = 1,5 - коэффициент, учитывающий увеличение потерь тепла через ограждения «за счет тепловых мостов, увлажнения тепла через ограждения».

Удельный расход теплоты на потери через ограждения, кДж/кг, для зимних и среднегодовых условий

Для зимних:

qогр.=У Qогр/mc где

У Qогр- суммарные потери теплоты через ограждения камер, кВт;

qогр=13,21/0,8=16,51 кДж/кг

Для среднегодовых:

qогр.=У Qогр/mc

qогр.=10,51/0,8=13,13 кДж/кг

Определение удельного расхода теплоты, кДж/м3, на сушку производят для зимних, летних и среднегодовых условий:

qсуш.= (qпр+ qисп.+ qогр.)*с1 где:

с1- коэффициент, учитывающий дополнительный расход теплоты на начальный прогрев камер, транспортных средств и др., равный 1,1…1,3.

Для зимних:

qсуш=(16,51+975,4+1,88)*1,1=1093,1 кДж/м3

для среднегодовых:

qсуш=(13,13+903,5+1,88)*1,1=918,6 кДж/м3

Расход теплоты на 1м3 расчетного материала, кДж/м3, для среднегодовых условий определяется по формуле:

qс.суш1м3= qсушm1м

qс.суш1м3=918,6*208=191068,8 кДж/м3.

2.2.6 Определение расхода пара

Расход пара на 1м3 расчетного материала, кг/м3

Dсуш.1м3=(qсуш*m1)/(in-ik) где:

in - удельная энтальпия пара при определенном давлении, кДж/кг;

ik - удельная энтальпия конденсата при том же давлении, кДж/кг.

(in-ik)=2134



Dсуш.1м3=191068,9/2134=89 кДж/кг.

Удельный расход пара на камеру, кг/ч, определяют для зимних и среднегодовых условий:

В период прогрева- зимнее

Dкам.пр.=((Qпр+У Qогр.)*3600)/ (in-ik)

Dкам.пр=((1,88+16,51)*3600)/2134=31,02 кг/ч

В период прогрева- среднегодовое

Dкам.пр.=((Qпр+У Qогр.)*3600)/ (in-ik)

Dкам.пр=((1,88+13,13)*3600)/2134=24,02 кг/ч

В период сушки- зимняя

Dкам.суш.=((Qисп+У Qогр.)*с2*3600)/ (in-ik)

Dкам.суш.=((708,32+16,51)*1,1*3600)/ (2134)=1345 кг/ч

В период сушки- средгегодовая

Dкам.суш.=((Qисп+У Qогр.)*с2*3600)/ (in-ik)

Dкам.суш.=((708,32+13,13)*1,1*3600)/ (2134)=1338 кг/ч.

Максимальный расход пара на сушильный цех, кг/ч, в зимних условиях для камер периодического действия:

Dцех=nкам.пр* Dкам.пр+ nкам.суш* Dкам.суш где:

nкам.пр- число камер, в которых одновременно ведут прогрев материала, принимаемое в размере1/6 от общего числа камер, но не менее одной при малом их числе;

nкам.суш- остальные камеры цеха, в которых идет процесс сушки;

зимний

Dцех=2*505,2+9*250,8=1010,4+2257,2=3267,6 кг/ч.

среднегодовой

Dцех=2*502,5+9*247,8=1005+2230,2=3235,2 кг/ч.

Среднегодовой расход пара на сушку всего заданного объема пиломатериалов, кг.

Dгод.= Dсуш.1м3*Ф*Сдл. Где:

Ф- объем фактически высушиваемого материала,м3;

Сдл.- коэффициент, учитывающий увеличение расхода пара при сушке пиломатериалов, сохнущих медленнее расчетного материала, значения которого даны ниже.

Dгод=89*4500*1,05=420525 кг.

Средневзвешенная продолжительность сушки всех пиломатериалов по заданной программе:

йср.ф.= (й1Ф1 +й2Ф2+йnФn)/Ф где:

й1;й2;йn- продолжительность сушки пиломатериалов по спецификации,ч;

Ф1;Ф2;Фn- объем пиломатериалов в соответствии со спецификацией программы,м3.

йср.ф.=(261,8*5000+367,5*4000+490,4*4000)/13000=364

поправочные коэффициенты: йср.ф/ йрасч.=364/261,8=1,39 Сдл.=1,05.

2.2.7 Выбор конденсатоотводчиков

Для предохранения отвода отработавшего пара и удаления из калориферов скопляющегося (по мере отдачи паром тепла агенту сушки) конденсата применяются различные конденсатоотводчики: гидростатические, термостатические и термодинамические. В настоящее время наилучшими признаны термодинамические конденсатоотводчики, компактные и надежные в работе. Диаметр условного прохода термодинамических конденсатоотводчиков выбирается в зависимости от производительности и давление пара в калориферах.

Производительность конденсатоотводчика:

П=Dзим. сушки/3600 (кг/сек.)

П=1345/3600=0,37 (кг/сек.)

Условный проход диаметр=20 мм;

Коэффициент пропускной способности, Ксп=1000 (кг/ч);

Размеры:

Длина-100,

Высота-213;

Резьба трубная ѕ дюйма;

Масса- 4,05 кг.

2.2.8 Выбор и расчет калориферов

Выбор калориферов производится в зависимости от типа сушильной камеры. Вид и марка указаны в технической характеристике камеры.

Тип калорифера:пластинчатые КФС-11± ребристые трубы.

Расчет поверхности нагрева калорифера.

Fk= (Qk*С3*103)/(Кк*(tп - t1)) (м2) где:

Кк- коэффициент теплопередачи калорифера, Вт/ м2*°С.

tп- температура пара в калорифере.

С3- коэффициент запаса, учитывающий загрязнение, коррозию теплоотдающей поверхности калорифера 1,15…1,3.

t1-температура сушильного агента в камере, °С.

Тепловая мощность калориферов.

Тепловую мощность калорифера рассчитывается по максимальному расходу тепла в период сушки в зимних условиях:

Qk= (Qисп.+?Qогр.зим.)*С2 где:

?Qогр.зим- теплопотери через ограждения камеры в зимних условиях, кВт.

Qисп- расход тепла на испарение влаги, кВт.

С2- коэффициент неучтенного расхода тепла, покрываемого калорифером (1,3).

Qk= (780,32+13,13)*1,3= 779,3 кВт.

Кк- коэффициент теплопередачи калорифера, Вт/ м2*°С.

F'к= (8…18) Е м2 - калориферы из ребристых труб.

Е- емкость камеры, м3

Е=Г*вф= 34,42*0,94=32,35 м3

F''к=(10*88,8)=888 м2

Затем определяю ориентировочно количество труб nтр. и количество пластинчатых калориферов nк.

n'тр.= F'к/ѓнагр.тр.

n''к.= F''к/ѓнагр.к. где:

ѓнагр.тр.- поверхность нагрева одной ребристой трубы, равной при длине труб 1; 1,5 и 2м соответственно 2; 3 и 4 м2.

ѓнагр.к.- поверхность нагрева одного пластинчатого калорифера, м2.

n'тр.= 888/4=222

n''к.=888/54,6=16.

F=2,6*13,7=35,62 м2.

Fпр.тр.- площадь проекции одного ряда ребристых труб на плоскость перпендикулярному потоку агента сушки.

Fпр.тр.=ѓпр.1тр.* n''тр где:

ѓпр.1тр- площадь проекции одной трубы, м2, равная при длине 2 м=0,185 м2.

n''тр- количество труб в одной плоскости перпендикулярному потоку агенту сушки.

Fпр.тр.=0,185*111= 20,5(м2)

Fж.сеч.к.=35,62-20,5=15,1 (м3).

Для определения скорости циркуляции агента сушки через пластинчатые калориферы подсчитывают живое сечение одного ряда пластинчатого калорифера.

Fж.сеч.к..= ѓж.сеч.к.* n''к (м2) где:

ѓж.сеч.к- живое сечение одного пластинчатого калорифера;

n''к- количество калориферов в одном ряду перпендикулярному потоку агента сушки.

Fж.сеч.к..=0,0168*8=0,1344 (м2).

Скорость цуркиляции агента сушки через калорифер:

хк= Vc/ Fж.сеч.к (м/с).

хк= 25,55/15,1=1,7 (м/с).

х0= (хк*с)/1,25 (м/с)

с- плотность циркулирующего агента сушки, кг/м3, при сушке перегретым паром 1,62.

х0= (1,7*1,62)/1,25= 2,2 (м/с).

Кк- коэффициент теплопередачи калорифера, Вт/ м2*°С.

Кк= хк* с'1 (смотрим по схеме и определяем коэффициент теплопередачи калорифера =18,5).

Расчет поверхности нагрева калорифера.

Fk= (Qk*С3*103)/(Кк*(tп - t1)) (м2)

Fk=(779,3*1,3*1000)/(18,5*(133-80))=100 м2..

Количество пластинчатых калориферов.

nк.=Fк/ ѓнагр.к

nк.=100/54,6=1,83=2.

2.3 Описание технологического процесса сушки

2.3.1 Подготовка сушильной камеры к работе

Камера представляет собой интенсивно-работающий агрегат, поэтому оборудование и ограждения камеры необходимо поддерживать в исправном состоянии. Для этого необходимо не менее 1 раза в пол года проводить контроль состояния герметичности ограждения, систематически возобновляют парогидроизоляционный слой внутри камеры. Систематически проверяют состояние рельсовых путей и вагонеток. Калориферы, пол, подвал - периодически очищают от пыли, мусора и опилок. В калориферах следует проверять плотность фланцовых соединений. Исправность конденсатоотводчиков, вентилей, работу увлажнительных труб, раз в пол года проводится капитальная проверка работы калориферов. При этом проверяют равномерность нагрева всех линий калорифера. Из-за длительной установки калорифер может долго прогреваться т.к. там скапливается конденсат, в этом случае калорифер продувают паром через отводную трубку и конденсатоотводчик. После прогрева калорифера проверяют работу конденсатоотводчиков, при этом калорифер отключают от конденсатной магистрали, открывают вентиль для выбрасывания конденсата через контрольную трубку наружу. Производят пробное включение системы циркуляции, при наличии неисправностей, таких как - стук в подшипниках, биение вала и рабочего колеса вентилятора, задевание крыльчатки за корпус вентилятора - эксплуатация камеры запрещена. Проверяется герметичность заслонок приточно-вытяжных каналов.

2.3.2 Подготовка пиломатериала к сушке

В один штабель следует укладывать доски одной породы и одной толщины. Перед сушкой следует сортировать п/м по влажности: сырые и воздушно-сухие. Основание штабеля должно быть строго горизонтальным. Недогрузка штабеля по высоте не допускается, т.к. за счёт больших утечек сушильного агента через пространство над штабелем резко снижается скорость циркуляции в самом штабеле, это проводит к увеличению срока сушки и к неравному просыханию п/м. Прокладки для формирования штабеля бывает двух видов:

Межрядовые

Межпакетные

Для изготовления межрядовых прокладок используют строганые сухие бруски толщиной 25мм, а шириной 40-50 мм. Для межпакетных прокладок используют брусья сечением 75х75мм, или 100х100мм. Отклонение разнознотолщинности по толщине прокладок должно быть не более 1 мм, а по ширине не более 2 мм.

2.3.3 Погрузочно-разгрузочные работы

Основные устройства для формирования штабеля - вертикальный подъёмник или погрузочный лифт. Его устанавливают в котловане глубиной 3м, лифт представляет собой платформу, которая укреплена на 4 подъёмных винтах. Винты получают вращение от электродвигателя через редукторы и валы. Таким образом платформы перемещаются вверх или вниз. К подъёмнику подвозят плотный штабель п/м. Штабеля можно формировать автопогрузчиками. Крупные склады оборудуют кранами, башенными или консольно - козловыми. Плотные штабеля можно перевозить автолесовозами или погрузчиками, для перевозки сушильных штабелей используют рельсовый транспорт в виде составных вагонеток, которые собираются из треков. Сформированный на трекововой вагонетке штабель подаётся по рельсовым путям в одну из камер сушильного блока, для перекладки штабеля с одного рельсового пути на другой применяют траверсные тележки. Она движется на 3 или 4 рельсах, уложенных в траверсных траншеях. С погрузочной площадки штабель закладывается на траверсную тележку по уложенному в её платформе рельсовому пути. Уровень рельсов соответствует уровню траверсных и камерных путей. Тележка перемещается вдоль фронта камер и останавливается напротив той камеры, где будет идти загрузка. С траверсной тележки штабель перекатывается в камеру, выгрузка камеры осуществляется в обратном порядке.

2.3.4 Охрана труда в сушильном цехе

Обслуживающий персонал подвергается к вредному воздействию высоких температур и влажности. Управление работой камеры должно быть дистанционным в редких случаях требуется вынужденный заход человека в камеру во время её работы. Тогда рабочий должен надеть спец. костюм из брезента, плотно застёгнутый у шеи и кистей рук. На руки одевают перчатки, на ноги-валенки с калошами. На голове должен быть байковый шлем, а поверх его противогазовая маска. Маска соединена с коробкой охладителя в которую перед заходом в камеру наливается холодная вода. О предстоящем заходе в камеру должен быть поставлен в известность мастер или бригадир, чтобы в случае необходимости человеку была оказана помощь. Полы в камере и в цехах во избежании несчастных случаев должны быть ровными, без выступов, люки и подвал следует ограждать. Загрузку и выгрузку материала необходимо механизировать. Рельсы перед камерами и в камере должны быть строго горизонтальными и должны быть углублены заподлицо с настилами. Укладка штабелей вручную возможна только на высоту не более 1,5 м. Укладку и разборку высоких штабелей необходимо механизировать. Наиболее пожаробезопасными являются паровые камеры. При сушке там п/м в нормальном технологическом режиме возгорание исключено. Для предупреждения пожаров следует соблюдать правила:

1. Правило-не допускать накопление отходов и мусора в сушильной камере и вог вспомогательных помещениях.

2. Своевременно смазывать подшипники у вентиляторов, эл. двигателей. Не допускать перегрева вентиляторов, эл. двигателей.

3. Не применять открытого огня в цехе.

4. Сварочные работы выполнять только с разрешения пожарной охраны.

5. Нельзя стоять у штабеля во время его движения. Недопустимо останавливать движущийся штабель подкладывая под его колёса доски.

6. Работа на неисправных механизмах запрещена

7. Въезд в цех машины-работающей на дизельном топливе запрещено.



Библиографический список.

А.И. Расев «Сушка древесины». 2007 год.

Е.С. Богданов, В.А.Козлов, В.К.Кунтыш, В.И. Мелехев «Справочник по сушке древесины».

П.В. Соколов.С.В.Добрынин- «Лесосушильные камеры»

А.П. Сергеевский -«Гидротермическая обработка древисины»

А.И. Кречетов-«Сушка и защита древесины»

Г.С. Шубин- «Проектирование установок для гидротермической обработки древесины».

А.И. Расев «Гидротермическая обработка и консервирование древесины».

Размещено на http://www.allbest.ru