Проектирование лесосушильной камеры типа 'TROCKENANLAGE VF 651/4DS'

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

на тему: Проектирование лесосушильной камеры типа ²TROCKENANLAGE VF 651/4DS²

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Задание на курсовой проект

. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ КАМЕР И ЦЕХА

.1 Пересчет объема фактического пиломатериала в объем условного материла

.1.1 Определение коэффициентов объемного заполнения штабеля фактическими пиломатериалами b_ф и условным материалом b_у

.1.2 Расчеты по определению продолжительности сушки пиломатериалов

.1.3 Пересчет объема фактических пиломатериалов

.2. Определение производительности камер в условном материале

.3 Определение необходимого количества камер

. Тепловой расчет камер и цеха

.1 Выбор расчетного материала

.2 Определение массы испаряемой влаги

.2.1. Расчет массы влаги, испаряемой из 1 м³ пиломатериалов

.2.2 Расчет массы влаги, испаряемой за время одного оборота камеры

.2.3 Расчет массы влаги, испаряемой из камеры в секунду

.2.4 Определение расчетной массы испаряемой влаги

.3 Выбор режима сушки

.3.1 Режимы сушки в камерах периодического действия

.4 Определение параметров агента сушки на входе в штабель

.5 Определение объема и массы циркулирующего агента сушки

.5.1 Объем циркулирующего агента сушки

.5.2 Масса циркулирующего агента сушки на 1 кг испаряемой влаги

.5.3 Определение параметров воздуха на выходе из штабеля

2.5.4 Уточнение объема и массы циркулирующего агента сушки

2.6 Определение объема свежего и отработанного воздуха

.6.1 Масса свежего и отработанного воздуха на 1 кг испаряемой влаги

2.6.2 Объем свежего (приточного) воздуха, поступающего в камеру

2.6.3. Объем отработанного воздуха (выбрасываемого из камеры)

.6.4 Расчет приточно-вытяжных каналов камеры

.7 Определение расхода тепла на сушку

.7.1 Расход тепла на начальный прогрев 1 м³ древесины

.7.2 Удельный расход тепла при начальном прогреве

2.7.3 Общий расход тепла на камеру при начальном прогреве

.7.4 Определение расхода тепла на испарение влаги

2.7.5 Потери тепла через ограждения камеры

.7.6 Определение удельного расхода тепла на сушку

.7.7 Определение расхода тепла на 1 м³ расчетного материала

.8 Выбор типа и расчет поверхности нагрева калорифера

.8.1 Выбор типа калорифера

.8.2 Тепловая мощность калорифера

.8.3 Расчет поверхности нагрева калорифера

.9 Определение расхода воды

.9.1 Количество циркулирующей воды на камеру

.9.2 Количество циркулирующей воды на цех

.10 Выбор диаметров водопроводов

.11.Определение тепловой мощности водогрейного котла и расхода топлива

.11.1.Тепловая мощность водогрейного котла

.11.2 Расход топлива

. Аэродинамический расчет камер

.1 Методика расчета потребного напора вентилятора

.2 Последовательность аэродинамического расчета

.2.1 Составление аэродинамической схемы камеры

.2.2 Определение скорости циркуляции агента сушки на каждом участке

.2.3 Определение сопротивлений движения агента сушки на каждом участке

.2.4 Выбор типа вентилятора

.2.5 Определение мощности и выбор электродвигателя

. Планировка лесосушильного цеха

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Список использованных источников

 

ВВЕДЕНИЕ

Сушка является одним из важнейших процессов гидротермической обработки древесины. Сушка - это процесс удаления из материала влаги путем ее испарения или выпаривания.

Древесина с большим содержанием влаги подвержена загниванию, в то время как сухая обладает большой стойкостью. При снижении влажности древесины уменьшается ее масса и одновременно повышается прочность. Сухая древесина значительно лучше склеивается и отделывается, чем сырая.

В основе данного курсового проекта лежит проектирование лесосушильной камеры и цеха для производства спортинвентаря из заготовок, обрезных и необрезных досок хвойных и лиственных пород. Необходимо произвести технологический, тепловой и аэродинамический расчеты сушильной камеры.

Для данного процесса сушки выбираем лесосушильную камеру TROCKENANLAGE VF 651/4DS, которая высушивает пиломатериалы различных пород и толщин нормальным режимом.

Установка представляет собой сборно-металлическую камеру. Она разделена ложным потолком на сушильное пространство и пространство для размещения технологического оборудования. Штабели пиломатериалов загружают и разгружают по рельсовым путям.

В двух верхних секциях размещаются по четыре основных реверсивных вентилятора типа У12 с индивидуальным приводом электродвигателей типа 4А90L4Y3.

Для притока свежего воздуха и выброса отработанного в одной из верхних секций имеется приточно-вытяжное устройство с заслонками. Открытием заслонок управляет один исполнительный механизм.

Установка снабжена системой водоснабжения, состоящей из узла регулирования давления, калориферов и двух увлажнительных перфорированных труб, подающих воду непосредственно в установку.

В установке предусмотрено автоматическое регулирование процесса сушки по психрометрической разности.

Таблица 1

Краткая техническая характеристика камеры TROCKENANLAGE VF 651/4DS

Показатели камеры	Числовые значения показателей камеры
Габаритные размеры штабеля
длина, м	6,0
ширина, м	1,2
высота, м	3,6
Число штабелей, загружаемых в камеру	5
Внутренние размеры камеры
длина, м	7,5
ширина, м	9,1
высота, м	5,5
Устройство для обеспечения циркуляции агента сушки	Осевой реверсивный Вентилятор
Число вентиляторов	4
Тип вентилятора	У12 №10

1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ КАМЕР И ЦЕХА

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

Технологический расчет для известного типа камер или вновь проектируемой камеры выполняется в определенной последовательности:

.Пересчет объема фактического пиломатериала в объем условного материала.

.Определение производительности камер в условном материале.

.Определение необходимого количества камер.

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

.1 Пересчет объема фактического пиломатериала в объем условного материала

Для учета производительности лесосушильных камер и планирования их работы установлена неизменная учетная единица-кубометр условного материала, которому эквивалентны сосновые обрезные доски толщиной 25 мм, шириной 150 мм, длиной более 1 м, высушиваемые по II категории качества от начальной влажности 60 до конечной 6 %.

Объем высушенного пиломатериала заданной спецификации Фi, м³, пересчитывается в объем условного материала Уi, м³, по формуле

Уi = КiФi,                    (1.1)

где Фi - объем подлежащих сушке фактических пиломатериалов данного где размера и породы, м³;

Кi - коэффициент пересчета, определяется по формуле

Кi = КtК_Е,                                                                            (1.2)

где Кt - коэффициент продолжительности оборота камеры ;

К_E - коэффициент вместимости камеры.

Коэффициент вместимости камеры определяется отношением коэффициентов объемного заполнения штабеля условным b_У и фактическим материалом b_ф

К_E = _,                 (1.3)

Коэффициент объемного заполнения штабеля условным b_у или фактическим материалом b_ф равен произведению коэффициентов заполнения штабеля по высоте b_В, ширине b_ш и длине b_дл . С учетом объемной усушки пиломатериалов У₀ величина коэффициента объемного заполнения штабеля условным b_у или фактическим материалом b_ф находится по формуле

b_ф=b_Вb_шb_дл ,                                                           (1.4)

Коэффициент заполнения штабеля по высоте bв зависит от номинальной толщины высушиваемого материала S и толщины прокладок S_пр

b_В= ,                                                                         (1.5)

Для штабелей высотой до 5.0 м толщина прокладок S_пр=25 мм.

Коэффициент заполнения штабеля по ширине b_ш зависит от способ укладки (со шпациями, без шпаций) и вида пиломатериалов (обрезные, необрезные). Значения коэффициента заполнения штабеля по ширине b_ш выбираются по табл.1.1, с.8 /1/ . Коэффициент заполнения штабеля по длине b_дл равен отношению средней длины пиломатериалов l_ср в штабеле к его габаритной длине l_габ.шт. Если в штабель укладываются доски без сортировки по длине, то средний коэффициент заполнения штабеля по длине b_дл принимается равным 0,85 . Для условного материала коэффициент заполнения штабеля по длине b_дл = 0,85.

При укладке заготовок, уложенных «торец в торец», их количество по длине штабеля составит

n_д =  ,                                                     (1.6)

где l_заг - длина заготовок, м;

l_габ.шт - габаритная длина штабеля, м (по паспортным данным камеры).

Округлив количество заготовок n_д до целого в меньшую сторону, можно определить коэффициент заполнения штабеля по длине b_д

b_д = ,                                                               (1.7)

где n_д¢ - количество заготовок по длине штабеля после округления до целого в сторону уменьшения, шт.

Объемную усушку У0 , %, предлагается определять по формуле

У₀ = К₀ (W_ном - W_к ),                                                 (1.8)

где К₀ - коэффициент объемной усушки, зависящий от породы;

W_ном - влажность, для которой установлены номинальные размеры по  толщине и ширине пиломатериалов, % ;

W_к - конечная влажность высушенных пиломатериалов, %.

По ГОСТ 8486-86 для пиломатериалов внутреннего потребления и экспортных номинальная влажность равна W_ном = 20 % . По заданию на с.2 пояснительной записки конечная влажность подлежащих сушки пиломатериалов W_к =6 %.

Для условного материала по формуле (1.8) объемная усушка У₀, % равна

У₀ = 0,44 (20 -6) = 6,16 % .

Коэффициент объемного заполнения штабеля условным материалом для камер со средней и мощной циркуляции по формуле (1.4) рекомендуется принимать

b_у = .

.1.1 Определение коэффициентов объемного заполнения штабеля фактическими пиломатериалами bф и условным материалом bу

За условный материал принимают обрезные сосновые доски, размером 25´150´5500 мм с начальной и конечной влажностями соответственно

W_н = 60 %, W_к = 6 %.

По формуле (1.5) рассчитаем коэффициент заполнения штабеля по высоте условным материалом

b_В = ,

Ранее говорилось, что для условного материала коэффициент заполнения штабеля по длине b_дл = 0,85, объемная усушка У₀ = 3,52 %, коэффициент объемного заполнения штабеля условным материалом b_у = 0,454 . По табл.1.1, с.8 /1/ значение коэффициента заполнения штабеля по ширине для обрезных пиломатериалов, уложенных без шпаций b_ш = 0,90 .

Для березовых обрезных досок 25´125´5000 мм определим коэффициент заполнения штабеля по высоте.

По формуле (1.5) находим коэффициент заполнения штабеля объемного заполнения по высоте

b_В = ,

Коэффициент объемного заполнения по длине находится по следующему выражению

b_дл ,      (1.9)

где l_заг − длина пиломатериала по спецификации, м;

l_габ.шт − габаритной длине штабеля, м.

b_дл = = 0,85;

По табл. 1.1, с.8 /1/, выбираем коэффициент заполнения штабеля по ширине b_ш = 0,90 , а по табл. 1.2, с. 9/1/, выбираем коэффициент объемной усушки для березы, К₀ = 0,54 . Имея необходимые данные, по выражению (1.8) находим объемную усушку

У₀ = 0,54 (20 - 8) = 6,16 %.

По формуле (1.4) вычислим коэффициент объемного заполнения штабеля фактическим пиломатериалом

b_ф = .

Коэффициент вместимости камеры определяется по выражению (1.3)

К_E = 1,28.

Аналогично определяются значения коэффициентов объемного заполнения штабеля фактическими пиломатериалами для всех остальных спецификаций задания. Результаты расчетов коэффициента объемного заполнения штабеля условным b_у и фактическим материалом b_ф сведены в таблицу 2.

Коэффициент продолжительности оборота камеры определяется по формуле

Кt = ,        (1.10)

где t_{об. ф} - продолжительность оборота камеры при сушке фактического мате где риала данного размера и породы, суток;

t_{об. у} - продолжительность оборота камеры при сушке условного материала, суток.

Продолжительность одного оборота при сушке фактического (t_об.ф ) или условного (t_об.у ) материала для камер периодического действия (в сутках) определяются по следующим выражениям

t_{об. ф} = t_суш + t_{загр. ,}                                     (1.11)

t_{об. у} = t_суш + t_{загр. ,}                                      (1.12)

где t_суш - продолжительность сушки фактического или условного материала, суток;

t_загр. - продолжительность загрузки и выгрузки материала, суток. При механизированной загрузке и выгрузке принимается равной 0,1 суток.

Общая продолжительность сушки (в часах), включая начальный прогрев и влаготеплообработку, находится по выражению

t_суш = t_исхА_РА_ЦА_КА_ВА_Д ,             (1.13)

где t_исх - исходная продолжительность собственно сушки пиломатериалов загд ор заданной породы, толщины S₁ и ширины S_2,ч;

А_Р - коэффициент, учитывающий категорию применяемого режима сушки;

А_Ц - коэффициент, учитывающий характер и интенсивность циркуляции воздуха в камере;

А_К - коэффициент, учитывающий категорию качества сушки и характери-ллл зующий среднюю длительность влаготеплообработок;

А_В - коэффициент, учитывающий начальную (W_н) и конечную (W_к) влаж- про ность древесины;

А_д - коэффициент, учитывающий влияние длины заготовок на продолжительнось процесса;

.1.2 Расчеты по определению продолжительности сушки пиломатериалов

Определим продолжительность сушки для условного материала сосны. Для этого по табл. 1.4,с. 12/1/ в зависимости от толщины и ширины материала находим величину исходной продолжительности сушки: S₁ = 40 мм, S₂ = 150 мм, соответственно t_исх = 88 ч. Поскольку сушка ведется мягким режимом, то коэффициент, учитывающий категорию применяемого режима сушки равен А_Р = 1,7. Коэффициент учитывающий характер и интенсивность циркуляции воздуха в камере А_Ц находят в зависимости от произведения t_исхА_Р и скорости циркуляции агента сушки через штабель V_шт

t_исхА_Р =  = 88,0 ч.

Скорость циркуляции агента сушки через штабель известна по условию v_шт = 2,0 м/с. Теперь по табл. 1.5, с. 13 /1/ методом интерполяции находим значения коэффициента, учитывающего характер и интенсивность циркуляции агента сушки А_Ц

при t_исхА_Р = 80 ч и v_шт = 2,0  А_Ц = 0,76,

при t_исхА_Р = 100 ч и v_шт = 2,0  А_Ц = 0,81,

тогда при t_исхА_Р = 88 ч и V_шт = 2,0

А_Ц = 0,78,

Условный материал - сосновые доски высушиваемые до влажности 12 %, по II категории качества, следовательно, коэффициент А_К, учитывающий категорию сушки условного материала равен 1,15.

Начальная и конечная влажности условного материала соответственно равны 60 % и 12 % , тогда коэффициент, учитывающий влияние влажности на продолжительность сушки равен А_В =1,0 по табл.1.6,с.14/1/.

Коэффициент, учитывающий влияние длины пиломатериала на продолжительность процесса равен А_д = 1,0.

Теперь, имея все необходимые данные, по формуле (1.14) можно найти общую продолжительность сушки условного материала

t_суш = 78,94 ч.

Вычислим общую продолжительность сушки для березы сечением 25´125 мм, имеющей начальную и конечную влажности соответственно 90 % и 8 %.

По табл. 1.4. с.12 /1/ находим исходную продолжительность собственно сушки t_исх = 81 ч. А_Р = 1,0, так как сушка древесины ведется нормальным режимом.

Методом интерполяции по табл.1.5,с. 13/1/ найдем коэффициент, учитывающий характер и интенсивность циркуляции воздуха в камере.

Скорость циркуляции агента сушки через штабель v_шт = 2,0 . Найдем необходимое произведение t_исхА_Р

t_исхА_Р = = 81,0 ч.

при t_исхА_Р = 80 ч и v_шт = 2,0  А_Ц = 0,76,

при t_исхА_Р = 90 ч и v_шт = 2,0  А_Ц = 0,81,

тогда при t_исхА_Р = 81 ч и v_шт = 2,0

А_Ц = 0,7625,

Пиломатериалы сушатся до влажности 8 %, по ІІ категории качества, следовательно, коэффициент, учитывающий, категорию качества сушки будет равен А_К = 1,15. Начальная и конечная влажности данного пиломатериала соответственно равны 90 % и 8 % , тогда коэффициент, учитывающий влияние влажности на продолжительность сушки, А_В (табл.1.6, с.14/1/) равен 1,51.

Коэффициент, учитывающий влияние длины пиломатериала на продолжительность процесса А_д = 1,0. По формуле (1.14) находим общую продолжительность сушки данного пиломатериала, t_суш , ч

t_суш = 107,25 ч.

Аналогичным образом определяются t_суш для всех оставшихся спецификаций.

Результаты расчетов приведены в таблице 3.

Таблица 3

Определение продолжительности сушки пиломатериалов

Порода, сечение пиломатериала,  мм	Категория режима сушки	Категория качества cушки	Влажность		Исходная продолжитель- ность сушки  tисх, ч	Коэффициенты					Общая продолжительность сушки tсуш , ч	Продолжитель- ность одного оборота при сушке tоб.ф , tоб.у , сут	Коэффициент оборота камеры Кt = tоб.ф / tоб.у ,
			Начальна Wн ,%	конечная Wк ,%		Категории режима сушки, АР	Циркуляции  воздуха в камере, АЦ	Категория сушки АК	Влажности, АВ	Длины АД
1.Сосна, обрезной пиломатериал  25×150×5500	М	ІІ	80	6	55	1,7	0,76	1,15	1,61	1,0	135,57	5,58	1,21
2.Береза, обр. 32×100×6000	М	ІІ	70	6	88	1,7	0,91	1,15	1,52	1,0	237,97	10,02	2,17
3.Бук, обрезной пиломатериал  40×125×6000	М	ІІ	60	6	152	1,7	0,97	1,15	1,43	1,0	412,19	17,28	3,74
4.Дуб, обрезной пиломатериал  50×150×6000	М	ІІ	50	6	520	1,7	0,97	1,15	1,32	1,0	1301,65	5,54	1,19
5.Сосна, обрезной пиломатериал 40×150×5500	М	ІІ	60	12	88	1	0,75	1,15	1,43	1,0	108,54	4,62	1

1.1.3 Пересчет объема фактических пиломатериалов

В качестве примера рассчитаем объем сосновых обрезных досок сечением 25´150. Для того, чтобы перевести объем фактических пиломатериалов в объем условного материала, необходимо сначала по формуле (1.3) найти коэффициент вместимости камеры К_E

К_E = .

Коэффициент продолжительности оборота камеры Кt дан в таблице 3, для взятого образца он равен 1,36. Определим коэффициент пересчета, который находится по формуле (1.2)

К_i = 1,768.

Объем фактического материла пересчитываем в объем условного материала, У_i , м³ усл., по формуле (1.1)

У_i =  м³/усл.

Аналогичным образом считаются объемы всех остальных пород. Результаты расчетов сведены в таблицу 4 .

Таблица 4

Пересчет объема фактических пиломатериалов в объем условного материала.

Порода, сечение пиломатериалов, мм	Заданный объем сушки  Ф, м3	Коэффициент вместимости камеры КE	Коэффициент оборота камеры  Кt	Коэффициент пересчета  Кi = КtКЕ	Объем в условном материале У=ФК, м3/ усл.
1. Сосна, обрезной пиломатериал 25×150×5500	1000	1,28	1,21	1,55	1550
2. Сосна, обрезной пиломатериал  32×100×6000	500	1,18	2,17	2,56	1280
3. .Сосна,  обрезной пиломатериал  40×125×6000	500	1,05	3,47	3,64	1820
4.Сосна,  обрезной пиломатериал  50×150×6000	1000	0,96	1,19	1,14	1140
Итого	3000	-	-	-	5790

1.2 Определение производительности камер в условном материале

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

П_у = Е_уn_у,                               (1.21)

где Е_у - вместимость камеры в плотных кубометрах условного материала, м³ усл;

n_у - число оборотов камеры в год при сушке условного материала.

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

Е_у = Гb_у,                                (1.22)

где Г - габаритный объем всех штабелей в камере, м³;

b_у - коэффициент объемного заполнения штабеля условным материалом. Габаритный объем штабелей Г, м3, вычисляется по выражению

Г = nlbh,                                             (1.23)

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

n_у =,                                                        (1.24)

где 335 - время работы в году, суток ;

t_{об. у.} - продолжительность оборота камеры для условного материала, сут.

П_у = Гb_у .                                               (1.25)

Произведем расчеты по формуле (1.23) найдем габаритный объем штабелей в камере Г, м³

Г = 5×6×1,2×3,6 =129,6 м³

Для определения годовой производительности одной камеры П_у, м³ усл. / год, воспользуемся формулой (1.25)

П_у = 4323,09 м³ усл. / год.

1.3 Определение необходимого количества камер

n_кам =  ,

где Sу - общий объем условного материала, м³ усл. / год.

Подставим значения и найдем необходимое количество камер в цехе

n_кам =1,34.

То есть для сушки заданного годового объема пиломатериалов в цехе необходимо установить две десятиштабельных камеры типа TROCKENANLAGE VF 651/4DS.

1.4 Определение производственной мощности действующего лесосушильного цеха

Производственная мощность лесосушильного цеха П_цеха, м³ усл./год, определяется по формуле

П_цеха=n_iП_уi

где n_i - количество камер соответствующего типа;

Пyi - производительность камер того же типа, м3 усл/год.

П_цеха==86646,18 м³ усл./год.

.5 Анализ технологического расчета

В ходе технологического расчета было определено общее количество камер TROCKENANLAGE VF 651/4DS для высушивания сосновых пиломатериалов годовым объемом в 3000 м³ в год при условии конструирования сушильного цеха ориентировочно в городе Архангельск или Архангельской области. Их число составило порядка трех с округлением в большую сторону. В результате производительность цеха в условном материале оказалась несколько больше по значению, чем суммарный условный объем пиломатериалов. Данное конструктивное решение было принято в связи с тем фактом, что при установке меньшего количества камер в перспективе это способствовало бы значительному недопроизводству камер.

камера лесосушильный пиломатериалы цех

2. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ КАМЕР И ЦЕХА

Тепловой расчет производится с целью определения затрат тепла на сушку, расхода теплоносителя, выбора и расчета теплового оборудования камер и цеха (калориферов, конденсатоотводчиков, трубопроводов).

Тепловой расчет целесообразно проводить в определенной последовательности:

) выбор расчетного материала;

)определение массы испаряемой влаги;

)выбор режима сушки;

)определение параметров агента сушки на входе в штабель;

)определение объема и массы циркулирующего агента сушки;

)определение объема свежего и отработавшего воздуха;

)определение расхода тепла на сушку;

)выбор типа и расчет поверхности нагрева калорифера;

)определение расхода теплоносителя;

)определение диаметров водопроводов;

)определение тепловой мощности водогрейного котла и расхода топлива.

.1 Выбор расчетного материала

За расчетный материал принимаются самые быстросохнущие доски или заготовки из заданной спецификации. В этом случае камеры обеспечат сушку другого материала из этой спецификации. В заданном варианте самым быстросохнущем материалом являются сосновые доски сечением 25´150 мм с начальной и конечной влажностями соответственно 80 % и 6 % .

2.2 Определение массы испаряемой влаги

.2.1 Расчет массы влаги, испаряемой из 1 м³ пиломатериалов

Масса влаги, испаряемая из 1 м³ пиломатериалов m_{1 м}³,,определяется по формуле

m_1м³ =  ,                (2.1)

где r_б - базисная плотность расчетного материала, ;

W_н - начальная и конечная влажность расчетного материала, %;

W_к - конечная влажность расчетного материала, %.

По табл.1.2,с.9, /1/ определим базисную плотность сосны r_б, она равна 400 и, зная начальную и конечную влажность материала, по формуле (2.1) найдем массу влаги, испаряемой из 1 м³ пиломатериалов m_{1 M3} , ,

m_{1 м}³ = .

.2.2 Расчет массы влаги, испаряемой за время одного оборота камеры

Масса влаги, испаряемая за время одного оборота камеры m_{об. кам.} , кг/оборот, определяется по выражению

m_{об. кам.} = m_1м³ Е,                                  (2.2)

где Е - вместимость камеры, м³;

m_{1 м}³ − масса влаги, испаряемая из 1 м³ пиломатериалов, .

Е = Гb_ф ,                                            (2.3)

где Г - габаритный объем всех штабелей в камере, м³;

b_ф - коэффициент объемного заполнения штабеля расчетным материалом.

Габаритный объем всех штабелей в камере ранее найден по формуле (1.23) Г=129,6 м³. По табл.1, с. 5 пояснительной записки коэффициент объемного заполнения штабеля расчетным материалом b_ф для кедра равен 0,36, тогда по формуле (2.3) найдем вместимость камеры

Е = = 46,66 м³.

По формуле (2.2) определим массу влаги, испаряемой за время одного оборота камеры, m_{об. кам.} , кг/оборот

m_{об. кам.} =13811,36 кг/оборот.

.2.3 Расчет массы влаги, испаряемой из камеры в секунду

Масса влаги, испаряемая из камеры в секунду m_с, , определяется по формуле

m_с = ,                                (2.4)

где t_{соб.суш} - продолжительность собственно сушки, ч , которая в свою очередь определяется из следующего выражения

t_{соб.суш} = t_суш - (t_пр + t_{кон.ВТО} ) ,                                   (2.5)

где t_суш - продолжительность сушки расчетного материала, ч;

t_пр - продолжительность начального прогрева материала, ч;

t_{кон.ВТО} - продолжительность конечной влаготеплообработки (ВТО);

Продолжительность сушки расчетного материала принимаем по таблице 3 пояснительной записки, для сосны t_суш = 135,57 ч;

Продолжительность начального прогрева для мягких лиственных пород принимаем равной 3,75 часов.

Ориентировочная общая продолжительность влаготеплообработок в зависимости от породы и толщины пиломатериалов приведена в табл.2.1,с.28,/1/. Для сосновых досок толщиной 25 мм принимаем t_{кон.ВТО} = 2 ч . Соответственно этим значениям найдем продолжительность собственно сушки t_{соб.суш} , (формула (2.5))

t_{соб.суш} = 135,57- (3,75 + 2) = 125,82 ч.

Имея все необходимые данные найдем массу влаги, испаряемой из камеры в секунду, m_с ,  

m_с =0,03 .

.2.4 Определение расчетной массы испаряемой влаги

Расчетную массу испаряемой влаги m_р, , можно найти, воспользовавшись выражением

m_р = m_сk ,                                (2.6)

где k - коэффициент неравномерности скорости сушки;

m_с - масса влаги, испаряемая из камеры в секунду_, .

Для камер периодического действия при сушки воздухом до конечной влажности W_к = 6 % коэффициент неравномерности скорости сушки рекомендуется принимать k = 1,3 , тогда расчетная масса испаряемой влаги m_р равна

m_р = 0,04 .

2.3 Выбор режима сушки

Режим сушки выбирается в зависимости от породы и толщины расчетного материала, а также требований, предъявляемых к качеству сухой древесины. В настоящее время установлены четыре категории качества сушки пиломатериалов. В данном случае сушка ведется по II категории качества до влажности W_ср.к. = 7¼15 % (мебельное производство).

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

В этих камерах применяются режимы низкотемпературного и высокотемпературного процесса.

Режимы низкотемпературного процесса делятся на три категории: мягкие (М), нормальные (Н) и форсированные (Ф). В данном случае сушка ведется нормальным режимом. Параметры этого режима при сушке пиломатериалов из древесины сосны можно взять из табл.10, с.177/2/. Выбираем нормальный режим сушки для пиломатериалов из древесины березы толщиной 25 мм.

Таблица 5

Нормальный режим сушки для пиломатериалов из древесины сосны толщиной 25 мм

Влажность,W, %	Расчетная температура,t, °C	Психометрическая разность, Dt, °C	Относительная влажность воздуха, j
>35	57	5	0,77
30-20	61	9	0,62
<25	77	25	0,29

2.4 Определение параметров агента сушки на входе в штабель

По выбранному режиму назначаются расчетная температура t₁ и относительная влажность воздуха j₁ со стороны входа в штабель. Для камер периодического действия эти параметры берутся по второй ступени режима, то есть в рассматриваемом случае t₁ = 61 °C , j₁ = 0,62 .

Влагосодержание d₁ , теплосодержание I₁ плотность r₁ и приведенный удельный объем V_{пр. 1} определяются по Id-диаграмме. Если точка 1, характеризующая на Id-диаграмме состояние воздуха на входе в штабель, выходит за пределы диаграммы, что и произошло в данном случае, влагосодержание d_{1 ,} следует вычислять по уравнению

d₁ =  ,                                (2.7)

где Р_{П 1} - парциальное давление водяного пара, Па;

Р_а - атмосферное давление воздуха ( Р_а = 10⁵ Па ).

Парциальное давление водяного пара Р_{П 1} , Па, высчитывается по уравнению

Р_{П 1} = j₁ Р_н1,                                       (2.8)

где j₁ - относительная влажность воздуха расчетной ступени режима;

Р_н1 - давление насыщения водяного пара при расчетной температуре режима

Из табл. 2.2, с.31 /1/ методом интерполяции найдем давление насыщения водяного пара Р_н1 , Па, при расчетной температуре t₁ = 61 °C.

При температуре t₁ = 60 °C давление насыщенного пара составит Р_н1 = 19919 Па;

при температуре t₁ = 65 °C давление насыщенного пара составит Р_н1 = 25008 Па;

тогда при температуре t₁ = 73 °C

Р_н1 = Па.

По формуле (2.8) найдем парциальное давление водяного пара Р_{П 1}

Р_{П 1} = Па.

Теперь, используя формулу (2.7), высчитаем влагосодержание воздуха на входе в штабель, d₁

d₁ =92,68 .

Теплосодержание (энтальпия) воздуха I, , характеризуется суммарным теплосодержанием собственно воздуха i_В и находящегося в нем пара i_П. Это суммарное теплосодержание исчисляют по отношению к единице массы (1кг) сухой части воздуха. Так как на 1 кг сухой части воздуха приходится 0.001 d кг влаги, теплосодержание выразится суммой

I= с_вt₁+0.001d₁ (c_Пt₁+ r₀ ),        (2.9)

где с_в − удельная теплоемкость воздуха, ;

t₁ − расчетная температура,С;

d₁ − влагосодержание, ;

c_П − удельная теплоемкость пара, ;

r₀ − скрытая теплота парообразования, .

После подстановки значений удельной теплоемкости воздуха c_В и пара c_П и скрытой теплоты парообразования r₀ получим расчетную формулу теплосодержания воздуха, I,

I =.                           (2.10)

Подставив все необходимые значения в формулу (2.10), найдем теплосодержание воздуха на входе в штабель, I₁

I₁ =302,68 .

Плотность воздуха на входе в штабель, r₁ , , можно определить через влагосодержание и температуру по следующей формуле

r₁ =,                                  (2.11)

где Т₁ - термодинамическая температура, К;

d₁ − влагосодержание,

Т₁ = 273 + t₁                                                                                    (2.12)

В данном случае при t₁ =61 °C термодинамическая температура равна

Т₁ = 273 + 61 = 334 К.

Теперь по формуле (2.11) можно найти плотность воздуха на входе в штабель, r₁

r₁ = .

Приведенный удельный объем, V_{пр. 1}, , можно найти по уравнению

V_{пр. 1} =. (2.13)

Поскольку все необходимые данные известны, можно сразу подставить их в выражение (2.13) и вычислить приведенный удельный объем, V_{пр. 1}, сухого воздуха

V_{пр. 1} = .

2.5 Определение объема и массы циркулирующего агента сушки

.5.1 Объем циркулирующего агента сушки

Объем циркулирующего агента сушки, V_ц, , определяется по формуле

V_ц = V_шт F_{ж. сеч. шт} ,                                          (2.14)

где V_шт - расчетная (заданная) скорость циркуляции агента сушки через штабель, ;

F_{ж. сеч. шт} - живое сечение штабеля, м² .

Живое сечение штабеля вычисляется по следующей формуле, F_{ж. сеч. шт} , м²

F_{ж. сеч. шт} = ,                                     (2.15)

где n - количество штабелей в плоскости, перпендикулярной входу

циркулирующего агента сушки;

l - длина и высота штабеля, м;

h − высота штабеля, м;

b_В - коэффициент заполнения штабеля по высоте .

В пятиштабельной камере TROCKENANLAGE VF 651/4DSколичество штабелей в плоскости, перпендикулярной потоку агенту сушки равно 1 . Длина и высота штабеля соответственно равны 6,0 и 3,6 м. Коэффициент заполнения штабеля по высоте расчетным материалом равен b_В=0,5 по таблице 2,с.11. Подставим все известные величины в формулу (2.15) и найдем живое сечение штабеля, F_{ж. сеч. шт}

F_{ж. сеч. шт} =  м².

Расчетная скорость циркуляции агента сушки через штабель по заданию равна V_шт = 2,5 , тогда по формуле (2.14) объем циркулирующего агента сушки, V_ц равен

V_ц =  .                     (2.16)

.5.2 Масса циркулирующего агента сушки на 1 кг испаряемой влаги

Массу циркулирующего агента сушки на 1 кг испаряемой влаги, m_ц , , можно определить по следующей формуле

m_ц = ,                                       (2.17)

где V_{пр. 1} - приведенный удельный объем агента сушки на входе в штабель, где ;

m_р - расчетная масса испаряемой влаги, ;

Определим массу циркулирующего агента сушки на 1 кг испаряемой влаги, m_ц ,

m_ц = 613,636 .

.5.3 Определение параметров воздуха на выходе из штабеля

Параметры влажного воздуха на выходе из штабеля в камерах периодического действия (t₂ ,j₂ ,d₂ , I₂ ,r₂ , V_{пр. 2} ) можно определить как графоаналитическим способом, с помощью Id-диаграммы, так и аналитическим. Для точности определения воспользуемся вторым способом.

Влагосодержание влажного воздуха, d₂ , , находится по формуле

d₂ = .                                                 (2.18)

Теплосодержание влажного воздуха на выходе из штабеля остается таким же как и у воздуха на входе, то есть I₁ =I₂ =546,008откуда можно выразить температуру влажного воздуха на выходе из штабеля, t₂ , °C

t₂ =  .                                      (2.19)

Плотность влажного воздуха, r₂ , , можно определить по формуле

r₂ = ,                                    (2.20)

где Т₂ - термодинамическая температура влажного воздуха, выходящего штабеля, которая вычисляется по формуле, К.

Т₂ = 273 + t_{2 .}                                                                                  (2.21)

Приведенный удельный объем, V_{пр. 2} , , можно найти по уравнению

V_{пр. 2} =                           (2.22)

По формуле (2.18) определим влагосодержание влажного воздуха, d₂ ,

d₂ = 94,309.

Воспользовавшись формулой (2.19), вычислим температуру влажного воздуха на выходе из штабеля, t₂ ,

t₂ = 57,4 °C.

Термодинамическую температуру влажного воздуха, выходящего из штабеля, вычислим по формуле (2.21), Т₂ , К

Т₂ =540,695 К.

Вычислим плотность влажного воздуха, r₂ , , по формуле (2.20)

r₂ = 0,613.

Приведенный удельный объем, V_{пр. 2} , , найдем из уравнения (2.22)

V_{пр. 2} == 1,789 м³/кг .

.5.4 Уточнение объема и массы циркулирующего агента сушки

Уточним массу циркулирующего агента сушки на 1 кг испаряемой влаги, ,

M_ц = ,                                                 (2.23)

Уточнение объема циркулирующего агента сушки, V_ц , , произведем по формуле

V_ц =М_ц m_р V_{пр. 1} ,                                           (2.24)

Уточним массу циркулирующего агента G _ц , , по формуле

G _ц = М_ц m_р ,                                                                                    (2.25)

Массу циркулирующего агента сушки на 1 кг испаряемой влаги, , найдем по формуле (2.23)

M_ц = = 613,874 .

Объема циркулирующего агента сушки, V_ц , , найдем по формуле (2.24)

V_ц = 27,084,

Уточним массу циркулирующего агента G _ц , , по формуле (2.25)

G _ц = 25,554

.6 Определение объема свежего и отработанного воздуха

.6.1 Масса свежего и отработанного воздуха на 1 кг испаряемой влаги

Массу свежего и отработанного воздуха можно найти по формуле, m₀ ,

m₀ = ,                                                   (2.26)

где d₀ - влагосодержание свежего воздуха, , (при поступление свежего воздуха из коридора управления или цеха d₀ = 10¼12 );

d₂ − влагосодержание влажного воздуха, .

Примем влагосодержание свежего воздуха d₀ = 10  летом и d₀ = 2 зимой, и найдем массу свежего и отработанного воздуха, m₀ летом, , (формула 2.26)

m₀ =11,861 кг/кг

и m₀ зимой, ,

m₀ =10,833 кг/кг

.6.2 Объем свежего (приточного) воздуха, поступающего в камеру

Объем свежего (приточного) воздуха, поступающего в камеру,

V₀ , можно найти по следующему уравнению

V₀ = ,                                           (2.27)

где V_ПР.0 - приведенный удельный объем свежего воздуха, ;

m_р - расчетная масса испаряемой влаги, ;

m₀ − масса свежего и отработанного воздуха на 1 кг испаряемой влаги, .

При температуре t₀ = 20 °C приведенный удельный объем равен

V_ПР.0 » 0,87  .

Найдем объем свежего (приточного) воздуха, поступающего в камеру, V₀  летом

V₀ =0,413 .

зимой

V₀ =0,377

2.6.3 Объем отработанного воздуха (выбрасываемого из камеры)

Объем отработанного воздуха, V_0ТР , , можно найти по следующему уравнению

V_0ТР = ,                            (2.28)

где V_ПР.2 - приведенный удельный объем, ;

m_р - расчетная масса испаряемой влаги, ;

m₀ − масса свежего и отработанного воздуха на 1 кг испаряемой влаги, .

Найдем объем отработанного воздуха, выбрасываемого из камеры, V_отр летом

V_0ТР =0,853 .

зимой

V_0ТР =0,779 .

2.6.4 Расчет приточно-вытяжных каналов камеры

Площадь поперечного сечения приточного канала определяется по формуле, f_кан , м ²

f_кан =  ,                                        (2.29)

где V₀ − объем свежего (приточного) воздуха, поступающего в камеру, ;

 − скорость движения свежего воздуха в каналах, .

Площадь поперечного сечения вытяжного канала определяется по формуле, f_кан , м ²

f_кан =  ,                                       (2.30)

где V_0ТР − объем отработавшего агента сушки, ;

− скорость движения свежего воздуха в каналах, .

Скорость движения свежего воздуха или отработавшего агента сушки в каналах  принимается ориентировочно 2¼5  .

Приточно-вытяжные каналы и трубы могут быть круглой, квадратной, прямоугольной или треугольной формы. Зная площадь поперечного сечения канала f_кан , легко установить размеры каналов.

В камерах периодического действия с реверсивной циркуляцией приточно-вытяжные каналы принимаются с одинаковыми размерами.

Примем скорость свежего воздуха в приточном канале равной  = 3  .

Произведем расчет приточного канала, f_кан , м ², по формуле (2.29) летом

f_кан = =0,138 м ²,

зимой

f_кан = =0,126 м ²,

По формуле (2.30) определим площадь поперечного сечения вытяжного каналов, f_кан , м ²  летом

f_кан = 0,283 м ² .

зимой

f_кан = 0,285 м ² .

Зная площадь поперечного сечения большего канала, можно найти его диаметр трубы для этого канала по формуле d, м

d =  ,                                     (2.31)

Пользуясь формулой (2.31) определим диаметр трубы

d =  = 0,60 м.

.7 Определение расхода тепла на сушку

Расход тепла на сушку складывается из затрат тепла на прогрев материала, испарение влаги из него и на теплопотери через ограждения камеры. Затраты тепла на прогрев ограждений, технологического и транспортного оборудования учитываются введением поправочных коэффициентов. Расчет ведется для зимних и среднегодовых условий.

2.7.1 Расход тепла на начальный прогрев 1 м³ древесины

1.Для зимних условий расход тепла на начальный прогрев 1 м³ древесины, q_пр.1м³ , , можно найти по формуле

q_ПР.1м³ = ,                         (2.33)

111

где r_w - плотность древесины расчетного материала при заданной начальной влажности W_н , ;

r_б - базисная плотность древесины расчетного материала, ;

W_н - начальная влажность расчетного материала, %;

W_г.ж − содержание незамерзшей связанной (гигроскопической) влаги, %;

g − скрытая теплота плавления льда,;

с_(-) − средняя удельная теплоемкость при отрицательной температуре,

;

с₍₊₎ − средняя удельная теплоемкость при положительной температуре,

;

t _о - начальная расчетная температура для зимних условий, °C;

t _пр - температура древесины при ее прогреве, °C.

Плотность древесины расчетного материала можно найти как графическим методом, так и аналитическим, используя следующую формулу, r_W ,

r_W = r_Б (1 + 0,01 W_н ) .                                                         (2.34)

По табл. 1.2,с. 9 /1/ определим базисную плотность древесины сосны (расчетного материала), r_Б =400  ,тогда плотность древесины расчетного материала , r_W при начальной влажности 80 % будет равна

r_w = 900 .

Средняя удельная теплоемкость древесины определяется по диаграмме на рис.13, с. 34, /2/ .При этом средняя температура древесины, t ср , °C , принимается

для с_(-) t _ср =  ,                                       (2.35)

для с₍₊₎ t _ср = .                           (2.36)

По табл.2.5, с. 39, /1/ выберем начальную расчетную температуру для зимних условий в г. Архангельск: t ₀ = -30 °C . А по табл. 2.4, с. 38 /1/ определим температуру древесины при ее прогреве t _пр, ,она будет равна температуре начальной ступени режима ,причем к табличному значению необходимо добавить 8 °C .

t _пр = 67 °C .

Зная все необходимые величины по формулам (2.35) и (2.36) найдем среднюю отрицательную и положительную температуры

для с_(-) t _ср =  = -16 °C ,

для с₍₊₎ t _ср == 33,5 °C .

По диаграмме на рис.13, с. 34, /2/ определим среднюю удельную теплоемкость древесины

с_(-) = 2,05 ,

с₍₊₎ = 3,08  .

Содержание незамерзшей связанной (гигроскопической) влаги определим по рис. 2.3, с. 37, /1/, W_{Г. Ж.} = 14 %

По формуле (2.33) найдем расход тепла на начальный прогрев 1 м³ древесины для зимних условий, q_ПР.1м³

q_пр.1м³ == 333204  .

. Для среднегодовых условий расход тепла на начальный прогрев 1 м³ древесины, q_пр.1м³ , , можно найти по формуле

q_пр.1м³ = r_W с₍₊₎ (t _ПР - t ₀ ) ,                               (2.37)

где t ₀ - среднегодовая температура древесины, °C;

с₍₊₎ − средняя удельная теплоемкость при положительной температуре,

;

t _пр − температура древесины при ее прогреве, °C;

r_w - плотность древесины расчетного материала при заданной начальной влажности W_н , ;

Удельная теплоемкость древесины в формуле (2.37) определяется по той же диаграмме, что и для зимних условий (рис.13) при t _ср

t _ср =  = 17,5 °C ,

тогда средняя удельная теплоемкость при положительной температуре равна

с₍₊₎ = 3,08  .

По формуле (2.37) найдем расход тепла на начальный прогрев 1 м³ древесины для среднегодовых условий, q_пр.1м³

q_пр.1м³ = 185169,6.

.7.2 Удельный расход тепла при начальном прогреве на 1 кг испаряемой влаги

Удельный расход тепла, q_пр , , при начальном прогреве на 1 кг испаряемой влаги для зимних условий определяется по формуле

q_пр =  ,                                     (2.38)

где q_пр.1м³ − расход тепла на начальный прогрев 1 м³ древесины для зимних где где условий, ;

m_{1 м}³ − масса влаги, испаряемая из 1 м³ пиломатериалов, .

Удельный расход тепла, q_ПР , , при начальном прогреве на 1 кг испаряемой влаги для среднегодовых условий определяется по формуле

q_пр =  ,                                     (2.39)

где q_пр.1м³ − расход тепла на начальный прогрев 1 м³ древесины для

среднегодовых условий, ;

m_{1 м}³ − масса влаги, испаряемая из 1 м³ пиломатериалов, .

Найдем по формуле (2.38) удельный расход тепла, q_пр при начальном прогреве на 1 кг испаряемой влаги для зимних условий

q_пр =  = 1125,69 .

По формуле (2.39) найдем удельный расход тепла, q_пр при начальном прогреве на 1 кг испаряемой влаги для среднегодовых условий

q_пр== 625,57.

2.7.3 Общий расход тепла на камеру при начальном прогреве для камер периодического действия

Общий расход тепла на камеру при начальном прогреве, Q_пр , кВт определяется по формуле

Q_пр =  ,                                           (2.40)

где t_пр - продолжительность прогрева, ч;

Е - вместимость камеры, м³;

q_пр.1м³− расход тепла на начальный прогрев 1 м³ древесины для зимних/среднегодовых условий, .

Продолжительность прогрева для сосны берем ориентировочно равным 8 ч.

Общий расход тепла на камеру при начальном прогреве считается для зимних и среднегодовых условий.

По формуле (2.40) определим общий расход тепла на камеру при начальном прогреве для зимних условий, Q_пр, взяв расход тепла на начальный прогрев 1 м³ древесины, q_пр.1м³ , для зимних условий

Q_пр = 539,837 кВт.

Взяв расход тепла на начальный прогрев 1 м³ древесины, q_ПР.1м³ , для среднегодовых условий определим общий расход тепла на камеру при начальном прогреве для среднегодовых условий, Q_пр

Q_пр =400 кВт.

.7.4 Определение расхода тепла на испарение влаги

Удельный расход тепла на испарение влаги в лесосушильных камерах с многократной циркуляцией при сушки воздухом, q_исп , , можно

определить по следующему выражению

q_исп = 1000 ,                                        (2.41)

где I₂ − теплосодержание воздуха на выходе из штабеля, ;

I₀ − теплосодержание свежего (приточного) воздуха, ;

d₂ - влагосодержание воздуха на выходе из штабеля, ;

d₀ - влагосодержание свежего (приточного) воздуха, ;

с_В - удельная теплоемкость воды, ;

t_пр - температура нагретой влаги в древесине, °C.

В формуле (2.41) при поступлении воздуха из коридора управления или наружного воздуха летом допустимо принять d₀ = 10, I₀ = 46 ; при поступлении наружного воздуха зимой d₀ = 1. Теплосодержание свежего (приточного) воздуха, , для зимних условий определим по формуле (2.10)

I₀ = 6,181 .

Воспользовавшись формулой (2.41) найдем удельный расход тепла на испарение влаги q_исп в зимних условиях

q_исп = 10002941,95.

Для летних условий удельный расход тепла на испарение влаги q_исп будет равен

Общий расход тепла на испарение влаги можно найти из выражения, Q_исп , кВт

Q_исп = q_исп m_р .                                                (2.42)

Для зимних условий общий расход тепла на испарение влаги составит,

Q_исп = 117,678 кВт.

Для среднегодовых условий общий расход тепла на испарение влаги соответственно составит

Q_исп = 110,551 кВт.

2.7.5 Потери тепла через ограждения камеры

Теплопотери через ограждения камеры в единицу времени определяются по следующему выражению, Q_ог , кВт

Q_ог = åF_огk( t_c - t_o ) 10^-3 ,                                                       (2.43)

где åF_ог − суммарная поверхность ограждений крайней камеры в блоке, м^2;

k - коэффициент теплопередачи соответствующего ограждения камеры, где  ;

t_c − температура среды в камере, °C ;

t_o - расчетная температура наружного воздуха для зимних и среднегодовых условий, °C.

Схема к расчету потерь тепла через ограждения камеры

TROCKENANLAGE VF 651/4DS

Рис. 1

На рис. 1 схематично показана камера периодического действия с внутренними размерами длиной L = 9,1 м, шириной B = 7,2 м, высотой H = 5,5 м и размерами одностворчатой двери шириной b = 6,5 м и высотой h = 4,2 м. Расчет теплопотерь производится отдельно для наружной боковой стены (F_бок), торцовой стены, выходящей в коридор управления (F'_торц ), торцовой стены, выходящей в траверсный коридор (F"_торц ), двери (F_дв ), перекрытия (F_пот ) и пола (F_пол ) камеры. Это вызвано тем, что материал и толщина ограждений различны, а температура наружной среды неодинакова. Температура наружной среды для всех ограждений, кроме пола, берется одинаковой (15 ÷ 20 °C). Для пола можно брать наружную температуру по среднегодовым условиям или [(0 ÷ 4) + (15 ÷ 20 )] : 2 » 8 ¸ 12 °C, если они находятся внутри здания сушильного цеха и не соприкасаются с наружным воздухом. Расчет ведется, как правило, для крайней камеры блока без учета потерь через междукамерную боковую стенку.

Коэффициент теплопередачи многослойных ограждений подсчитывается по общеизвестной формуле, k ,  

k = ,                      (2.44)

где a_вн − коэффициент теплоотдачи для внутренних поверхностей ограждений, где ;

a_н − коэффициент теплоотдачи для наружных поверхностей ограждений, где ;

d₁ , d₂ ..d_n − толщина слоев ограждений, м;

l₁ , l₂..l_n - коэффициент теплопроводности материалов

соответствующих слоев ограждений, .

Коэффициент теплопередачи пола k_пол , , принимается равным половине коэффициента теплопередачи наружной стены

k_пол = 0,5 k_ст ,                           (2.45)

При проектировании современных лесосушильных камер коэффициент теплопередачи ограждений не должен превышать k £ 0.7  во избежание конденсации водяных паров сушильного агента на внутренних поверхностях ограждений.

Температура среды для камер периодического действия принимается равной средней температуре агента сушки на входе и выходе из штабеля, то есть t_с, °C

t_с =  ;                                        (2.46)

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

t₂ - температура агента сушки на выходе из штабеля (из п. 2.5.3.), °C.

t_с ==59,2 °C.

Расчет поверхности ограждений камеры целесообразно выполнять по форме таблицы 6.

Таблица 6

Расчет поверхности ограждений камеры

Наименование ограждений	Площадь, м2
1.Наружная боковая стена	50,05
2.Торцовая стена со стороны коридора управления	39,6
3.Передняя торцовая стена	12,3
4.Пол/потолок	65,52
5.Дверь	27,3

Рассчитаем коэффициент теплопередачи для наружных боковых стен и перекрытия, k_ст ,  по формуле (2.44), если коэффициент теплоотдачи для внутренних поверхностей ограждений принимается ориентировочно a_ВН = 25 ; толщина алюминиевого щита d₁=d₃ =0,002 м; коэффициент теплопроводности алюминия l₁=l₃=240 ;толщина минеральной ваты d₂=0,146 м; коэффициент теплопроводности минеральной ваты l₂=0,07 ; коэффициент теплоотдачи для наружных поверхностей ограждений a_Н = 9  - для наружного воздуха.

k_ст = 0,45 Вт/(м² ˚С)

Коэффициент теплопередачи пола k_пол , , в таком случае будет равен

k_пол = .

Рассчитаем коэффициент теплопередачи для двери камеры, k_дв,,по формуле (2.44), если коэффициент теплоотдачи для внутренних поверхностей ограждений принимается ориентировочно a_ВН =25; толщина алюминиевого щита d₁=d₅=0,002 м; коэффициент теплопроводности алюминия l₁=l₅=240 ; толщина слоя асбестового картона d₄=d₂=0,086 м; коэффициент теплопроводности асбеста l₂=l₄=0,07 ; толщина минеральной ваты d₃=0,086 м; коэффициент теплопроводности минеральной ваты l₃=0,07 ; коэффициент теплоотдачи для наружных поверхностей ограждений a_Н = 9  - для наружного воздуха.

k_дв = .

Примем расчетную температуру наружного воздуха t_o =17 °C . Расчет тепла через ограждения удобно вести по форме таблице 7.

Таблица 7

Расчет потерь через ограждения

 Наименование ограждений       F_ог , м²         k_огр ,

t_с, °C

t_o , °C

t_с - t_o , °C

Qог , кВт
			зимой	среднегодовая	зимой	Среднегодовая	Зимой	среднегодовая	зимой	среднегодовая
1.Наружная боковая стена	50,05	0,45	59,2	59,2	-32	0,2	91,2	59	2054,1	1328,8
2.Торцовая стена со стороны коридора управления	39,6	0,45	59,2	59,2	20	20	39,2	39,2	698,5	698,5
3.Передняя торцовая стена	12,3	0,45	59,2	59,2	-32	0,2	91,2	59	504,8	326,6
4.Пол/потолок	65,52	0,225	59,2	59,2	0,2	0,2	59	59	869,8	869,8
5.Дверь	27,3	0,45	59,2	59,2	-32	0,2	91,2	59	1120,4	724,8
Общие потери тепла SQог =									5247,6	3948,5

По примечанию с.44 /1/ суммарные теплопотери через ограждения SQ_ог увеличивают в 1,5 раза, следовательно суммарные теплопотери через ограждения будут равны SQ_ог

SQ_ог=4,292·1,5=6,438 кВт

Удельный расход тепла на потери через ограждения высчитывается по формуле, q_огр ,

q_огр =  ;                                    (2.47)

Подставим данные и найдем удельный расход тепла, q_огр

q_огр = 214,6 .

2.7.6 Определение удельного расхода тепла на сушку

Удельный расход тепла на сушку можно вычислить по следующему выражению, q_суш ,

q_суш = (q_пр +q_исп + q_огр )с_{1 ,}                              (2.48)

где с₁ − коэффициент, учитывающий дополнительный расход тепла на началь- ный прогрев камер, транспортных средств, оборудования и др.;

q_пр − удельный расход тепла при начальном прогреве на 1кг испаряемой вла- ги, ;

q_исп − удельный расход тепла на испарение влаги, ;

q_огр − удельный расход тепла на потери через ограждения .

Найдем удельный расход тепла на сушку в зимние время года, q_суш

q_суш = ( 1125,7 +2941,95+214,6)∙1,2 =5138,7.

Найдем удельный расход тепла на сушку в летнее время года, q_суш

q_суш = ( 625,6+ 2763,8+214,6)∙1,2 =4324,8 .

.7.7 Определение расхода тепла на 1 м³ расчетного материала

Вычисление удельного расхода тепла на 1 м³ расчетного материала производится для среднегодовых условий по формуле, q_{суш 1м}³ ,  

q_{суш 1м}³ = q_суш m _1м³ ,                            (2.49)

где m_{1 м}³ − масса влаги, испаряемая из 1 м³ пиломатериалов, .

q_суш − удельный расход тепла на сушку можно вычислить по следующему выражению,.

Подставим известные величины и определим удельный расход тепла на 1 м³ расчетного материала, q_{суш 1м}³

q_{суш 1м}³ = 4324,8 ∙296=1280140,8

2.8 Выбор типа и расчет поверхности нагрева калорифера

.8.1 Выбор типа калорифера

Из всего многообразия серийно выпускаемых калориферов (основное название воздухонагреватель по ГОСТ 7201-80) для лесосушильной техники следует рекомендовать спирально-накатные (биметаллические). Это так, называемые компактные калориферы, которые могут довольно надежно работать в агрессивной среде лесосушильных камер.

До настоящего времени используются и чугунные ребристые трубы, недостатком которых является большое количество фланцевых соединений при сборке. Последние могут быть заменены на биметаллические трубы с наружным диаметром 56 мм. Из этих труб в заводских уровнях можно легко изготовить требуемый по тепловой мощности и живому сечению калорифер с минимальным количеством фланцевых соединений.

.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. Для камер периодического действия тепловую мощность калорифера определяют по формуле, Q_к , кВт

Q_к = (Q_пр + SQ_огр )с₂ ,                         (2.50)

где Q_исп − общий расход тепла на испарение влаги, кВт;

Q_ог − теплопотери через ограждения камеры, кВт;

с₂ - коэффициент неучтенного расхода тепла на сушку, с₂ = 1,2 .

Подставим все данные и найдем тепловую мощность калорифера, Q_к

Q_к = (539,837 + 6,438)∙1,2 =655,53 кВт.

2.8.3 Расчет поверхности нагрева калорифера

Схема калорифера из биметаллических труб

Рис. 4

Поверхность нагрева калорифера вычисляется по формуле, F_к, м²

F_к =  ;                                            (2.51)

где k - коэффициент теплопередачи калорифера, ;

Q_к − тепловая мощность калорифера, кВт;

t_Т - температура теплоносителя (вода), °C ;

t_с - температура нагреваемой среды в камере (воздух, перегретый пар), °C ;

с₃ - коэффициент запаса, учитывающий загрязнение поверхности калорифера.

Температуру среды вычисляли по формуле (2.46), t_с =59,2 °C. Температура и плотность теплоносителя зависят от его давления и принимаются по табл. 2.9, с. 47 /1/. Температура теплоносителя равна t_Т = 95 °C.

В формуле (2.51) неизвестен k. Для его определения в камерах с принудительной циркуляцией надо знать скорость агента сушки через калорифер v_к, которую можно подсчитать если известно живое сечение калорифера F_ж.с.ч .

Установим живое сечение калориферов, F_ж.с.к , м² , по следующей формуле

F_ж.с.к.= F_кан∙(1 - К_f),                                        (2.52)

где F_кан − Площадь сечения канала, перпендикулярная потоку воздуха, в котором размещены трубы калорифера, м²;

К_f - коэффициент проекции труб на площадь, перпендикулярную потоку.

Коэффициент проекции зависит от шага s размещения труб и при величине шага 100 мм равен 0,350.

Примем ширину B_кан и длину канала L_кан соответственно 1,2 и 6,5 м. Рассчитаем площадь сечения канала F_кан , м²

F_кан = 1,2×6,5= 7,8 м².

По формуле (2.52) найдем живое сечение калориферов, м²

F_{ж.с.к.пл}=7,8∙(1 - 0,466) = 4,2 м².

Зная площадь живого сечения можно определить скорость циркуляции агента сушки через калорифер v_к1 ,  , по формуле

v_{к 1} =  ,                                                             (2.53)

где V_ц − объем циркулирующего агента сушки, ;

F_{ж.с.к.пл.} − живое сечение биметаллических калориферов , м² .

Подставим все значения и найдем скорость циркуляции агента сушки через калорифер, v_к1

v_к1 = .

Коэффициент теплопередачи калорифера k определяется по по табл.2.11, с.53/1/, по скорости циркулирующего агента сушки через калорифер v_{к1 ,}, k=30 . Определив все необходимые значения из формулы (2,51) найдем площадь нагрева калориферов

F_к=732,44 м².

Определим требуемое количество труб n_тр по формуле

n_тр=.                                             (2.54)

где f_тр - поверхность нагрева одного калорифера, м² .

Рассчитаем поверхность нагрева одного калорифера, f_тр м²,по формуле

f_тр = L _тр∙S_тр,                               (2.55)

где L_тр - длина трубки калорифера, м;

S_тр - площадь нагрева 1 м биметаллической трубы диаметром 56 мм, равная 1,3 м²,

Определим поверхность нагрева одного калорифера, f_тр м².

f_тр = 2,9∙1,3 = 3,77 м²

Вычислив все неизвестные значения определим требуемое количество труб n_тр по формуле (2.54)

n_тр== 194 труб.

Проверим достаточность площади нагрева , рассчитав F_к^1ряд однорядное калорифера установленного как показано на рис.4 по формуле

F_к^1ряд==124,38 м²

где 1200- ширина канала;

- число секции;

,95 -длина одной трубки;

,3 - площадь нагрева трубки длиной в 1 м.

Тогда число рядов составит =5,9 штук.

Таким образом устанавливаем два калорифера с числом рядов равным шести.

.9 Определение расхода воды

.9.1 Количество циркулирующей воды на камеру

Определяется для зимних условий для камер периодического действии:

а) в период прогрева

                                     (2.73)

где С_в = 4,19 кДж/кг°С - теплоемкость воды; t_пр - температура воды в прямой магистрали, °С; t_обр - температура воды в обратной магистрали, °С; с₂ коэффициент неучтенных потерь тепла.

Обычно разница температур не должна превышать величину 10-15°С.

б) в период сушки:

                           (2.74 )

Получаем соответствующие значения расхода воды

а) в период прогрева:

P_{кам. пр}==56322,39 кг/ч

б) в период сушки:

P_{кам.суш}==12796,69 кг/ч

.9.6 Количество циркулирующей воды на цех, кг/ч

Максимальное количество циркулирующей воды в зимних условиях на сушильный цех, состоящий из камер периодического действия

                          (2.74)

где n_кам.пр- число камер, в которых одновременно идет прогрев материала (принимается равным 1/6 от общего числа камер и не менее одной при любом малом числе камер); n_{кам.суш} - остальные камеры цеха, в которых идет процесс сушки.

P_цех= 56322,39 + 12796,69 = 69119,08 кг/ч

.10 Определение диаметров водопроводов

Прежде, чем приступить к расчету диаметров водопроводов горячей воды, необходимо составить схему теплоснабжения, которая состоит из следующих элементов:

прямая магистраль от котельной к коллектору камер (d_{пр. маг}) (на прямой магистрали показать сетевой насос с ручными запорными вентилями до и после насоса);

прямой коллектор (d_{пр. кол}) с отводами к калориферам камер (d_{пр. кам}) (на прямых отводах к калориферам показать трехходовые клапаны, за ними перекачивающие насосы на каждую камеру с ручными запорными вентилями);

обратный коллектор (d_{обр. кол}) с отводами от калориферов камер (d_{обр. отв}) (соединить обратный отвод от калориферов с трехходовым клапаном; перед соединением отвода от калориферов с обратным коллектором показать место установки обратного клапана);

обратная магистраль от коллектора к котельной.

Завершается разработка схемы теплоснабжения камер созданием малого круга циркуляции горячей воды. Это необходимо для постоянной циркуляции воды в котле в случае, когда во всех камерах перекрывается подача горячей воды в калориферы. Это может быть осуществлено соединением прямого и обратного коллекторов трубой с обратным клапаном, пропускающим воду только в одном направлении из прямого в обратный коллектор.

Выше описана, так называемая, качественная система регулирования, как наиболее эффективная для современных сушильных камер.

При использовании водяного теплоснабжения диаметры прямых и обратных элементов системы одинаковы.

. диаметр прямой магистрали от котельной к коллектору, м

                              (2.75)

где P_цеха- количество циркулирующей воды на цех, кг/ч; р_в - плотность воды кг/м³ (выбирается в зависимости от давления воды в водопроводе, таблица 2.9); v_в - скорость воды, м/с (принимается от 1,5 до 2 м/с).

Скорость воды принимаем равной 2 м/с.

d_{пр. маг}= d_{обр. маг}= 1,27  = 0,11 м

2. диаметр отвода к калориферам камеры, м

                                 (2.76)

где количество циркулирующей воды на камеру в период прогрева для зимних условий, кг/ч; v_в - скорость воды в отводах, м/с (принимается от 1,0 по 1.5 м/с).

Cкорость воды в отводах принимаем равной 1,5 м/с

d_{пр. кам}= d_{обр. кам}= 1,27  = 0,1 м

. диаметр коллектора (прямого и обратного), м

                                     (2.77)

где n - количество камер в цехе; d_{пр. кам} - диаметр отвода на камеру.

d_кол.пр= d_{кол.обр} = 2×(0,1)²= 0,14 м

. диаметр труб к форсункам распыления холодной воды для увлажнения воздуха в камере.

Диаметр труб системы водяного увлажнения зависит от давления воды и вместимости камер и равен от 15 от 25 мм. Количество форсунок от 4 до 8 шт. в зависимости от количества штабелей в плоскости перпендикулярной потоку воздуха (4-один штабель, 8-два штабеля). Принимаем количество форсунок равное восьми.

. Определение производительности сетевого насоса, м³/ч,

V_с.н.== 72,15 м³/ч

. Определение производительности перекачивающего насоса на камеру, м³/ч,

V_п.н.==58,79 м³/ч

. Диаметры запорных вентилей, трехходовых клапанов выбираются по диаметрам условного прохода соответствующих труб.

.12 Определение тепловой мощности водогрейного котла и расхода топлива

.12.1 Тепловая мощность водогрейного котла, кВт,

где ΣQ_к - суммарная тепловая мощность калориферов камер, кВт; k_c -коэффициент спроса тепловой мощности (принимаем равным 0,5).

Если камеры одинаковой вместимости, то

где Q_к - тепловая мощность калориферов одной камеры, кВт; n - количество камер в цехе.

Q_кот= 655,53×2×0,5 =655,63 кВт

2.12.2 Расход топлива (вторичного сырья лесопиления или деревообработки), кг/ч

Q_н^р - низшая, расчетная теплота сгорания топлива, кДж/кг; η_к - к.п.д. котла (принимаем равным 0,85).

где W₀- топливная влажность или относительная влажность топлива, %:

При известной влажности, принятой в деревообработке W, %,

W = =65%

W₀==39,4 %

Q_н^р=18440 - 209×39,4= 10205,4 кДж/кг

В = =289,09 кг/ч

Требуемый объем топлива, м³/ч,

В свою очередь, при влажности топлива более 30%,

где p_w и p_б - соответственно, плотности при данной влажности и базисная плотность топлива кг/м³.

p_w= 400(1+0,65) =660 кг/м³

V= =0,4 м³/ч

Средний годовой объем топлива м ³/год

где 8040 - годовой фонд рабочего времени камер, ч.

V_год=0,4×8040 = 3216 м ³/год

3. АЭРОДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ КАМЕРЫ

Лесосушильная камера TROCKENANLAGE VF 651/4DS проектируется и строится с принудительной циркуляцией агента сушки, осуществляемой осевыми реверсивными вентиляторами.

Конечной целью аэродинамического расчета является выбор типа и номера вентилятора, а также определение теоретической мощности вентилятора и установленной мощности электродвигателя вентиляторной установки.

.1 Методика расчета потребного напора вентилятора

Полный напор вентилятора определяется по формуле, Н_В , Па

Н_В = h_ст + h_д ;                                      (3.1)

где h_ст - статический напор, Па ;

h_д - динамический напор, Па .

.2 Последовательность аэродинамического расчета

Аэродинамический расчет лесосушильных камер выполняют в следующей последовательности:

1.     Составление схемы циркуляции агента сушки в камере, аэродинамической схемы камеры.

2.           Подсчет суммарного сопротивления на всех участках движения агента сушки.

. Подбор типа и номера вентилятора по соответствующей характеристике.

. Определяется теоретическая мощность вентилятора, мощность электродвигателя для привода вентилятора.

.2.1 Составление аэродинамической схемы камеры

Таблица 8

Участки циркуляции агента сушки в камере

Номер участка	Наименование участка
1	Вентилятор
2	Верхний циркуляционный канал
3,6,22,24	Поворот под углом 90°
4	Ребристый калорифер
5,23	Боковые каналы
6,22	Поворот под углом ~98-100°
7,10,13,16,19	Вход в штабель (внезапное сужение)
8,11,14,17,20	Штабель
9,12,15,18,21	Выход из штабеля (внезапное расширение)

.2.2 Определение скорости циркуляции агента сушки на каждом участке

Для определения сопротивления каждого участка подсчитывается скорость циркуляции агента сушки на каждом участке v_i, м/с, по формуле

v_i=,   (3.2)

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

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

Объем циркулирующего агента сушки V_ц=27 м³/с из пункта 2.5.1. Рассчитаем площадь для прохода агента сушки f_i, м² , для каждого участка.

Участок 1. Вентилятор.

f₁= n_в,       (3.3)

где D_B− диаметр ротора вентилятора, м;

n_в − число вентиляторов в камере.

Диаметр ротора вентилятора принимаем D_B=1 м, число вентиляторов в камере n_в=4. Подставим эти данные в формулу и определим площадь поперечного сечения канала в плоскости вентилятора f₁

f₁ =  = 3,14 м².

Участок 2. Верхний циркуляционный канал.

Площадь поперечного сечения участка 2 в данном случае f₂ , м², определиться по формуле

f₂=Н₁∙L,                                            (3.3)

f₂ = 1,3∙7 = 9,1 м².

Участок 3,6,22,24. Поворот под углом 90°

Принимается сечение канала до и после поворота. Рекомендуется принимать меньшее из сечений, т.е. на участке 4.

f_3,6,22,24 =1.2×7=8,4 м².

Участок 4. Калориферы

f₄ = F_ж.с.к                                      (3.4)

f₄ = 4,2 м².

Участок 5,23. Боковые каналы.

Боковые каналы имеют переменное сечение, т. е форму клина и определяется по выражению

f₅ =f₂₃=b_ср∙ L,                                      (3.5)

где b_ср −средняя ширина канала, м −внутренний размер камеры по длине, м.

F_ж.с.к f₅ =f₂₃=1,2∙7=8,4 м².

Участок 7,10,13,16,19. Вход в штабель (внезапное сужение).

Площадь сечения участка 7 равна площади живого сечения штабеля, F_{ж. сеч. шт} , м², которая ранее определялась по формуле (2.15)

f₇ = f₁₀ = f₁₃ = f₁₆ = f₁₉ = F_{ж. сеч. шт} =10,8 м².

Участок 8,11,14,17,20. Штабель.

Площадь сечения участка 8,12 равна площади живого сечения штабеля, F_{ж. сеч. шт} , м²,

f₈ = f₁₁ = f₁₄ = f₁₇ = f₂₀ = F_{ж. сеч. шт} =10,8 м².

Участок 9,12,15,18,21. Выход из штабеля (внезапное расширение).

Площадь сечения участка 9 равна площади живого сечения штабеля, F_{ж. сеч. шт} , м²,

f₉ = f₁₂ = f₁₅ = f₁₈ = f₂₁ =F_{ж. сеч. шт} =10,8 м².

Определив площадь поперечного сечения канала на каждом участке, по формуле (3.2) найдем скорость циркуляции агента сушки на каждом участке v_i, м/с, а результаты расчетов сведем в таблицу 9.

Таблица 9

Расчет скорости циркуляции агента сушки на каждом участке

Номер участка	Площадь сечения, fi , м2	Скорость агента сушки, vi, м/с
1	3,14	8,6
2	9,1	2,9
3,6,22,24	8,4	3,2
4	4,2	6,4
5,23	8,4	3,2
7,10,13,16,19	10,8	2,5
8,11,14,17,20	10,8	2,5
9,12,15,18,21	10,8	2,5

.2.3 Определение сопротивлений движения агента сушки на каждом участке

Сопротивление на участке 1 движения агента Dh₁ , Па, определяется по формуле

Dh₁ = ,                                          (3.6)

где r − средняя плотность агента сушки на входе в штабель и выходе из штабеля (см. п. 2.4 с. 26 и п. 2.5.3 с 28), кг/м³;

r== =0.803

v_вх − скорость агента сушки на участке , м/с;

z_вх - коэффициент местных потерь.

Коэффициент местных потерь перегородок, в которых монтируются вентиляторы принимают z_габ=0,8 с.74/1/, v_вх , см табл. 9, с. … пояснительной записки. Подставим все известные величины и найдем сопротивление на каждом участке движения агента Dh , Па.

Участок 1. Вентилятор.

Dh₁ = Па.

Участок 2. Верхний циркуляционный канал.

Dh₂ =  ,                                                      (3.7)

где ρ− плотность воздуха, кг/м³;

v₂− скорость агента сушки на участке ,м/с;

ξ - коэффициент трения о стенки канала;

l − длина участка, м;

u− периметр канала, м;

f− площадь поперечного сечения канала, м².

Скорость агента сушки в канале равна v₂=2,9 м/с (см. табл. 9), коэффициент трения о стенки канала принимаем ξ=0,03 (металлические каналы), длина участка l = 6,4м, а периметр u канала при длине канала L=7 м и высоте канала Н=1,3 м равен 16,6 м. Найдем сопротивление воздуха на участке 2.

Dh₂ =  Па.

Участок 3,6,22,24. Поворот под углом 90°

Dh_3,6,22,24 =.2

По табл.3.7 /1/ при R/d = 1.2/1.7 = 0,7 z_пов= 0,5

Dh_3,6,22,24 == 8,2 Па

Участок 4.Калориферы.

ρv_к = 0,8∙6,4 = 5,1 Па

По табл.3,12 /1/ находим Dh₄= 44,4 Па.

Участок 5,23. Боковые каналы.

Определим сопротивление на участке 5, 23 сопротивление воздуха, Dh_5,23, по формуле (3.7). Скорость агента сушки в канале равна v_5,23 = 3,2 м/с, коэффициент трения о стенки канала принимаем ξ=0,028, а периметр канала ранее посчитан , u=16,4 м. Найдем сопротивление воздуха на участке 5, 23

Dh_5,23 =  Па.

Участок 7,10,13,16,19. Вход в штабель (внезапное сужение).

Сопротивление на участке 7 , Dh₇, Па, определяется по выражению

Dh_{7,10,13,16,19} = ,                                         (3.10)

где r − плотность агента сушки, кг/м³;

v − скорость агента сушки перед штабелем, м/с;

z_ш- коэффициент внезапного сужения.

Коэффициент для внезапного сужения определяется по табл.3.8, с. 74, /1/

z_ш = 0,18. Скорость агента сушки перед штабелем, v=2,5 м/с (ранее посчитано в табл. 9, с.57).

Dh_{7,10,13,16,19} = 2,25 Па .

Участок 8,11,14,17,20. Штабель.

По табл. 3.10. с. 74/1/ для толщины прокладок S = 25 мм и толщины досок 25 мм значение коэффициента для ширины штабеля z_ш = 7,67

Dh_{8,11,14,17,20} = Па.

Участок 9,12,15,18,21.Выход из штабеля (внезапное расширение)

Определим по формуле 3.10. z_ш = 0,25 по табл. 3.9, с. 74 /1/.

Dh_{9,12,15,18,21} = Па.

Определив сопротивление на каждом участке, определим статический напор h_ст, Па, который равен сумме сопротивлений на каждом участке, а т. к. система замкнута, то статический напор является полным напором вентилятора Н_в= h_ст

h_ст = 23,7+0,29+8,2+44,4+0,269+2,25+38,35+3,125 =120,584 Па.

.2.4 Выбор типа вентилятора

В камере TROCKENANLAGE VF 651/4DS устанавливаем:

) 4 реверсивных осевых вентиляторов с частотой вращения ротора вентилятора n_в = 950 мин^-1 и диаметром ротора вентилятора D_в = 1 м

Производительности, которую можно определить по формуле, V_В, м³/с,

V_В = ,                                                       (3.11)

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

n − количество вентиляторов в камере.

V_В =  м³/с.

Определим характерный напор вентилятора, H_хар, Па, по формуле

H_хар = H_В ;                                               (3.12)

где H_В - полный напор вентилятора, Па ;

r_ст - плотность воздуха при температуре t = 20 °С и относительной влажности j = 0,5;

r − плотность агента сушки, кг/м³.

Плотность воздуха при температуре t = 20 °С и относительной влажности j = 0,5, равная r_ст = 1,2 кг/м³ ;плотность агента сушки, равная 0,8 кг/м³.

Подставим все данные и найдем характерный напор вентилятора, H_хар, Па

H_хар = 120,584  180,88 Па.

При выборе вентиляторов по безразмерным характеристикам определяется безразмерная производительность V и безразмерный напор H

V=;                                                               (3.13)

H,                                                           (3.14)

где V_В − производительность вентилятора, м³/с;

H_хар− характерный напор вентилятора, Па;_в − диаметр ротора вентилятора, м;_в − частота вращения ротора вентилятора, мин^-1.

V=,

H=

Используя полученные безразмерные характеристики по рис. 3.10, с. 89/1/ выбираем осевой реверсивный вентилятор У12, №10, h=0,5.

) 5 реверсивных вентилятора с частотой вращения ротора вентилятора n_в = 950 мин^-1 и диаметром ротора вентилятора D_в = 1 м

V_В =  м³/с.

H_хар = 120,584  180,88 Па=,

H=

Используя полученные безразмерные характеристики по рис. 3.10, с. 89/1/ выбираем осевой реверсивный вентилятор У12, №10, h=0,52.

) 4 реверсивных вентиляторов с частотой вращения ротора вентилятора n_в = 1450 мин^-1 и диаметром ротора вентилятора D_в = 1 м

V_В =  м³/с.

H_хар = 120,584  180,88 Па=,

H=

Используя полученные безразмерные характеристики по рис. 3.10, с. 89/1/ выбираем осевой реверсивный вентилятор У12, №10, h=0,48.

) 4 реверсивных вентиляторов с частотой вращения ротора вентилятора n_в = 1450 мин^-1 и диаметром ротора вентилятора D_в = 0,8 м

V_В =  м³/с.

H_хар = 120,584  180,88 Па=,

H=

Используя полученные безразмерные характеристики по рис. 3.10, с. 89/1/ выбираем осевой реверсивный вентилятор У12, №10, h=0,55.

Судя по результатам четырех расчетов, принимаем 4 реверсивных вентиляторов типаУ12, №10, с частотой вращения ротора вентилятора n_в = 1450 мин^-1 и диаметром ротора вентилятора D_в = 0,8 м .

3.2.5 Определение мощности и выбор электродвигателя

Максимальная теоретическая мощность вентилятора N_В , кВт, определяется по формуле

N_В =  ,                                                    (3.15)

где V_В - производительность вентилятора, м³/с;

H_хар− характерный напор вентилятора, Па;

h − коэффициент полезного действия вентилятора, % .

Подставим значения и найдем максимальную теоретическую мощность вентилятора N_В , кВт

N_В = 2,2 кВт.

Мощность электродвигателя для привода вентилятора N_уст , кВт , вычисляется по формуле

N_уст = ;                                          (3.16)

где К_з - коэффициент запаса мощности на пусковой момент;

К_t - коэффициент запаса, учитывающий влияние температуры среды, где расположен вентилятор;

h_п - коэффициент полезного действия передачи.

Коэффициент запаса мощности на пусковой момент, определяется по табл.3.15, с. 90 /1/, К_з = 1,05; коэффициент запаса, учитывающий влияние температуры среды, где расположен вентилятор, определяется по табл. 3.16, с. 91, /1/, К_t = 1,1 коэффициент полезного действия передачи, h_п =0,90.

По формуле (3.16) найдем мощность электродвигателя для привода вентилятора N_уст , кВт

N_уст = 2,849 кВт.

Подбор электродвигателя к вентилятору осуществляется по табл. 3.17, с. 91, /1/. Принимаем электродвигатель 4А90L4У3 с мощностью N = 3 кВт, частотой вращения ротора 1450 мин^-1 и массой 20 кг.

4.          
ПЛАНИРОВКА СУШИЛЬНОГО ЦЕХА

Задачей планировки является рациональное взаимное размещение всех помещений сушильного цеха: камер, коридоров управления, траверсных коридоров, площадок для формирования и разгрузки штабелей, складов сухих и сырых пиломатериалов, бытовые помещения.

Прежде чем приступить к планировке помещений сушильного цеха, необходимо подсчитать площади этих помещений.

Примерное процентное соотношение площадей сушильного цеха приведены в табл.5-20, с.195, /5/. Зная количество камер и их габаритные размеры определим численные значения площадей помещений цеха и занесем данные в таблицу 10.

Проектируемый сушильный цех должен состоять из 2 камер периодического действия типа TROCKENANLAGE VF 651/4DS . Так же цех состоит из коридора управления и траверсного коридора, оборудованного электрофицированной траверсной тележкой типа ЭТ2 - 6.5, склада сухих пиломатериалов, погрузочной площадки, оборудованной подъемником Л - 6.5 - 15, буферного склада сырых материалов.

Таблица

Примерное соотношение площадей помещений сушильного цеха

Наименование помещений	Данные от общей площади, %	Площадь помещений, м2
Камеры	25.00
Траверсные коридоры	23.00
Погрузочные помещения со складом сырого материала	16.00
Склад сухих пиломатериалов	25.00
Коридор управления	3.50
Вспомогательные помещения	3.50
Бытовые помещения	4.00
Общая площадь	100.00

4.1 Механизация работ по формированию штабелей и их транспортированию

Сырой материал в камеру поступает на вагонетке по рельсовым путям. Сырые пиломатериалы транспортируются к сушильному цеху автопогрузчиком, который укладывает транспортный пакет на вагонетку и проталкивает ее в цех. Дальше происходит формирование сушильных штабелей. Сушильные штабеля формируются вручную, так как исключается при этом возможность излома или смятия, сдвига или даже выпадения прокладок, несовпадения вертикальности рядов прокладок, устраняется лишняя утечка воздуха через зазоры, образованные брусками между пакетами. Штабель формируется на треках с помощью подъемника Л - 6.5 - 15, позволяющий, вследствие периодического опускания сформированной части штабеля в шахту, поддерживать укладку пиломатериалов на удобном уровне.

Перед сушильными камерами, а также складами штабелей высушенных и сырых пиломатериалов устраивается траверсный путь. Вдоль него по четырем рельсам передвигается электрофицированная траверсная тележка типа ЭТ2 - 6.5, снабженная механизмом передвижения и лебедкой с тросами и блоками для перемещения штабелей в камеру, из камеры и на склады сухих пиломатериалов. Высушенные пиломатериалы из камеры охлаждают и затем разбирают на подъемнике, и пиломатериалы по рельсовому пути на транспортных вагонетках вывозят из цеха. Там готовые пиломатериалы погружают на автопогрузчик и отправляют в производственный цех.

Следует отметить, что сухие пиломатериалы после сушки необходимо выдерживать в помещении примерно 4 … 7 суток.

Далее представим краткую характеристику транспортного оборудования сушильного цеха.

Погрузочный лифт Л-6.5-15.

Универсальный механизм для погрузки сушильных штабелей. При этом погружаемый штабель постепенно опускается ниже уровня пола погрузочной площадки по мере увеличения его высоты, чтобы уровень укладки досок был оптимальным, что резко повышает производительность труда

Таблица 11

Техническая характеристика Л-6.5-15

Показатели	Значения
Грузоподъемность, т	15,0
Размер платформы, м	6,2 ´ 2,2
Ход платформы, м	2,6
Скорость подъема и опускания платформы, м/с	0,15
Мощность электродвигателя, кВт	10,0

Траверсная тележка ЭТ2-6.5.

Траверсные тележки выполняют основные транспортные операции в лесосушильном цехе. Она снабжена механизмом передвижения и лебедкой с тросами и блоками для перемещения штабелей.

Таблица 12

Техническая характеристика траверсной тележки ЭТ2-6.5

Показатели	Значения
Грузоподъемность, т	15,0
Габаритные размеры штабеля, м	6,6 ´ 3,0 ´ 1,9
Колея рельсового пути, м	1,0
Длина тележки, м	6,5
Высота тележки, м	215,0
Скорость движения тележки, м/с	0,36
Мощность электродвигателя, кВт	5,0
Питание электродвигателей	Кабель подвесной

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Лесосушильная камера TROCKENANLAGE VF 651/4DS относится к числу наиболее рациональных современных конструкций, по режиму работы она является универсальной, поскольку система воздухообменных каналов и тепловая мощность калориферов позволяет применять любые режимы.

Наличие аппаратуры и автоматического и дистанционного контроля управления процессом сушки значительно облегчает обслуживание камеры. Боковые циркуляционные каналы снабжены экранами, что дает возможность выравнивания скорости агента сушки по высоте штабеля, аэродинамика камеры обеспечивает интенсивную, равномерную и качественную сушку пиломатериалов. Установка является высокопроизводительной и сравнительно небольшой энергоемкости.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1.         Акишенков С.И., Корнеев В.И. Проектирование лесосушильных камер и цехов: Учебное пособие. СПб.: ЛТА. 2008. 96 с.

2.         Богданов Е.С. , Козлов В.А. , Пейч Н.Н. Справочник по сушке древесины. М.: Лесная промышленность, 1981. 192 с.

.          Кобликова А.Г. Вопросы планировки сушильных цехов: Лекция. Л.: ЛТА. 1968. 32 с.

.          Кречетов И.В. Сушка и защита древесины. М.: Лесная промышленность, 1987. 328 с.

.          Серговский П.С., Расев А.И. Гидротермическая обработка и консервирование древесины: Учебник для вузов. 4-е издание, перераб. и доп. М.: Лесная промышленность, 1987. 360 с.

.          Руководящие технические материалы по технологии камерной сушки древесины. ЦНИИМОД. Архангельск. 1985. 144 с.

.          Харитонов В.М. , Акишенков С.И. , Корнеев В.И. Гидротермическая обработка и консервирование древесины: Методические указания по оформлению курсовых и дипломных проектов для студ. спец. 2602. Л.: ЛТА. 1989. 40 с.

.          Шубин Г.С. Проектирование установок для гидротермической обработки древесины. М.: Лесная промышленность. 1983. 272 с.