Проектирование лесосушильной камеры

Загрузить архив:
Файл: ref-20503.zip (173kb [zip], Скачиваний: 62) скачать

Содержание

Введение…………………………………………………………………………………….

1.Технологический расчёт камер и цеха………………………………………………..

  Пересчёт объёма фактического пиломатериала в объём условного материала……

                1.2. Определение производительности камер в условном материале…………………..

      1.3. Определение необходимого количества камер………………………………………

1.4. Определение производственной мощности действующего лесосушильного

цеха (участка)……………………………………………………………………………….

2.Тепловой расчёт камер и цеха………………………………………………………….

2.1. Выбор расчётного материала…………………………………………………………..

      2.2. Определение массы испаряемой влаги……………………………………………….

      2.3. Выбор режима сушки…………………………………………………………………..

      2.4. Определение параметров агента сушки на входе в штабель…………………………

    2.5. Определение объёма и массы циркулирующего агента сушки………………………

   2.6. Определение объёма свежего и отработанного воздуха или перегретого пара…….

   2.7. Определение расхода тепла на сушку…………………………………………………

      2.8. Выбор типа и расчёт поверхности нагрева калорифера………………………………

2.9. Определение расхода пара……………………………………………………………..

2.10. Определение диаметров паропроводов и конденсатопроводов……………………

2.11. Выбор конденсатоотводчиков…………………………………………………………

Литература………………………………………………………………………………….…


Введение.

По своему технологическому содержанию процессы сушки и защиты древесины имеют целью осуществлять коренные изменения качества древесных материалов путём облагораживания древесины c превращением её из сырья в строительный, отделочный материал.

                                   Понятие о сушке древесины.

Выпиливаемые из сырых бревен доски и заготовки содержат по массе почти столько же влаги, сколько в них заключается древесного вещества. Если удалить эту влажность, масса досок уменьшится почти в 2 раза, а влажность древесины будет близка к нулю.

Применяемый в промышленности метод теплового удаления влаги из древесины называется сушкой. Физическая сущность процесса заключается в том, что нагретый воздух (агент сушки) направляют к сырому материалу, при взаимодействии с которым он отдаёт своё тепло, а влага из древесины за счёт восприятия ею из воздуха тепла превращается в парообразное состояние и удаляется этим же, воздухом.

                                       Цели сушки древесины.

Главная цель сушки древесины во всех условиях её производственного и бытового использования заключается в превращении древесины из природного сырья в промышленный материал с коренным улучшением её биологических, физико-механических, технологических и потребительских свойств

В результате высушивания, древесина приобретает стойкость против гниения, повышается её прочность и жёсткость, возникает стабильность размеров и формы деталей и всего изделия. Открывается возможность склеивания, шлифования, строгания, снижается тепло и электропроводимость, появляются другие положительные свойства (лучше удержание гвоздей, выше чистота обрабатываемой поверхности и др.).

                                Возможные способы сушки.

Подведения тепла к пиломатериалам для удаления влаги, возможно следующими способами:

1) С горячей гидрофобной (отталкивающей) жидкостью.

2) Твёрдыми телами при контакте древесины с горячей металлической поверхностью.

3) Лучистой теплотой направленной к древесине от специальных полей.

4) Электрическим током пропускаемым через древесину и нагревающим её.

5) Электромагнитным полем высокой частоты, пронизывающем и нагревающем влажную древесину.

Известный интерес представляют опытные методы обезвоживания древесины без превращения её влаги в пар т.е. без затрат тепла на парообразование.

1) Центробежный при больших частотах вращения образца древесины, когда ось его вращения проходит по середине его длины.

2) Воздействие разности потенциалов постоянного электрического тока

3) Выдавливание древесины.


1. Технологический расчёт камер и цеха

Конечной целью технологического расчёта является определение количества камер для высушивания заданного годового объёма пиломатериалов или определение производственной мощности лесосушильного цеха при известных типах количестве камер.

Технологический расчёт для известного типа камер или вновь проектируемой камеры выполняется в определённой последовательности.

1. Пересчёт объёма фактического пиломатериала в объём условного материала.

2. Определение производительности камер в условном материале.

3. Определение необходимого количества камер.

4.  Определение производственной мощности действующего лесосушильного цеха (участка) при известном количестве и типе камер.

1. Пересчёт объёма фактического пиломатериала в объём условного материала

Для учёта производительности лесосушильных камер и планирования их работы установлена неизменная учётная единица – кубометр условного материала, которому эквивалентны сосновые обрезные доски толщиной 40 мм, шириной 150 мм, длиной более 1 м, высушиваемые по II категории качества от начальной влажности 60 до конечной 12%

Определение коэффициентов объёмного заполнения штабеля фактическими пиломатериалами βФ и условным материалом βУ.

                                                                                                                          Таблица 1

Порода, вид и размеры пиломатериалов, мм

βВ

βШ

βД

К0

Wном, %

Wк, %

У0, %

βу, βФ

КЕ=

βу

=   βФ

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Осина, строительный материал, 25´не обрезнаяx6500

0,5

0,6

1

0,41

20

12

3,28

0,290

1,565

Лиственница, для мебели, 32´40x

3250

0,561

0,9

1

0,52

20

8

6,24

0,473

0,96

Сосна, заготовки для мебели, 40´60x

3250

0,615

0,9

1

0,44

20

8

5,28

0,524

0,866

Сосна, обрез. пиломат. 40´150´

5500

(усл. матер.)

0,615

0,9

0,85

0,44

20

12

3,52

0,454

---

1.2. Определение производительности камер в условном материале

Годовая производительность камеры в условном материале, м3 усл./год, определяется по формуле:

                         ПУУnУ,

гдеЕУ – вместимость камеры в плотных кубометрах условного материала, м3/усл.;

nУ – число оборотов камеры в год при сушке условного материала.

Вместимость камеры в условном материале, м3/усл., находится по формуле:

                         ЕУ=ГβУ,  ЕУ=70,2*0,454=32 м3/усл

где Г – габаритный объём всех штабелей в камере, м3; βУ – коэффициент объёмного заполнения штабеля условным материалом (определяется так же, как и βФ по формулам или таблицам).

Габаритный объём штабелей Г, м3, вычисляется по выражению:

                         Г=nlbh.    Г=2*6,5*1,8*3,0=70,2 м3

где n – число штабелей в камере; l, b, h,- соответственно габаритная длина, ширина, и высота штабеля, м.

Число оборотов камеры в год (число загрузок), об/год, определяется по выражению:

                            335

                   nУ= ────     

                           τОБ.У

где 335 – время работы камеры в году, суток; τОБ.У – продолжительность оборота камеры для условного материала, суток.

В конечном виде формулу для определения ПУ, м3усл./год, можно записать:

                                   335                                     335

                  ПУ=ГβУ────     ПУ=70,2*0,454 ────=3140 м3усл./год

                                            τОБ.У                                         3,4

1.3. Определение необходимого количества камер

      

                                                                          ΣУ           7455

                                                              nКАМ= ───=   ──── = 3 шт

                                                                                     ПУ               3140

        где ΣУ – общий объём условного материала; ПУ – годовая производительность одной камеры в условном материале.

       1.4. Определение производственной мощности действующего лесосушильного цеха (участка)

Производственная мощность лесосушильного цеха ПЦЕХА, м3усл./год, определяется суммой произведений числа камер соответствующего типа ПУl, м3усл./год,

                                                               ПЦЕХА=ΣnlПУl.

                       ПЦЕХА=3*3140=9420 м3усл./год

2. Тепловой расчёт камер и цеха

Производиться с целью определения затрат тепла на сушку, расхода   теплоносителя, выбора и расчёта теплового оборудования камер и цеха (калориферов, конденсатоотводчиков, трубопроводов).

Тепловой расчёт целесообразно выполнять в определённой последовательности:

1) выбор расчётного материала;

2) определение массы испаряемой влаги;

3) выбор режима сушки;

4)определение параметров агента сушки на входе в штабель;

5)определение объёма и массы циркулирующего агента сушки;

    6) определение объёма свежего и отработавшего воздуха или перегретого пара;

    7) определение расхода тепла на сушку;

    8) выбор типа и расчёт поверхности нагрева калорифера;

    9) определение расхода теплоносителя;

10) определение диаметров паропроводов и конденсаторопроводов;

11) выбор конденсатоотводчиков.

2.1. Выбор расчётного материала

За расчётный материал принимаются самые быстросохнущие доски или заготовки из заданной спецификации.

В данном случае Осина, толщина 25 мм, длина 6,5мм, не обрезная, строительный материал.Начальная влажность 60% конечная 12%.

2.2. Определение массы испаряемой влаги

   2.2.1. Масса влаги, испаряемой из 1м3 пиломатериалов, кг/м3

                              WН-WК                    60-12      

m1м3=ρδ ────── = 400───── =192кг/м3

                                            100                    100

где ρδ – базисная плотность расчётного материала, кг/м3; WН, WК - соответственно начальная и конечная влажность расчётного материала, %.

2.2.2. Масса влаги, испаряемой за время одного оборота камеры, кг/оборот

             m ОБ.КАМ=m 1м3Е=192*20,3=3898 кг/оборот             Е=ГβФ=70,2*0,290=20,3 м3

где Е – вместимость камеры, м3; Г – габаритный объём всех штабелей в камере, м3Ф – коэффициент объёмного заполнения штабеля расчётным материалом.

         2.2.3. Масса влаги, испаряемой из камеры в секунду, кг/с

            m ОБ.КАМ3898

m С= ──────── = ───────── =0,021кг/с   

3600τсоб.суш3600*51,3

                                      

τсоб.суш= τсуш-( τпр+ τкон.ВТО)=58-(4,7+2)=51,3ч

τпр=2,5*1,5*1,25=4,7 ч

где τсуш – продолжительность сушки расчётного материала, ч, τпр – продолжительность начального прогрева материала, ч; τкон.ВТО – продолжительность конечной влаготеплообработки (ВТО), ч.

Продолжительность начального прогрева можно ориентировочно принимать для мягких хвойных пород 1,5 ч на каждый см толщины расчётного материала; для берёзы, осины, ольхи и др. мягких лиственных пород время прогрева увеличивается на 25%, а для пиломатериалов твёрдых пород (дуб, бук, лиственница и др) – на 50%.

                        2.2.4. Расчётная масса испаряемой влаги, кг/с     

                   m Р=m Сk=0,021*1,2=0,025 кг/с

где k – коэффициент неравномерности скорости сушки (рекомендуется принимать k=1,2 для камер периодического действия при сушке воздухом до WК=12-15%; k=1,3 при WК<12%; при сушке в среде перегретого пара соответственно k=1,3 и k=1,4).

2.3. Выбор режима сушки

Режим сушки выбирается в зависимости от породы и толщины расчётного материала, а также требований, предъявляемых к качеству сухой древесины.

В настоящее время установлены четыре категории качества сушки пиломатериалов.

Мы выбираем II категорию:

II – сушка пиломатериалов до WСР.К=7…15% (мебельное производство, столярно-строительные изделия и др.).

    2.3.1. Режимы сушки в камерах периодического действия (ГОСТ 19773-84)

В этих камерах применяются режимы низкотемпературного и высокотемпературного процесса.

Порода

Толщина п/м мм

Номер и индекс режима

Номер ступени режима

Изменение влажности древесины на каждой ступени %

Параметры режима

t0, С

∆ t0, С

φ

Осина

25

3-Б (Н)

1

2

3

60>30

30-20

20-12

75

80

100

4

8

28

0,84

0,70

0,32

2.4. Определение параметров агента сушки на входе в штабель

2.4.1. Агент сушки - влажный воздух

По выбранному режиму назначаются расчётная температура t1 и относительная влажность воздуха φ1 со стороны входа в штабель. Для камер периодического действия эти параметры берутся по второй (средней) ступени режима (W=35-20%).

Влагосодеражаниеd1, теплосодержане I1, плотность р1 и приведённый удельный объём υПР.1 определяются по Id-диаграмме. Если точка 1, характеризующая на Id-диаграмме состояние воздуха на входе в штабель, выходит за пределы диаграммы, парамеиры воздуха следует вычислять по известным уравнениям:

                               ρП1                                               33151,3

              d1=622 ───── г/кг= 622 ──────── =308,4 г/кг

                              ρаП1                    105-33151,3

где ρП1 - парциальное давление водяного пара, Па; ρа – атмосферное давление воздуха (ρа≈1 бар=105 Па).

Так как    φ1= ρП1/ ρН1, то ρП1= φ1ρП1=0,70*47359=33151,3 Па

где φ1 – относительная влажность воздуха расчётной ступени режима; ρП1 – давление насыщения водяного пара при расчётной температуре режима.

Теплосодержание воздуха, кДж/кг,

I1=1,0t1+0,001d1(1,93t1+2490)=1,0*80+0,001*308,4(1,93*80+2490)=895,5 кДж/кг

Плотность воздуха, кг/м3,

                           

                            d1                                                 308,4   

349-132──────          349-132────────

                622+d1                                      622+308,4

ρ1= ──────────── = ─────────────── =0,86 кг/м3

       Т1                                                   353

Приведённый удельный объём, м3/кг сух. возд,

υПР.1=4,62 10-6 Т1(622+d1)=4,62*10-6*353(622+308,4)=1,52 м3/кг

где Т1 – термодинамическая температура, К.            Т1=273+t1=273+80=353 К

2.5. Определение объёма и массы циркулирующего агента сушки

2.5.1. Объём циркулирующего агента сушки, м3/с, определяется по формуле

VЦШТFЖ.СЕЧ.ШТ=2,0*9,75=19,5 м3

гдеυШТ – расчётная (заданная) скорость циркуляции агента сушки через штабель, м/с; FЖ.СЕЧ.ШТ – живое сечение штабеля, м2.

                       FЖ.СЕЧ.ШТ=nlh(1-βВ)=1*6,5*3,0(1-0,5)=9,75 м2

где n – количество штабелей в плоскости, перпендикулярной входу циркулирующего агента сушки; l, h – длина и высота штабеля, м; βВ – коэффициент заполнения штабеля по высоте.

2.5.2. Масса циркулирующего агента сушки на 1 кг испаряемой влаги, кг/кг

                   VЦ                    19,5

                   m Ц=  ──── = ─────── =513,1 кг/кг

                            m РυПР.1     0,025*1,52

где υПР.1 – приведённый удельный объём агента сушки на входе в штабель, м3/кг (определяется по Id-диаграмме или расчётным путём).

2.5.3. Определение параметров воздуха на выходе из штабеля

                  1000                  1000

         d2= ───── +d1 = ────── + 308,4=310,3 г/кг                                             

                        mЦ                        513,1

Теплосодержание воздуха, кДж/кг,     I2=I1

                                                                               I2-2,490d2           895,5-2,490*310,3

I2=1,0t2+0,001d2(1,93t2+2490).      Откуда   t2= ──────── = ──────────── = 76,5

                                                                               1,0+0,00193d2     1,0+0,00193*310,3

I2=1,0*76,5+0,001*310,3(1,93*76,5+2490)=895 кДж/кг       

Плотность воздуха, кг/м3,

                           

                            d2                                     310,3

349-132──────        349-132  ──────

                622+d2                                    622+310,3

ρ2= ────────────= ────────────── = 0,87 кг/м3

       Т2                                                       349,5

Приведённый удельный объём, м3/кг сух. возд,

υПР.2=4,62 10-6 Т2(622+d2)=4,62*10-6*349,5(622+310,3)=1,50 м3/кг

где Т2 – термодинамическая температура, К.                     Т2=273+t=273+76,5=349,5 К

2.5.4. Уточнение объёма и массы циркулирующего  агента сушки

1000             1000

mЦ= ───── = ────── = 526,3

                                     d2-d1       310,3-308,4

Уточнение объёма VЦ, м3/с, и массы G, кг/с, циркулирующего агента сушки

                VЦ= m Цm РυПР.1=526,3*0,025*1,52=20 м3

                  GЦ= m Цm Р=526,3*0,024=13,1 кг/с

Если не задана скорость агента сушки через штабель, то она может быть определена или уточнена по VЦ

                             VЦ                    20

           υШТ= ─────── = ───── =2

                         FЖ.СЕЧ.ШТ9,75

2.6. Определение объёма свежего и отработанного воздуха или перегретого пара

2.6.1. Масса свежего и отработанного воздуха на 1 кг испаряемой влаги, кг/кг,

             1000             1000

m0= ────── = ─────── =3,3 кг/кг

                    d2-d0                310,3-10

где - d0 влагосодержание свежего воздуха, г/кг (при поступлении из коридора управления или цеха d0=10-12 г/кг; при поступлении наружного воздуха летом d0 =10-12 г/кг; зимой d0=2-3 г/кг).

2.6.2. Объём свежего (приточного) воздуха, поступающего в камеру, м3/с,

V0= mPm 0νПР.о=0,025*3,3*3,48=0,287 м3

где νПР.о – приведённый удельный объём свежего воздуха, м3/кг (при t0=20оC; νПР.о≈0,87 м3/кг).

2.6.3. Объём отработанного воздуха (выбрасываемого из камеры), м3/с,

VОТР= mPm 0νПР.2 =0,025*3,3*1,50=0,123 м3

где νПР.2, - приведённый удельный объём отработанного ( на выходе из штабеля) воздуха, м3/кг.

        2.6.4. Расчёт приточно–вытяжных каналов камеры

Площадь поперечного сечения приточного канала, м2,

                                   V0                    0,287

                  ƒКАН= ───── = ───── =0,0717 м2

                                   νКАН                 4

где V0 – объём свежего воздуха, м3/с;

                   VО=m 0m РνПР.0=3,3*0,025*3,48=0,287 м3

где νПР.0 – приведённый удельный объём свежего воздуха, м3/кг.

Площадь поперечного сечения вытяжного канала, м2,

                                    V0ТР        0,123

                  ƒКАН= ───── = ──── =0,0307 м2

                                   νКАН               4

где V0ТР – объём отработавшего агента сушки, м3/с;

                 

                     VОТР=m 0m РνПР.2=3,3*0,025*1,50=0,123 м3

где νПР.2 – приведённый удельный объём отработавшего агента сушки, м3/кг.

2.7. Определение расхода тепла на сушку

2.7.1. Расход тепла на начальный прогрев 1 м3 древесины

1.Для зимних условий, кДж/м3,

                                  W-WГ.Ж                                             60-17

          qПР13= ρWС(-)(-t0)+ ρб ¾¾¾¾ g+ РWС(+)tПР=650*2,09*24+400────335+650*2,89*100=278074кДж/м3

                                    100                                                                100

       где ρW – плотность древесины расчётного материала при заданной начальной влажности WН, кг/м3; ρб – базисная плотность древесины расчётного материала, кг/м3; WН – начальная влажность расчётного материала, %; WГ.Ж – содержание незамёрзшей связанной (гигроскопичной влаги), %; g - скрытая теплота плавления льда (335 кДж/кг); С(-)(+) – средняя удельная теплоёмкость соответственно при отрицательной и положительной температуре, кДж/(кг оС); t0 – начальная расчётная температура для зимних условий, оС; tПР – температура древесины при её прогреве, оС.

При определении удельной теплоёмкости древесины, средняя температура, оС древесины принимается:

                                                            t0+0             -24+0

для С(-)   tСР= ────── = ───── = -12 оС         С(-)=2,09  

                                                          2                    2

                         

                                                            0+tПР               0+100

для С(+)   tСР= ────── = ───── =50 оС          С(+)=2,89

                                                          2        2

2. Для среднегодовых условий, кДж/м3,

qПР13= ρWС(+)(tПР-t0)=650*2,9(100-5,0)=179075 кДж/м3

где t0 – среднегодовая темература древесины, оС.

при tСР=(t0+tПР)/2 = (5,0+100)/2=52,5 оС          С(+)=2,9  

2.7.2. Удельный расход тепла, кДж/кг, при начальном прогреве на 1кг испаряемой влаги

(определяется для зимних и среднегодовых условий)

               qПР13      278074                                                               179075

       qПР= ¾¾¾¾ = ────── =1448,30 (зимнее)       qПР= ──────── =932,68 (среднегодовое) кДж/кг     

                   m 1м3               192                                                                        192

2.7.3. Общий расход тепла на камеру при начальном прогреве

      qПР13E      278074*20,3                                                179075*20,3

              QПР= ¾¾¾¾ = ───────── =333,62 (зимнее)     QПР= ──────── =214,84 (среднегодовое) кДж/кг

          3600 τПР           3600*4,7                                                        3600*4,7

гдеτПР – продолжительность прогрева, ч; принимается ориентировочно для пиломатериалов мягких хвойных пород летом 1-1,5, зимой 1,5-2 ч на каждый см толщины материала; для пиломатериалов мягких лиственных пород ( берёза, осина, ольха и др.) время прогрева увеличивается на 25%, а для пиломатериалов твёрдых пород (дуб, бук, лиственница и др.) – на 50%.

2.7.4. Определение расхода тепла на испарение влаги

1.Удельный расход тепла на испарение влаги в лесосушильных камерах с многократной циркуляцией при сушке воздухом, кДж/кг,

                                     I2-I0                                895-10

           qИСП=1000 ───── - CВtПР = 1000─────── - 4,19*100=2451,5 кДж/кг (зимнее)

                                    d2-d0                               310,3-2

                                     895-46

           qИСП= 1000─────── - 4,19*100=2408,2 кДж (среднегодовое)

                           310,3-10

где I2 – теплосодержание воздуха на выходе из штабеля, кДж/кг; I0 – теплосодержание свежего (приточного) воздуха, кДж/кг; d2 – влагосодержание воздуха на выходе из штабеля, г/кг; d0 – влагосодержание свежего (приточного) воздуха, г/кг; СВ – удельная теплоёмкость воды, СВ=4,19 кДж/(кг оС); tПР – температура нагретой влаги в древесине, оС; принимается равной температуре прогрева.

При поступлении воздуха из коридора управления или наружного воздуха летом допустимо принять d0=10-12 г/кг, I0=46 кДж/кг; при поступлении наружного воздуха зимой d0=2-3 г/кг, I0=10 кДж/кг.

2.Общий расход тепла на испарение влаги, кВт,

                 QИСП=qИСПm Р=2451,5*0,025= 61,3кВт (зимнее)

              QИСП=2408,2*0,025= 60,2 кВт (среднегодовое)

2.7.5. Потери тепла через ограждения камеры

1.Теплопотери, кДж, через ограждения камеры в единицу времени (секунду), т.е. кВт,

                    QОГ=∑FОГk(tc-t0)10-3 =кВт

где ∑FОГ – суммарная поверхность ограждений крайней камеры в блоке, м2; k – коэффициент теплопередачи соответствующего ограждения камеры, Вт/(м2 оС); tc – температура среды в камере, оС; t0 – расчётная температура наружного воздуха для зимних и среднегодовых условий.

Коэффициент теплопередачи многослойных ограждений подсчитывается по общейзвестной формуле, Вт/(м2 оС),

                                                                  1                                                 

       k= ───────────────────────────

                  1            δ1         δ2                                   δn                  1                

              ──── + ─── + ─── + …+ ─── + ────    

                 αВН         λ1               λ2                            λn         αН                            

где αВН – коэффициент теплоотдачи для внутренних поверхностей ограждений, Вт/(м2 оС) (принимается ориентировочно αВН=25); αН – коэффициент теплоотдачи для наружных поверхностей ограждений, Вт/(м2 оС) (αН=23 – для наружного воздуха; αН=12 – для чердачных и неотапливаемых помещений; αН=9 – для отапливаемых помещений); δ1; δ2; … ; δn – толщина слоёв ограждений, м; λ1; λ2; … ; λn- коэффициент теплопроводности материалов соответствующих слоёв ограждений, Вт/(м2 оС).

коэффициент теплопередачи полаkПОЛ, Вт/(м2 оС), принимается равным 0,5k наружной стены

                       kПОЛ=0,5kСТ =0,5*0,47=0,24 Вт/(м2 оС),

               1

kДВ= ─────────────────────── =0,6 Вт/(м2 оС),

                        1/25+0,01/58+0,08/0,07+0,01/240+1/9

                             1

kСТ= ───────────────────────── =0,47 Вт/(м2 оС),

                        1/25+0,005/58+0,14/0,07+0,005/240+1/9   

2.Удельный расход тепла на потери через ограждения (определяется для зимних среднегодовых условий), кДж/кг,   ∑QОГ=4,7*1,5=7,05

                     ∑QОГ        7,05

           qОГ= ───── = ───── =335,71 кДж/кг

                            mС                               0,021

где ∑QОГ – суммарные теплопотери через ограждения камеры, кВт

2.7.6. Определение удельного расхода тепла на сушку, кДж/кг

Производится для зимних и среднегодовых условий

   qСУШ=(qПР+qИСП+qОГ1=(1448,30+2451,5+335,71)1,1=4659,06(зимнее) кДж/кг

          qСУШ=(932,68+2408,2+335,71)1,1=4044,24 (среднегодовое)кДж/кг

где с1 – коэффициент, учитывающий дополнительный расход тепла на начальный прогрев камер, транспортных средств, оборудования и др.; принимается в зависимости от условия процесса от 1,1 до 1,3.

2.7.7. определение расхода тепла на 1 м3 расчётного материала, кДж/м3

Производится для среднегодовых условий по формуле

qСУШ 1 м3=qСУШm1м3

         qСУШ 1 м3 =4044,24*192=776494,08 (среднегодовое)кДж/м3

2.8. Выбор типа и расчёт поверхности нагрева калорифера

2.8.1. Выбор типа калорифера

Из всего многообразия серийно выпускаемых калориферов (основное название – воздухонагреватель по ГОС7201-80) для лесосушильной техники следует рекомендовать спирально – накатные (биметаллические). Это так, называемые, компактные калориферы, которые могут довольно надёжно работать в агрессивной среде лесосушильных камер.

2.8.2. Тепловая мощность калорифера

Тепловая мощность калорифера, то есть количество передаваемой им в единицу времени тепловой энергии в кВт, определяется расходом тепла на сушку в единицу времени для зимних условий:

     

                     QК=(QИСП+ΣQОГ2 = (61,3+7,05)1,2=82,02

где с2 – коэффициент неучтённого расхода тепла на сушку, с2=1,1…1,3.

2.8.3. Расчёт поверхности нагрева калорифера, м2

                       1000QКc3         1000*82,02*1,2

             FК= ────── = ─────────── = 94,61м2

                                  K(tт-tC)         19,0(133-78,25)

где k – коэффициент теплопередачи калорифера, Вт/(м2 оС); tт – температура теплоносителя (пар, вода), оС; tC – температура нагреваемой среды в камере (воздух, перегретый пар), оС; с3 – коэффициент запаса, учитывающий загрязнение поверхности калорифера ( для чугунных труб с3=1,1; для биметаллических с3=1,2).

Температуру среды tC ориентировочно можно вычислить по формуле

  

                 tC=(t1+t2)/2=(80+76,5)/2=78,25

где t1 и t2 – соответственно температуры агента сушки на входе в штабель и выходе из штабеля, оС.

Камеры с калориферами из биметаллических греющих труб наружным диаметром 56 мм

             FЖ.СЕЧ.К=FКАН(1-Кƒ)=9,75(1-0,410)=5,75

где Кƒ – коэффициент проекции труб на площадь, перпендикулярную потоку.

Коэффициент проекции зависит от шага S размещения труб и при величинах шага 100, 80, 74 мм – соответственно равен 0,350; 0,410; 0,466;

Зная FЖ.СЕЧ.К и VЦ, определяем скорость агента сушки; м/с, через калорифер

                           VЦ             19,5

         υК= ────── = ──── =3 м/с           k=19,0

                     FЖ.СЕЧ.К          5,75

Для биметаллических труб kнаходят по таблицам в зависимости от υК, то есть k=ƒ(υК).

                   

                                  FК                          94,6

                    nК= ──── = ──── = 72 трубы

                                  ƒК               1,3

ƒК – поверхность нагрева одного компактного калорифера.

Площадь нагрева 1 м биметаллической трубы диаметром 56 мм равна 1,3 м2.

2.9. Определение расхода пара

2.9.1. Расход пара на 1 м3 расчётного материала, кг/м3

                                qСУШm3        4044,24 *192

           РСУШ.1М3= ──────── = ──────── =369,75 кг/м3

                                    iП-iК                          2100

где qСУШ – суммарный удельный расход тепла на сушку для среднегодовых условий, кДж/кг; iП – энтальпия сухого насыщенного пара при определённом давлении, кДж/кг; iК – энтальпия кипящей воды при том же давлении, кДж/кг.

Ориентировочно Δi= iП-iК можно принимать:

при р=0,2-0,25 МПаΔi≈2190 кДж/кг

при р=0,3-0,50 МПаΔi≈2100 кДж/кг

р – давление пара в калорифере.

2.9.2. Расход пара на камеру, кг/ч

Определяется для зимних и среднегодовых условий

Для камер периодического действия:

а) в период прогрева

                  (QПР+∑QОГ23600             (333,62+7,05)1,25*3600

РКАМ.ПР= ──────────── = ────────────── =730 (зимнее)кг/ч

               iП-iК                                                          2100

  (214,84+7,05)1,25*3600

РКАМ.ПР= ────────────── = 475,47(среднегодовое)кг/ч

                             2100

б) в период сушки

                         (QИСП+∑QОГ23600      (61,3+7,05)1,25*3600

       РКАМ.СУШ= ──────────── = ────────────── =146,46кг/ч (зимнее)

                         iП-iК                                         2100

                               (60,2+7,05)1,25*3600

       РКАМ.СУШ= ─────────────── =144,10 кг/ч (среднегодовое)

                                             2100

с2 – коэффициент, учитывающий потери тепла паропроводами, конденсатопроводами, конденсатоотводчиками при неорганизованном воздухообмене (с2≈1,25).

2.9.3. Расход пара на сушильный цех, кг/ч

      РЦЕХА=nКАМ.ПРРКАМ.ПР+nКАМ.СУШРКАМ.СУШ=1*730 +2*146,46 =1023 кг/ч

где nКАМ.ПР – число камер, в которых одновременно идёт прогрев материала (принимается равным 1/6 от общего числа камер и не менее одной при любом малом числе камер); nКАМ.СУШ – остальные камеры цеха, в которых идёт процесс сушки;

2.9.4. Среднегодовой расход пара на сушку всего заданного объёма пиломатериалов, кг/год,

                        РГОДСУШ.1м ФCдлит=369,75*2400*1,0=887400 кг/год

где Ф – объём фактически высушенного или подлежащего сушке пиломатериала данного размера и породы, м3; СДЛИТ – коэффициент, учитывающий увеличение расхода пара при сушке пиломатериалов, сохнущих медленнее расчётного материала.

Средневзвешенная продолжительность сушки фактических пиломатериалов, ч,

               τ1Ф1+ τ2Ф2+…+ τnФn          58*2400+108*1250+87*3250

τСР.Ф= ─────────────── = ──────────────────── =80,71 ч

                                             Ф                                        6900

где τ1; τ2;… τn – продолжительность сушки фактических пиломатериалов отдельно по породам и сечениям, ч; Ф1; Ф2;…Фn – годовой объём этих же пиломатериалов отдельно по породам и сечениям, м3; τРАСЧ – продолжительность сушки расчётного материала, ч.

τСР.Ф/ τРАСЧ=80,71/58=1,3

Cдлит=1,0

2.10. Определение диаметров паропроводов и конденсатопроводов

1. Диаметр главной паровой магистрали dМАГ, м, в сушильном цехе (от теплового ввода до крайней камеры в блоке):

                                                 РЦЕХА                                     1023

               dМАГ=√1,27─────── = √1,27──────── =0,066 м

                3600ρПυП        3600*1,62*50

                       принимаем 65 мм

где ρП – плотность пара, кг/м3; υП – скорость движения пара, принимается для магистралей 50-80 м/с.

2. Диаметр паропровода (отвода) к коллектору камеры, м,

                                              РКАМ.ПР                                  730

              dКАМ=√1,27─────── =√1,27───────── =0,063 м

               3600ρПυП                3600*1,62*40

                     принимаем 65 мм

где РКАМ.ПР – расход пара на камеру периодического действия для зимних условий в период прогрева, кг/ч; υП – принимается 40-50 м/с.

3. Диаметр паропровода к калориферу камеры, м,

                                              РКАМ.СУШ                146,46

                   dК=√1,27─────── =√1,27───────── =0,035 м

           3600ρПυП                     3600*1,62*25

         принимаем 32 мм

где РКАМ.СУШ – расход пара на сушку для зимних условий, кг/ч; υП – принимается 25-40 м/с.

4. Диаметр паропровода к увлажнительным трубам, м,

                                              РКАМ.ПРКАМ.СУШ                        730 -146,46

              dУВЛ=√1,27──────────── =√1,27─────────── =0,05 м

                  3600ρПυП                                  3600*1,62*50

                    принимаем 50 мм

При расчёте dУВЛ скорость движения пара υП принимается 50 м/с и более. Диаметр самих увлажнительных труб в камере может быть dУВЛ=40-50 мм.

5. Диаметр конденсационного трубопровода от калорифера камеры, м,

                                                        РКАМ.СУШ                                146,46

              dКОНД.КАМ=√1,27───────── =√1,27───────── =0,01 м

                    3600ρКυК                  3600*934*0,5

                     принимаем 10 мм

где ρК – плотность конденсата, кг/м3 (выбирается в зависимости от давления в трубопроводе); υК – скорость конденсата, м/с (принимается от 0,5 до 1м/с).

6. Диаметр конденсационной магистрали, м,

                                                        РКАМ.СУШnКАМ                      146,46*2

                  dКОНД.МАГ=√1,27───────── =√1,27───────── =0,01 м

                      3600ρКυК                           3600*934*1

                    принимаем 10 мм

где nКАМ – количество камер в цехе; υК – принимается 1-1,5 м/с

Рассчитанные значения диаметров труб сравниваются со стандартными диаметрами (условным проходом) и принимаются ближайшие большие значения по ГОСТ 3262-75 «Трубы стальные водо-газопроводные» (условный проход, мм: 6,8,10,15,20,25,32,40,50,65,80,90,100,125,150).

Пример условного обозначения: труба 20´2,8 ГОСТ 3262-75 (так обозначается труба обыкновенная, не оцинкованная, с условным проходом 20 мм, толщиной стенки 2,8 мм, без резьбы и муфты).

2.11. Выбор конденсатоотводчиков

Выбор их производится по коэффициенту пропускной способности kυ кг/ч,

                       20РКАМ.СУШ    20*146,46

          kυ= ──────── = ────────── =1126,6 кг/ч

                                     сГ√∆РρК         0,29√0,085*934

где РКАМ.СУШ – расход пара на сушку в зимних условиях, равный расходу горячего конденсата, кг/ч; ∆Р – перепад давления в конденсатоотводчике, МПа; ρК – плотность конденсата, кг/м3Г – коэффициент, учитывающий снижение пропускной способности конденсатоотводчика при удалении горячего конденсата по сравнению с холодным; при ∆Р≤0,2 МПа сГ=0,29; ∆Р>0,2 МПа сГ=0,25.

Перепад давления в конденсатоотводчике

                        ∆Р12=0,95*0,30-0,2=0,085 МПа

где р1 – абсолютное давление пароводяной смеси перед конденсатоотводчиком, МПа (р1=0,95р, где р – абсолютное давление пара перед калорифером, т.е. на коллекторе камеры, обычно задаётся); р2 – абсолютное давление конденсата после конденсатоотводчика, МПа (давление в конденсационной магистрали, принимается от 0,1 до 0,2 МПа).

Если kυ по расчёту получается больше 2500 кг/ч, то на камеру выбирается два конденсатоотводчика по суммарной пропускной способности, близкой к расчётной.

                Принимаем конденсатоотводчик типа45ч15нж с dУ=25 мм

Проход условн-ый dУ, мм

Коэффициент kυ, кг/ч

Размеры

Резьба трубная дюйм

Масса, кг

L

L1

HМАКС

H1

D0

S

25

1250

120

18

250

28

100

46

1

6,55

Литература

1. Е. С. Богданов, В. А. Козлов, Н. Н. Пейч Справочник по сушке древесины: Изд 3-е, перераб. – М.: Лесн. Пром-сть, 1981, - 192 с.

2. Акишенков С. И., Корнеев В. И. Проектирование лесосушильных камер и цехов: Учебное пособие. 3-е изд., перераб. И доп./ЛТА. СПб., 1992.

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