Проект цеха сушки пиломатериалов на базе камер ЛСК-50Ф
Министерство
образования и науки РФ
ФГ БОУ ВПО
«Сибирский государственный технологический университет»
Факультет:
Механической технологии древесины
Кафедра:
Теплотехники
Проект цеха сушки пиломатериалов на
базе камер ЛСК-50Ф
Пояснительная записка (ТТ.000000.043.КП)
Руководитель
А.А. Орлов
Разработал
Студент гр.
2602с А.В. Буракова
Красноярск 2013г.
Реферат
В данном курсовом проекте произведен расчет сушильной камеры ЛСК-50Ф.
Выполнены расчеты: технологический, тепловой, аэродинамический. Подобрано
и рассмотрено необходимое оборудование.
Введение
Древесина является важным и ценным производственным сырьем. Трудно
назвать какую-либо отрасль промышленности или строительства, где не
использовалась бы древесина в виде пиломатериалов, фанеры, древесных плит и
прочего материала.
Однако древесина отличается серьезным недостатком - повышенной
влажностью. Растущее дерево, как и всякий живой организм, содержит в себе
большое количество влаги. В срубленном дереве влага играет отрицательную роль,
ухудшая технические свойства древесного материала. Влажная древесина подвержена
загниванию, вызванному разными грибками, разрушающими ее структуру.
Сушка древесины представляет собой обязательное и очень важное звено в
технологическом процессе механической обработки древесины.
В данной курсовой работе был выполнен проект сушильного цеха на базе
камер периодического действия СЛК - 50Ф, так как требуются не высокие объемы
высушиваемых пиломатериалов, позволяют производить качественную сушку
пиломатериалов до заданной влажности.
1. Описание конструкции и принцип работы лесосушильной камеры
Камера ЛСК - 50Ф имеет сборно-металлическую конструкцию и представляет
собой лесосушильную установку с поперечной и вертикальной циркуляцией
сушильного агента.
Циркуляция сушильного агента осуществляется осевыми реверсивными
вентиляторами, размещенными на верхнем рециркуляционном канале камеры.
Крепление двигателей выполнено непосредственно к обечайке вентиляторов.
Электропривод вентиляторов имеет тропическое исполнение и может
эксплуатироваться при температуре до 800С. Мощность электродвигателей - до
4кВт, частота вращения - 1500 мин-1.
Теплоснабжение камеры осуществляется посредством компактных
биметаллических калориферов.
Для создания и поддержания в камере необходимой относительной влажности
воздуха используется система увлажнения. Данная система состоит из нержавеющих
труб с латунными форсунками.
Таблица 1.1 - Техническая характеристика камеры ЛСК - 50Ф
|
Габаритные размеры камеры,
мм
|
7900
× 5300 × 5900
|
|
Вместимость камеры в усл.
м3
|
48,6
|
|
Способ загрузки
|
автопогрузчик
|
|
Габаритные размеры штабеля,
мм
|
6200
× 1200 × 1200
|
|
Количество загружаемых
штабелей, шт
|
12
|
|
Теплоноситель: - тип -
температура, 0С
|
горячая вода 90 - 105
|
|
Калорифер: - тип - марка -
количество, шт
|
биметаллический КСк3-11 3
|
|
Вентилятор: - тип - номер
вентилятора - количество вентиляторов в камере, шт - частота вращения
вентилятора, мин-1
|
осевой, реверсивный 8 4
1500
|
|
Установленая мощность
электродвигателей, кВт: - вентиляторов - общая
|
16 19
|
|
Скорость циркуляции
сушильного агента через штабель
|
2
|
|
Годовая производительность
камеры на мягком режиме, усл. м3
|
2845
|
2. Технологический расчет камер и цеха
2.1 Пересчёт объёма фактического пиломатериала в объём условного
материала
Объём
высушенного или подлежащего сушке пиломатериала заданной спецификации
пересчитывается в объём условного материала 
, 
по формуле:
, (2.1)
Где
- объём высушенных или подлежащих сушке пиломатериала
заданной спецификации,
, 
2500, 
3500, 
3500м3 по
заданной спецификации пиломатериалов;
-
коэффициент пересчёта.
Определение
коэффициента пересчёта , по формуле:
, (2.2)
где 
- коэффициент продолжительности оборота камеры;
-
коэффициент вместимости камеры.
Коэффициент
вместимости камеры,определяется по формуле:
, (2.3)
Где
- коэффициент объёмного заполнения штабеля условным
материалом;
-
коэффициент объёмного заполнения штабеля фактическим материалом.
Коэффициенты
иопределяются
по формуле:
, (2.4)
Где
- коэффициент заполнения штабеля по высоте, 
= 0,9 - таблица 1.1[1] для обрезного пиломатериала,
уложенного без шпаций;
-
коэффициент заполнения штабеля по ширине;
-
коэффициент заполнения штабеля по длине, =1,0 -
при кладки в штабель материала одинаковой длинны,=0,85 -
с.13[1] - для условного материала.
Определение
коэффициента заполнения штабеля по высоте по
формуле:
, (2.5)
где S -
номинальная толщина высушиваемого материала, мм, 
32; 
40; 
25 мм -
по заданной спецификации пиломатериалов;
Sпр - толщина
прокладок, мм, 
= 25 мм - с.12[1] - для условного материала, = 25 мм - с.12[1] - для штабеля высотой 1,2 м.
Определение
объёмной усушки 
, %:
, (2.6)
Где
- коэффициент объёмной усушки, 
- таблица 1.2[1] для лиственницы,
- таблица 1.2[1] для бука,
- таблица 1.2[1] для пихты;
-
влажность, для которой установлены номинальные размеры по толщине и ширине
пиломатериалов, %, =20 % - с.14[1] для пиломатериалов товарного
назначения и экспортных;
-
конечная влажность высушенных пиломатериалов, %, =8 % - c.132[2]
для второй категории качества сушки пиломатериалов,=12 % - 6[1] для условного материала.
Таблица
2.1 - Определение коэффициентов объёмного заполнения штабеля фактическими
пиломатериалами и условным материалом
|
Порода, вид и размеры
пиломатериалов, мм
|
   ,%,%,% 
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 Лиственница, обр.
пиломат. 0,560,90,810,522086,240,8441,16
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 Бук, обр. пиломат.  0,620,90,890,472085,641,0330,97
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 Пихта, обр. пиломат.  0,50,90,970,392084,680,9161,09
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 Сосна, обр. пиломат.  (усл. мат)0,620,90,890,4420123,521,055-
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Определение
коэффициента продолжительности оборота камеры по
формуле:
,
(2.7)
Где
- продолжительность оборота камеры при сушке
фактического материала данного размера и породы, суток;
-
продолжительность оборота камеры при сушке условного материала, суток.
Продолжительность
оборота камеры при сушке фактического или
условного материала, суток, для камер периодического действия:
, (2.8)
, (2.9)
Где
- продолжительность сушки фактического или условного
материала, суток.
Определение
продолжительности сушки пиломатериалов (в часах), включая начальный прогрев и
влаготеплообработку в воздушной камере с реверсивной циркуляцией при
низкотемпературном процессе , ч:
, (2.10)
где
τисх - исходная продолжительность собственно сушки п/м
заданной породы и размеров нормальным режимом от начальной влажности 60% до
конечной 12% в камерах с реверсивной циркуляцией средней интенсивности,ч, 
= 113 ч - таблица 1.5[1] для нормального режима при
сушке пиломатериала толщиной 32 мм и шириной 200 мм, 
= 159 ч - таблица 1.5[1] для нормального режима при
сушке пиломатериала толщиной 40 мм и шириной 150 мм, 
= 55 ч - таблица 1.5[1] для нормального режима при
сушке пиломатериала толщиной 25 мм и шириной 200 мм, 
= 88 ч - таблица 1.4[1] для нормального режима при
сушке пиломатериала толщиной 40 мм шириной 150 мм;
Ар
Ац Ав Ак Ад - коэффициенты, учитывающие категорию режимов сушки Ар;
интенсивность циркуляции Ац; начальную и конечную влажность Ав; качество сушки
Ак, длину материала Ад, 
=
=
=1,7 с.17[1] для мягкого режима,
=0,95- таблица 1.5[1] для лиственницы,
=0,98- таблица 1.5[1] для бука,
=0,81- таблица 1.5[1] для пихты,
=0,78 - таблица 1.5[1] для условного материала, 
=
=
=1,15 - с.20[1] для пиломатериалов второй категории
качества, 
1,35, 
1,30, 
1,25 - таблица 1.6[1], 
1,0 -
с.10[1].
Результаты по определению продолжительности сушки сведены в таблицу 2.2.
Таблица 2.2 - Определение продолжительности сушки пиломатериалов
|
Порода, сечение
пиломатериалов, мм
|
Влажность
|
Категория качества сушки
|
Категория режима
|
τисх
|
Коэффициенты
|
τсуш, ч
|
сут
|
|
|
WН
|
WК
|
|
|
|
Ар
|
Ад
|
Ак
|
Ав
|
Ац
|
|
|
|
|
1 Лиственница, обр.  70
|
8
|
II
|
М
|
113
|
1,7
|
1,0
|
1,15
|
1,35
|
0,95
|
283,32
|
11,91
|
1,79
|
|
|
2 Бук, обр.  65
|
8
|
II
|
М
|
159
|
1,7
|
1,0
|
1,15
|
1,30
|
0,98
|
396,02
|
16,60
|
2,51
|
|
|
3 Пихта, обр.  60
|
8
|
II
|
М
|
55
|
1,7
|
1,0
|
1,15
|
1,25
|
0,81
|
108,87
|
4,64
|
0,70
|
|
|
4 Сосна, обр.  (усл.матер.)6012IIМ881,71,01,151,000,91156,566,62-
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Общий
объём условного материала 
, :
=У1+У2+У3, (2.11)
Результаты пересчёта объёма фактических пиломатериалов в объём условного
материала сведены в таблицу 2.3.
Таблица 2.3 - Пересчёт объёма фактических пиломатериалов в объём
условного материала
|
Порода, вид и сечение
пиломатериалов, мм
|
Заданный объём сушки Ф, Коэффициент вместимости камеры Коэффициент оборота камеры Коэффициент пересчёта  Объём
в условном материале  ,
|
|
|
|
|
|
1 Лиственница, обр. 25001,161,792,0765190
|
|
|
|
|
|
|
2 Бук, обр. 35000,972,512,4358522
|
|
|
|
|
|
|
3 Пихта, обр. 35001,090,700,7632670
|
|
|
|
|
|
|
Итого
|
9500
|
|
16382
|
.2 Определение производительности лесосушильной камеры в условном
материале
Годовая
производительность камеры в условном материале 
, 
, определяется по формуле:
, (2.12)
Где
- габаритный объём всех штабелей в камере, ;
-
количество дней работы камеры в году, суток;
τу - продолжительность оборота камеры
при сушке условного материала, сут.
Габаритный
объём штабелей , ,
определяется по формуле:
, (2.13)
где nшт -
число штабелей в камере, nшт=12;
l, b, h - соответственно, габаритная длина, ширина и высота штабеля,
м, l=6,0 м; b=1,2 м; h=1,2
м - для камеры СЛК-50Ф.
,
.
.3
Определение необходимого количества камер
Необходимое
количество камер 
, шт., определяется по формуле:
, (2.14)
Где
- общий объем условного материала, подсчитан по
формуле (2.11);
-
годовая производительность камеры в условном материале.
шт.
Принимается
3 сушильные камеры.
2.4 Определение производственной мощности лесосушильного цеха
Производственная
мощность лесосушильного цеха 
, , определяется по формуле:
, (2.15)
3. Тепловой расчет камеры
.1 Выбор расчётного материала
За расчётный материал принимаются пихтовые обрезные доски сечением 25×200 мм, начальной влажностью 60 %,
конечной 8 %.
.2 Выбор режима сушки
Для пихтовых досок толщиной 25 мм с второй категорией качества и мягким
режимом из таблица 3.1[4] (ГОСТ 19773-84) выбираются значения и записываются в
таблицу 3.1.
Таблица 3.1 - Параметры агента сушки
|
Толщина пиломатериала, мм
|
Средняя влажность
древесины, %
|
Параметры режима
|
|
|
t , 0С
|
∆t,
0С
|
φ
|
|
св.22 до 25
|
› 35
|
57
|
5
|
0,77
|
|
35 - 20
|
61
|
9
|
0,62
|
|
‹ 20
|
77
|
25
|
0,29
|
.3 Определение количества испаряемой влаги в камере
Масса
влаги, испаряемой из 1 пиломатериалов 
, 
определяется по формуле:
, (3.1)
Где
- базисная плотность расчётного материала, , =310 таблица 1.2[1] - для пихты.
.
Масса
влаги, испаряемой за время одного оборота камеры 
, 
, определяется по формуле:
, (3.2)
Где
Е - вместимость камеры, .
Определение
вместимости камеры Е, по формуле:
, (3.3)
Где
Г - габаритный объём всех штабелей в камере, 
,
Г=103,68 - формула 2.13;
-
коэффициент объёмного заполнения штабеля расчётным материалом,=0,416 - формула 2.4.
,
.
Масса
влаги, испаряемой из камеры в секунду 
, 
определяют по формуле:
, (3.4)
Где
- продолжительность собственно сушки, ч.
Определение
продолжительности собственно сушки 
, ч по
формуле
, (3.5)
где 
- продолжительность сушки расчётного пиломатериала, ч,
= 108,87 ч - таблица 2.2;
-
продолжительность начального прогрева материала, ч, 
- с.54[1];
τкон.вто - продолжительность конечной
влагообработки, ч.
ч,
.
Расчётная
масса испаряемой влаги 
, ,
определяется по формуле:
, (3.6)
где k -
коэффициент неравномерности скорости сушки, k = 1,3 -
с.55[1] для камер периодического действия, при W<12%.
.
.4
Определение параметров агента сушки на входе в штабель
По
выбранному режиму 2-М из таблицы 3.1[3] принимается расчётная температура на
входе в штабель 
,
относительная влажность воздуха на входе в штабель 
, психрометрическая разность 
.
Определение
влагосодержания на входе в штабель, г/кг, по формуле:
, (3.7)
Где pп1 - парциальное давление водяного
пара, Па;
pа -
атмосферное давление воздуха (pа=105
Па).
φ1= pп1: pн1 ↔
pп1=φ1 pн1 Па, (3.8)
где φ1 - относительная влажность воздуха расчетной ступени
режима;
pн1 -
давление насыщения водяного пара при t1, 0С (приложение А).
pп1=0,
66
× 2200 = 1452 Па,
г/кг.
Удельная энтальпия влажного воздуха на входе в штабель h1, кДж/кг, определяется по формуле:
, (3.9)
кДж/кг.
Плотности
влажного воздуха p1, кг/м3,определяем по формуле:
, (3.10)
кг/м3.
Приведенный удельный объем сухого воздуха, м3/кг, определяется по формуле:
, (3.11)
м3/кг.
3.5 Определение объёма и массы циркулирующего агента сушки и его
параметров на выходе из штабеля
Объём
циркулирующего агента сушки 
, 
, определяется по формуле:
, (3.12)
Где
- площадь живого сечения штабеля, 
;
ωшт - принятая скорость агента сушки через штабель, м/с.
Определение
живого сечения штабеля , по формуле:
, (3.13)
Где п - количество штабелей в плоскости, перпендикулярной направлению
потока воздуха, п=3 - по спецификации для камеры СЛК-50Ф;
l, h - длина и высота штабеля;
βв - коэффициент заполнения штабеля по
высоте (таблица 2.1).
,
.
Влагосодержание агента сушки на выходе из штабеля, d2, г/кг, определяется по формуле:
, (3.14)
г/кг
Значение
температуры агента сушки на выходе из штабеля t2, , определяется по формуле:
, (3.15)
.
Удельная энтальпия влажного воздуха на входе в штабель h2, кДж/кг, определяется по формуле
3.9:
кДж/кг.
Плотности
влажного воздуха p2, кг/м3 определяем по формуле 3.10:
кг/м3.
Приведенный удельный объем сухого воздуха, м3/кг, определяется по формуле
3.11:
м3/кг.
Уточнение
объёма Vц, м3/с, и массы G, кг/с,
циркулирующего агента сушки в единицу времени по формулам:
, (3.16)
, (3.17)
где mц - масса циркулирующего агента сушки
на 1 кг испаряемой влаги, кг/кг, определяется по формуле
, (3.18)
кг/кг,
м3/с,
.
Уточнение
скорости агента сушки, м/с по формуле:
, (3.19)
м/с.
3.6 Определение объёма свежего и отработанного воздуха. Расчет
приточно-вытяжных каналов камеры
Масса
свежего и отработанного воздуха на 1 кг испаряемой влаги 
, кг/кг, определяется по формуле:
, (3.20)
Где
- влагосодержание свежего воздуха, г/кг, =10 г/кг - с.58[1] при поступлении воздуха из цеха.
кг/кг.
Объём
свежего (приточного) воздуха, поступающего в камеру 
, ,
определяется по формуле:
, (3.21)
Где
- приведённый удельный объём свежего воздуха, 
,=0,87 .
.
Объём
отработанного воздуха
, определяется
по формуле:
, (3.22)
.
Площадь
поперечного сечения приточного канала 
, , определяется по формуле:
, (3.23)
где 
- скорость движения агента сушки в каналах, м/с , 
= 4 м/с с.59[1].
.
Площадь
поперечного сечения вытяжного канала 
,, определяется по формуле:
, (3.24)
,
Принимаем
площадь поперечного сечения приточного канала, 
и
площадь поперечного сечения вытяжного канала 
, в
сечении круг.
.7
Определение расходов теплоты на сушку
.7.1
Расход теплоты на начальный прогрев 1 древесины
Для
зимних условий 
,
, определяется по формуле:
, (3.25)
Где
- плотность древесины расчётного материала при
заданной начальной влажности,
, = 450 - рисунок
12[5] для 
= 310 и 
%;
-
содержание незамёрзшей связанной влаги, %, =15 % -
рисунок 2.3[1] для 
= - 32;
- скрытая
теплота плавления льда, =335 
;
- средняя
удельная теплоёмкость соответственно при отрицательной, положительной
температуре, 
, 
= 2,03 - рисунок 2.3[1] для 
и %, 
=2,8 - рисунок 2.3[1] для 
и %;
-
начальная расчётная температура для зимних условий,, = -32 - приложение Б, стр. 135[1] для Архангельска;
-
температура древесины при её прогреве, , 
=67 -
таблица 4.1[4] для камеры периодического действия.
.
Для
среднегодовых условий 
,, определяется по формуле:
, (3.26)
Где
- среднегодовая температура древесины, , = -4,7 - приложение Б, стр. 135[1] для Архангельска.
.
Удельный
расход тепла при начальном прогреве на1 кг испаряемой влаги 
, 
,
определяется для зимних и среднегодовых условий по формуле:
, (3.27)
,
.
Общий
расход теплоты на камеру при начальном прогреве 
, кВт,
определяется для зимних и среднегодовых условий по формуле:
, (3.28)
Где
- продолжительность прогрева, ч, - с.54[1].
кВт,
кВт.
.7.2
Расход теплоты на испарение влаги из древесины
Удельный
расход теплоты на испарение влаги 
, , определяется по формуле:
, (3.29)
Где
- теплосодержание свежего воздуха, ;
-
влагосодержание свежего воздуха, г/кг;
-
удельная теплоёмкость воды, ,=4,19 ;
=46 , =10 г/кг
- с.40[1] при поступлении воздуха из цеха.
.
Общий
расход тепловой энергии на испарение влаги 
, 
, определяется по формуле:
, (3.30)
.
3.7.3
Потери теплоты через ограждения камеры
, (3.31)
Где
- площадь ограждения, ;
-
коэффициент теплопередачи ограждения, 
;
-
температура среды в камере, ;
-
расчётная температура наружного воздуха, .
Таблица 3.2 - Расчёт поверхности ограждений камеры
|
Наименование ограждений
|
Формула
|
Площадь, м2
|
|
Наружная боковая стена
|
 46,61
|
|
|
Торцовая стена
|
 31,27
|
|
|
Торцовая стена со стороны
загрузки
|
 7,42
|
|
|
Перекрытие
|
 41,87
|
|
|
Пол
|
 41,87
|
|
|
Дверь
|
 23,85
|
|
Коэффициент
теплопередачи , многослойных
ограждений определяется по формуле:
(3.32)
Где
, 
-
коэффициент теплоотдачи для внутренних и наружных ограждений камеры, , =25- с.64[1]; =23- с.64[1] для отапливаемого помещения;
- толщина
слоя ограждения, м, 
=0,001 м, 
=0,15 м,
- с.65[1]; 
=209- таблица
2.2[1] для алюминия;
-
коэффициент теплопроводности материалов слоев ограждений, , 
=0,0465- таблица 2.2[1] для минеральной ваты.
.
Коэффициент
теплопередачи пола 
, ,
определяется по формуле:
, (3.33)
.
Таблица
3.3 - Расчёт потерь тепла через ограждения
|
Наименование ограждения
|
Fог, м2
|
kог, Вт/ (м2×°С)
|
tc, °C
|
t0, °C
|
tc-t0, °C
|
Qог, кВт
|
|
|
|
|
зим
|
ср.г
|
зим
|
ср.г
|
зим
|
ср.г
|
|
Наружная боковая стена
|
46,61
|
0,3
|
51
|
-32
|
-4,7
|
83
|
55,7
|
1,16
|
0,78
|
|
Торцовая стена
|
31,27
|
|
|
|
|
|
|
0,78
|
0,52
|
|
Торцовая стена со стороны
загрузки
|
7,42
|
|
|
|
|
|
|
0,18
|
0,12
|
|
Перекрытие
|
41,87
|
|
|
|
|
|
|
1,04
|
0,69
|
|
Дверь
|
23,85
|
|
|
|
|
|
|
0,59
|
0,39
|
|
Пол
|
41,87
|
0,15
|
|
|
|
|
|
0,52
|
0,35
|
Суммарные
потери тепла через ограждения камеры с учетом поправки
, ,
определяется по формуле:
, (3.34)
кВт,
Удельный
расход теплоты на потери через ограждения 
, , определяется по формуле:
, (3.35)
кДж/кг,
кДж/кг.
Удельный
расход теплоты на сушку 
, ,
определяется по формуле:
, (3.36)
где 
- коэффициент, учитывающий дополнительный расход тепла
на начальный прогрев камер, транспортных средств, оборудования и др.,=1,2 с.67[1].
кДж/кг,
кДж/кг.
Расхода
теплоты на 1 м3 расчётного материала для среднегодовых условий 
, 
,
определяется по формуле:
, (3.37)
.
3.8 Расчет поверхности нагрева калориферной установки
.8.1 Система теплоснабжения камеры
В качестве теплового оборудования применены биметаллические калориферы
КСк3-11, состоящие из трех секций.
.8.2 Расчет поверхности нагрева калориферной установки
Тепловую мощность калорифера Qк, кВт, определяют по наибольшему расходу теплоты для зимних условий по
формуле:
, (3.38)
где с2 - коэффициент неучтенного расхода теплоты на сушку, с2=1,2 -
с.76[1].
кВт,
Суммарную поверхность нагрева калориферной установки Fк, м2, определяется по формуле:
(3.39)
где
k - коэффициент теплопередачи калорифера, Вт/(м2∙0С);
∆t -
температура напора, 0С.
3.8.2.1 Расчет коэффициента теплопередачи компактных калориферов
В циркулирующем канале, где произведена предварительная компоновка
калориферной установки, определяется площадь, свободная для прохода воздуха Fж.сеч.к, м2 по формуле:
(3.40)
где fфр.сеч - площадь фронтального сечения
одного калорифера, fфр.сеч =1,660
м2-таб.2.5[1];
nк -
количество калориферов в циркулирующем канале, шт.
м2.
Скорость агента сушки через калориферную установку, ωк, м/с, определяется по формуле:
(3.41)
м/с.
Массовая скорость воздуха во фронтальном сечении калориферной установки ωфр, кг/(м˖с), определяется по формуле
(3.42)
где ρ1 - плотность влажного воздуха на входе в штабель, кг/м3.
Требуемое количество компактных калориферов определяется по формуле:
(3.43)
где
f k - площадь поверхности нагрева теплообменника, м2 , f k = 86,2 м2-таб.2.5[1].
шт.
.9 Определение расхода теплоносителя на сушку пиломатериалов
.9.1 Расход теплоносителя на 1 м3 расчетного материала
Расход теплоносителя на 1 м3 расчетного материала, Рсуш.1м3, кг/м3,
определяется по формуле:
(3.44)
где h1, h2 - энтальпии теплоносителя соответственно на входе и выходе
из калорифера, кДж/кг, определяется по формуле:
(3.45)
кг/м3.
.9.2
Расход теплоносителя на камеру
Максимальный
расход теплоносителя на камеру Ркам, кг/ч, определяется для зимних и
среднегодовых условий:
а) в период прогрева
(3.46)
кг/ч,
кг/ч.
б)
в период сушки
, (3.47)
кг/ч,
кг/ч.
.9.3
Расход теплоносителя на цех
Максимальный расход теплоносителя Рцеха, кг/ч, для зимних условий на
сушильный цех, состоящий из камер:
, (3.48)
где nкам.пр - число камер, в которых
одновременно идет прогрев материала (принимается равным 1/6 от общего числа
камер и не менее 1 при малом количестве камер);
nкам.суш
- остальные камеры в цехе, в которых идет процесс сушки.
кг/ч
3.9.4 Среднегодовой расход теплоносителя на сушку пиломатериалов
Среднегодовой расход теплоносителя на всего заданного объема
пиломатериалов, Ргод,, кг/год, определяют по формуле:
, (3.49)
где ΣФi - объем
подлежащего сушке пиломатериала заданной спецификации, м3;
сдлит - коэффициент, учитывающий увеличение расхода теплоносителя при
сушке пиломатериалов, сохнущих медленнее расчетного материала.
Средневзвешенная продолжительность сушки фактических пиломатериалов τср.ф, ч, определяется по формуле:
(3.50)
ч.
т/год.
3.10 Определение диаметров паропроводов и конденсатопроводов
а) Диаметр главной магистрали в сушильном цехе, dмаг , м, в сушильном цехе определяется по формуле:
(3.51)
гдеρm -
плотность теплоносителя, кг/м3;
ωm- скорость движения теплоносителя, для
горячей воды 2-3 м/с.
м.
Принимаем
диаметр главной магистрали в сушильном цехе 90 мм.
б) Диаметр отвода к коллектору камеры, dкам ,м, определяется по формуле:
, (3.52)
Где Ркам.пр - расход теплоносителя на камеру периодического действия для
зимних условий в период прогрева, кг/ч.
м.
Принимаем
диаметр отвода к коллектору камеры 75 мм.
в) Диаметр подающего трубопровода к калориферу камеры, dк, м, определяется по формуле:
(3.53)
где Ркам. суш - расход теплоносителя на сушку для зимних условий, кг/ч;
ωm- скорость движения теплоносителя,
для горячей воды 1-2 м/с.
м.
Принимаем
диаметр подающего трубопровода к калориферу камеры 50 мм.
г)
Диаметр увлажнительной трубы, dувл, м, определяется по формуле:
(3.54)
м.
Принимаем
диаметр увлажнительной трубы 70 мм.
д) Диаметр конденсационного трубопровода от калорифера камеры, dконд.кам, м, определяется по формуле:
(3.55)
где ρк - плотность конденсата, кг/м3;
ωк - скорость конденсата 0,5-1 м/с.
м.
Принимаем диаметр конденсационного трубопровода от калорифера камеры 85
мм.
е) Диаметр конденсационной магистрали, dконд.маг, м, определяется по формуле:
(3.56)
где: nкам - количество камер в цехе;
ωк - скорость конденсата 1-1,5 м/с.
м.
Принимаем
диаметр конденсационной магистрали 120 мм.
лесосушильный
камера калориферный циркуляция
4. Аэродинамический расчет лесосушильной
камеры
Современные лесосушильные камеры проектируются и строятся только с
принудительной циркуляцией агента сушки, осуществляемой центробежными или
осевыми вентиляторами. Конечной целью аэродинамического расчета является выбор
типа и номера вентилятора, а также определение теоретической мощности
вентилятора и установленной мощности электродвигателя вентиляторной установки.
.1 Расчет потребного напора вентилятора
Полное давление (напор) вентилятора Рv , Па, определяют по формуле:
Рv = hст + hд (4.1)
где hст - статический напор, Па;
hд - динамический напор, Па.
Центробежный или осевой вентилятор с приводом и системой подключения к
нему воздуховодов принято называть вентиляторной установкой.
Вентиляторная установка может иметь незамкнутую (работающую на выхлоп)
или замкнутую систему воздуховодов.
Во всех камерах, кроме эжекционных, вентиляторные установки имеют
замкнутую систему воздуховодов.
В замкнутой системе величину hд можно не учитывать. В этом случае
вентилятор приводит в движение всю массу агента сушки в системе только при
пуске. В дальнейшем необходим только статический напор hст, т.е. напор на
преодоление всех сопротивлений в системе циркуляции (Рv = hст).
Статический напор, hст, Па, определяют по формуле:
(4.2)
где ρ - плотность агента сушки, кг/м3;
ω
- скорость циркуляции агента сушки на
участках системы, м/с;- длина участка (канала), м;эк - эквивалентный диаметр,
м;
ξ
- коэффициент трения о стенки каналов и
воздуховодов;
ζ
- коэффициент местных потерь
(сопротивлений).
Эквивалентный
диаметр 
, м, определяют по формуле
(4.3)
где f - площадь сечения канала в плоскости, перпендикулярной потоку
агента сушки, м2;- периметр канала в той же плоскости, м.
.2 Последовательность аэродинамического расчета
.2.1 Составление аэродинамической схемы камеры
Для аэродинамического расчета составлена схема камеры и приведена на
рисунке 4.1.
Таблица 4.1 - участки циркуляции агента сушки в камере «СЛК - 50Ф»
|
Номер участков
|
Наименование участков
|
|
1
|
Вентилятор
|
|
2, 22
|
Прямой канал
|
|
3, 5, 8, 21
|
Повороты под углом 900
|
|
20
|
Биметаллические калориферы
|
|
4, 19
|
Боковые каналы
|
|
6, 9, 12, 15
|
Вход в штабель
|
|
7, 10, 13, 16
|
Штабель
|
|
8, 11, 14, 17
|
Выход из штабеля
|
Рисунок 4.1 - Аэродинамическая схема лесосушильной камеры «ЛСК- 50Ф»
.2.2 Определение скорости циркуляции агента сушки на каждом участке
Для
определения сопротивления каждого участка hст подсчитывают
скорость циркуляции агента сушки на каждом участке 
,м/с, по формуле:
(4.4)
где
- площадь поперечного сечения канала в плоскости,
перпендикулярной потоку агента сушки на соответствующем участке, 
.
Участок 1. Вентилятор
(4.5)
где Dв - диаметр ротора вентилятора, м;в - число вентиляторов в камере.
Предварительно принимается Dв = 2,5м, число вентиляторов в камере nв=4.
,
м/с.
Участок 2, 22. Прямой канал
(4.6)
где Н1 - высота циркуляционного канала, м;- внутренний размер камеры по
длине, м.
м2,
м/с.
Участок 3, 5, 18, 21. Повороты под углом 900
(4.7)
Участок
4, 19. Боковые каналы
f4,19
= bcp. ∙L (4.8)
f4,19
= 5,0 ∙7,0 = 35м2,
Участок 20. Биметаллические калориферы
f20 = Fжив.сеч.к., (4.9)
f20 =
4,98 м2,
Участок 6, 9, 12, 25. Вход в штабель
(4.10)
Участок
7, 10, 13 ,16. Штабель
(4.11)
Участок
8, 11, 14, 17. Выход из штабеля
(4.12)
Расчёты по определению скорости циркуляции агента сушки сведены в таблицу
4.2.
Таблица 4.2 - Площадь поперечного сечения канала в плоскости,
перпендикулярной потоку агента сушки, и скорость агента сушки на
соответствующем участке, и скорость циркуляции агента сушки на каждом участке
|
Номера участков
|
1
|
2, 22
|
3, 21
|
5
|
18
|
20
|
4,19
|
6,9,12,25
|
7,10,13,16
|
8,11,14,17
|
|
fi, м2
|
19,6
|
8,9
|
8,9
|
8,4
|
7,8
|
4,98
|
35
|
11,16
|
11,16
|
11,16
|
|
ω,
м/с
|
1,14
|
2,51
|
2,51
|
2,66
|
2,86
|
4,48
|
0,64
|
2,0
|
2,0
|
2,0
|
4.2.3 Определение сопротивлений движению агента сушки на каждом участке
Участок 1. Вентилятор
(4.13)
Па.
Участок
2, 22. Прямой канал
(4.14)
Па.
гдеu2,22
- периметр канала, м;
-
коэффициент трения, принимаем 
=0,016;
l - длина
участка, м.
(4.15)
Участок 3, 5, 8, 21. Повороты под углом 900
(4.16)
Участок 4, 19. Боковые каналы
(4.17)
Участок
20. Биметаллические калориферы
По справочным данным находим сопротивление калорифера КСк3 - 11 ∆hк=34Па.
∆hк = 34 ∙ 3 = 102 Па.
Участок 6, 9, 12, 25. Вход в штабель
(4.18)
Па.
Участок
7, 10, 13 ,16. Штабель
(4.19)
Па.
Участок
8, 11, 14, 17. Выход из штабеля
(4.20)
Па.
Все
расчёты по определению сопротивлений сведены в таблицу 4.3.
Таблица
4.3 - Подсчёт сопротивлений
|
№ Участков
|
Наименования участков
|
ρ,
кг/м3
|
 , ПаСопротивление участков  , Па
|
|
|
|
|
|
 
|
|
|
|
1
|
Вентилятор
|
1,04
|
1,14
|
0,8
|
-
|
0,54
|
|
2, 22
|
Прямой канал
|
|
2,51
|
0,016
|
0,058
|
0,19
|
|
3, 21
|
Повороты под углом 900
|
|
2,51
|
1,1
|
-
|
7,15
|
|
5
|
Повороты под углом 900
|
|
2,66
|
1,1
|
-
|
4,04
|
|
18
|
Повороты под углом 900
|
|
2,86
|
1,1
|
-
|
4,68
|
|
20
|
Биметаллические калориферы
|
|
4,48
|
-
|
-
|
102
|
|
4, 19
|
Боковые каналы
|
|
0,64
|
-
|
0,012
|
0,003
|
|
6, 9, 12, 15
|
Вход в штабель
|
|
2,0
|
0,18
|
-
|
0,75
|
|
7, 10, 13, 16
|
Штабель
|
|
2,0
|
11,5
|
-
|
95,68
|
|
8, 11, 14, 17
|
Выход из штабеля
|
|
2,0
|
0,36
|
-
|
2,99
|
|
 218
|
|
.2.3 Выбор вентилятора
Определение
потребного напора вентилятора 
, Па, по
формуле:
, (4.21)
Па.
Определение
производительности вентилятора 
, 
, определяется по формуле:
, (4.22)
Определение
характерного (приведённого) напора вентилятора 
, Па,
определяется по формуле:
, (4.23)
где n - число вентиляторов в камере.
Па.
По характерному напору Нхар и производительности вентилятора Vв из таблицы 3.23[1] выбираем
реверсивный вентилятор марки ВОПР-17-310-8 с частотой вращения рабочего колеса
1500 об/мин.
.2.4 Выбор электродвигателя
Максимальную теоретическую мощность вентилятора Nв, кВт, определяют в зависимости от его напора Нхар , Па,
производительности Vв, м3/с, и КПД
(принимают 0,6 - 0,8 ):
, (4.24)
кВт.
Мощность электродвигателя Nуст,
кВт, для привода вентиляторов определяют по формуле:
(4.25)
где kз - коэффициент запаса мощности на пусковой момент;- коэффициент
запаса, учитывающий влияние температуры среды, где расположен электродвигатель;
ηn - КПД передачи.
кВт.
По
расчётной мощности электродвигателя
кВт и
частоте вращения ротора 
из
таблицы 3.26[1] выбирается асинхронный электродвигатель серии АИР100L4 с
максимальной мощностью 
кВт и частотой вращения ротора 
.
5. Описание
технологического процесса сушки пиломатериалов
Сырые пиломатериалы укладываются в пакеты на лифте Л 6,5-15. После этого
пакеты перемещаются автопогрузчиком на участок хранения сырых пиломатериалов,
откуда на ней же они транспортируются в камеры периодического действия ЛСК -
50Ф. Затем пакеты пиломатериалов перемещаются на участок хранения сухих
пиломатериалов, откуда на тележке перемещаются в деревообрабатывающий цех.
6. Индивидуальное задание
Режимом сушки называется расписание параметров сушильного агента по
времени или по состоянию древесины.
В зависимости от требований, предъявляемых к качеству древесины,
пиломатериалы могут высушиваться режимами различных категорий по температурному
уровню.
В данном курсовом проекте был задан мягкий режим, обеспечивающий
бездефектную сушку пиломатериалов при практически полном сохранении прочностных
показателей древесины с возможными незначительными изменениями ее цвета.
Таблица 6.1 - Режимы низкотемпературного процесса сушки пиломатериалов из
древесины лиственницы, толщиной 32 мм
|
Режимы сушки
|
Параметры режима
|
Значение параметра режима
|
Продолжительность, ч
|
|
Нормальный режим (М)
|
|
Прогрев
|
tпр, оС
|
75
|
3,4
|
|
Сушка
|
W> 35
|
t, оС
|
70
|
283,32
|
|
|
Δt,
оС
|
6
|
|
|
|
φ
|
0,76
|
|
|
W=35÷25
|
t, оС
|
75
|
|
|
|
Δt,
оС
|
15
|
|
|
|
φ
|
0,49
|
|
|
W<25
|
t, оС
|
80
|
|
|
|
Δt,
оС
|
25
|
|
|
|
φ
|
0,30
|
|
|
ВТО
|
t , оС
|
87
|
6
|
|
φ
|
0,97-0,98
|
|
|
Кондиционирование
|
t, оС
|
80
|
3
|
|
φ
|
|
|
|
Wр
|
9
|
|
|
Охлаждение
|
tохл
|
35
|
3,2
|
Таблица 6.2 - Режимы низкотемпературного процесса сушки пиломатериалов из
древесины бука, толщиной 40 мм
|
Режимы сушки
|
Параметры режима
|
Значение параметра режима
|
Продолжительность, ч
|
|
Нормальный режим (М)
|
|
Прогрев
|
tпр, оС
|
68
|
8
|
|
Сушка
|
W> 35
|
t, оС
|
63
|
396,02
|
|
|
Δt,
оС
|
4
|
|
|
|
φ
|
0,82
|
|
|
W=35÷25
|
t, оС
|
67
|
|
|
|
Δt,
оС
|
7
|
|
|
|
φ
|
0,71
|
|
|
W<25
|
t, оС
|
83
|
|
|
|
Δt,
оС
|
24
|
|
|
|
φ
|
0,32
|
|
|
ВТО
|
t , оС
|
91
|
6
|
|
φ
|
0,97-0,98
|
|
|
Кондиционирование
|
t, оС
|
83
|
3
|
|
φ
|
|
|
|
Wр
|
9
|
|
|
Охлаждение
|
tохл
|
35
|
4
|
Таблица 6.3 - Режимы низкотемпературного процесса сушки пиломатериалов из
древесины пихты толщиной 25 мм
|
Режимы сушки
|
Параметры режима
|
Значение параметра режима
|
Продолжительность, ч
|
|
Мягкий режим (М)
|
|
tпр, оС
|
62
|
5
|
|
Сушка
|
W> 35
|
t, оС
|
57
|
108,87
|
|
|
Δt,
оС
|
5
|
|
|
|
φ
|
0,77
|
|
|
W=35÷25
|
t, оС
|
61
|
|
|
|
Δt,
оС
|
9
|
|
|
|
φ
|
0,62
|
|
|
W<25
|
t, оС
|
77
|
|
|
|
Δt,
оС
|
25
|
|
|
|
φ
|
0,29
|
|
|
ВТО
|
t , оС
|
85
|
14
|
|
φ
|
0,97-0,98
|
|
|
Кондиционирование
|
t, оС
|
77
|
7
|
|
φ
|
|
|
|
Wр
|
11
|
|
|
Охлаждение
|
tохл
|
35
|
2,5
|
Заключение
В данном курсовом проекте был произведен расчет количества камер, по
данным расчета принимаем 3 камеры, расхода теплоты для сушки пиломатериалов по
заданной спецификации.
Также произведен расчет биметаллических труб в количестве 8 штук для
камеры ЛСК - 50Ф. Был выбран осевой вентилятор №8 серии ВОПР-17-310-8.
Определена максимальная мощность 4,0 кВт и выбран тип электродвигателя АИР100L4.
Библиографический список
1. Ермолина
Т.В. Гидротермическая обработка и консервирование древесины. Проектирование
лесосушильных камер и цехов: учебное пособие по курсовому и дипломному
проектированию для студентов специальности 250403 «Технология деревообработки»
очной и заочной форм обучения /Т.В. Ермолина, А.А. Орлов, Ю.А. Корчук. -
Красноярск: СибГТУ, 2009. - 145с.
2. Богданов
Е.С., Козлов В.А., Кунтыш В.Б., Мелехов В.И. Справочник по сушке древесины. -
М.: 1990. - 145с.
3. Богданов
Е.С. Сушка пиломатериалов. - М.: Лесн. пром-сть, 1988.-248с.
. Руководящие
технические материалы по технологии камерной сушки древесины. - Архангельск:
Изд-во ЦНИИМОД, 1985. - 142 с.
. Серговский
П.С., Расев А.И. Гидротермическая обработка и консервирование древесины. - М.:
Лесн. пром-сть, 1987. - 360 с.
6. Степанов
В.И. и др. Расчет сушильных камер непрерывного действия. - Красноярск: СТИ,
2002. - 70с.
. Шубин Г.С.
Проектирование установок для гидротермической обработки древесины. - М.: Лесн.
пром-сть, 1983. - 272 с.
Альбом
лесосушильных камер непрерывного и периодического действия. - Архангельск:
Изд-во ЦНИИМОД, 1983. - 48с.
. Кротова
Л.Л., Руденко Б.Д. Альбом. Проектирование цехов сушки пиломатериалов.
Методические указания к курсовому и дипломному проектированию для студентов
специальности 26.02. - Красноярск: СТИ, 1993. - 48с.
. Ермолина
Т.В., Кротова Л.Л., Силин В.В., Очирова Л.А. Лесосушильные кмеры и
оборудование: Атлас. - Красноярск: СибГТУ, 2002. - 64с.
. Кречетов
И.В. Сушка древесины: Учеб. Пособие для вузов. - 4изд., перераб. И доп. - М.:
Бриз, 1997. - 496с.