--PAGE_BREAK--
τсуш/час
— продолжительность сушки фактического пиломатериала в часах.
τсуш/сут. — продолжительность сушки фактического пиломатериала в сутках.
τоб.усл.год— продолжительность сушки условного пиломатериала.
τсуш/час= τисх.·Ар·Ак·Ац·Аw·Ад
τсуш/сут= τисх.·Ар·Ац·Аw·Ак·Ад
24
τоб.усл.год = τсуш/сут + 0,1
0,1 — время на загрузку и выгрузку штабеля
I.1 Расчет продолжительности сушки
Порода
Размеры
W
Н
%
W
К
%
Коэффициенты
τ
суш/
час
τсуш
/сут
τ
об.ус
.
/год
Т
Ш
Д
τисх.
Ар
Ак
Ац
А
w
Ад
Сосна
40
160
6500
50
8
88
1
1.15
0.74
1.14
1
85.4
3.5
3.6
Кедр
50
280
6500
70
8
105
1
1.15
0.81
1.35
1
132
5.5
5.6
Кедр
32
180
6500
60
8
73
1
1.15
0.68
1.25
1
71.4
2.9
3
Орех
40
200
6500
50
8
321
1
1.15
0.97
1.14
1
408
17
17.1
Дуб
32
160
6500
60
8
214
1
1.15
0.96
1.25
1
295
12.3
12.4
----------------------------------------------------------------------------------------------------------
τсуш/час(сосна)= 88·1·1,15 ·0,74 · 1,14 · 1 = 85,4ч.
τсуш/сут(сосна)= 88·1·1,15·0,74·1,14·1 = 3,5сут.
24
τоб.усл.год(сосна) = 3,5+0,1=3,6сут.
-----------------------------------------------------------------------------------------------
τсуш/час(кедра)= 105·1·1,15·0,81·1,35·1 = 132ч.
τсуш/сут(кедра)= 105·1·1,15·0,81·1,35·1 = 5,5сут.
24
τоб.усл.год(кедра) = 5,5+0,1=5,6сут
-----------------------------------------------------------------------------------------------
τсуш/час(кедра)= 73·1·1,15·0,68·1,25·1 = 71,4ч
τсуш/сут(кедра)= 73·1·1,15·0,68·1,25·1 = 2,9сут.
24
τоб.усл.год(кедра) = 2,9+0,1=3сут.
-----------------------------------------------------------------------------------------------
τсуш/час(ореха)= 321·1·1,15·0,97·1,14·1 = 408ч.
τсуш/сут(ореха)= 321·1·1,15·0,97·1,14·1 = 17сут.
24
τоб.усл.год(ореха) = 17+0,1=17,1сут.
-----------------------------------------------------------------------------------------------
τсуш/час(дуба)= 214·1·1,15·0,96·1,25·1 = 295ч.
τсуш/сут(дуба)= 214·1·1,15·0,96·1,25·1 / 24 = 12,3сут
τоб.усл.год(дуба) = 12,3+0,1=12,4сут.
--------------------------------------------------------------------------------------------
Сводка пересчета в условный материал
Вид материала
Порода
Толщина
Заданное кол-во материала в год Ф(м3/год)
Продолжит.
оборота камеры сут.
τоб.
Ф
Объемный
коэфф. заполнения
штабеля
βоб. Ф
Объем в условном мат-ле У(м3/год)
1
2
3
4
5
6
7
Обрезная
Сосна
40
1500
3,6
0,438
1500
Обрезной
Кедр
50
1700
5,6
0,474
2500
Обрезной
Кедр
32
1200
3
0,399
1114
Обрезной
Орех
40
1000
17,1
0,438
4687
Обрезной
Дуб
32
1100
11,9
0,399
4086
Итого м3/год
6500
13887
3,6
0,438
Ø условный материал
Пересчет в условный материал производится по формуле:
Т.к продолжительность сушки условного материала 3,5 суток, то за условный материал выберем сосну толщиной 40мм сτоб. ус = 3,6 и βоб.ус = 0,438
Ф– фактическое количество подлежащего сушке материала данного размера и породы м3/год (или фактически высушенное за какой-то период)
τ
об.
ф
– продолжительность (в сутках) оборота камеры для фактического материала.
τ
об.
ус. — продолжительность (в сутках) оборота камеры для условного материала.
βоб.ус ;
βоб.ф – объемные коэффициенты заполнения штабелей соответственно для условного и фактического материалов. Определяются по таблице 4.
продолжение
--PAGE_BREAK--
∑У = Усосны + Укедра + Укедра + Уореха + Удуба
∑У = 1500+2500+1114+4687+4243=14044м3/год
Таблица 4.Нормативные значения объемного коэффициента заполнения штабеля
Номинальная толщина пиломатериалов
S
1, мм
Способ укладки
без шпаций
обрезные
необрезные
Толщина прокладок
S
пр, мм
22
25
32
22
25
32
0,422
0,399
0,356
0,281
0,266
40
0,459
0,438
0,395
0,306
0,292
50
0,494
0,474
0,434
0,329
0,316
Габаритный объем штабелей (м3), находят по формуле:
Г =
L
шт.
·
B
шт.
·
H
шт.
·
m
шт.
, м3
Г – габаритный объем
L
шт.
– длина штабеля – 6,5м
B
шт.
– ширина штабеля – 1,8м
H
шт.
– высота штабеля – 2,6м
m
шт.
– число штабелей в камере – УЛ-2 – 2камеры
Г= 6,5
·
1,8 · 2,6 · 2 = 60,8м3
При проектировании сушильных камер для определения годовой производительности камеры можно использовать для всех типов камер универсальную формулу:
335
Г– габаритный объем.
βоб.ус– коэффициент объемного заполнения штабеля.
335
–установленное расчетное число дней работы сушильных камер в год.
τ
об.
ус.год — продолжительность (в сутках) оборота камеры для условного материала в год.
335
3,6
Потребное количество камер определяется по формуле:
mкам.=
∑
У
– годовое количество всех пиломатериалов подлежащих сушке м3/год
У1 – производительность одной камеры м3/год условного материала.
mкам=
II. Тепловой расчет
II.1. Выбор расчетного материала и режима сушки для него, продолжительность собственно сушки расчетного материала
Наиболее быстросохнущим материалом в заданной спецификации.
Кедр размером 32X180Х6500 обрезной – продолжительность сушки 3сут.
В дальнейшем весь тепловой расчет ведется по быстросохнущему материалу
Выбираем режим сушки для быстросохнущего материала
Для сушки используют нормальный режим №4
Параметры режима:
Средняя влажность древесины %
Параметры режима (t, Δt,ºС, φ )
t
Δt
φ
Iступень
> 35%
75
5
0.80
IIступень 35-25
80
10
0.64
IIIступень
100
30
0.29
Продолжительность собственно сушки расчетного материала определяется по формуле:
τ
соб.
суш
. = 0,8 ·τсуш
τсоб.суш.= 0,8 · 3=2,4суток
2,4 · 24 = 57,6 часов
В дальнейшем все расчеты ведутся исходя из значения τ
соб. суш
. и по параметрам II ступени режима сушки.
II.2. Определение количества испаряемой влаги
Количество влаги испаряемой влаги испаряемой в процессе сушки из 1м3 др-ны производится по формуле:
М1м3 =ρусл. М1м3 = 360 кг/м3
= 360·0,52 = 187,2
ρкедра =
360 кг/м3
Количество влаги испаряемой влаги испаряемой из древесины за 1 оборот камеры производится по формуле:
М1об. кам
.
=
Е·М1м3
Е– емкость камеры.
Е = Г · βоб.ус = (2,6·1,8·6,5·2) · 0,399 = 24,28м3
М1об. кам = 24,28 · 187,2 = 4545
Рассчитываем среднее количество влаги испаряемой из древесины в час:
Мср. час.
=
Мср. час.= = 79 кг/час
Расчетное количество испаряемой влаги в час
Мрасчет..=Мср. час. · Х кг/час
Х – коэффициент учитывающий равномерность просыхания материала по всему объему
При Wматериала = 12% Х = 1,2
При Wматериала = 8...10% Х = 1,3
Мрасчет. = 79·1,3 = 102,1 кг/час
II.3. Определение часового количества циркуляции воздуха в камере
Расчетно-режимные параметры воздуха определяют по 2-й ступени режима по Id диаграмме.
По Id диаграмме находим: I, d, ρ, V
t = 80ºС I= 191 ккал/кг
φ = 0,64 d= 275 г/кг
ρ= 0,87 кг/м3
V = 1,47 м3/кг
Циркуляция воздуха в камере реверсивного действия.
Для расчета скорости циркуляции сушильного агента по материалу принимается:
wмат. = 3...4 м/с
продолжение
--PAGE_BREAK--
Рассчитываем площадь живого сечения штабелей плоскости перпендикулярной движению воздуха
:
Fжив. сеч.шт. = h· l· n(1-βвыс.) м2
где βвыс. — коэффициент укладки штабеля по высоте
βвыс. =
S– толщина расчктного материала в мм.
βвыс. = = = 0,54
Fжив. сеч.шт. = 33,8·(1-0,54) = 33,8 · 0,46 = 15,5м2
Расчет объема циркулирующего воздуха внутри камеры, производится по формуле:
V
ц.
=
F
жив. сеч.шт
·
w
шт.
· 3600м3/ч. Vц. =15,5 · 3 · 3600 = 167400м3/ч.
Масса циркуляции воздуха рассчитывается по формуле:
G
ц.
=
V
ц.
· ρ = кг/ч Gц.= 167400 · 0,87 = 145,638 кг/ч.
Количество влаги испаряемой 1кг. циркуляции воздуха в камере при проходе через штабель:
Δd = d2-d1 = [г/кг]
Δd = d2-d1 = = 1г/кг.
Определяем температурный период воздуха, при переходе его через штабель:
Δt = t1-t2 =
Δt = t1-t2 = = = 1,65ºC
Зная значения t1, d1 и d2 находим значения φ2 по Id диаграмме:
t2 = t1 — Δt t2 = 80 – 1,65 = 78,35ºC
φ =
0,7
II.4. Расчет часового количества отработанного и свежего воздуха
Объем отработанного воздуха определяем по формуле:
Vотр. = g0 · Мрасчет. · V2; V2 = V1;
Расчет количества воздуха для удаления влаги из древесины рассчитываем по формуле:
g0 = ; g0= = 3,77 [ кг/кг ]
d0– влагосодержание, принимается равным 12 г/кг.
Vотр. = 3,77 · 102,7 · 1,47 = 569 [ кг/м3 ]
Объем свежего воздуха, подаваемого вентилятором в камеру рассчитываем по формуле:
Vсв.в. = g0 · Мрасчет. · V0; [ кг/м3 ]
V0– объем свежего воздуха м3/кг для приточного воздуха t = 20ºC, принимаем V0= 0,87
Vсв.в. = 3,77 · 102,7 · 0,87 = 337; [ кг/м3 ]
II.5. Определение расхода тепла на сушку древесины.
Расход тепла определяют в 2-х вариантах:
а) Для зимних условий по формуле:
Qнач.зим. = ρусл.[0,53 · (tкам. – t0 зим. ) + Wнач.
– 15 · ( 0,5 · ( — t0 зим. ) + 80 + tкам. ) ]
100
tкам. — температура воздуха внутри камеры по II ступени режима
t0 зим. — принимается по климатологической таблице.
Для города Алматы t0 зим. = -24ºC
t0 ср.год. = + 7,3ºC
Qнагр.зим. = 360· [0,53 · (80 + 24) + 60– 15 · ( 0,5 · ( 24) + 80 + 80) ] =
= 360 · [ 55,12 + 77,4 ] = 360 · 132,56 = 47707 ккал/м3
б) Расход тепла на сушку древесины для среднегодовых условий ведем по формуле:
Qнагр.ср.зим. = ρусл.(0,38 + Wнач.
)· (tкам. — t0 ср.год.) =
= 360 · ( 0,38 + 0,6 ) · ( 80 — 7,3 ) = 360 · 71,246 = 25648 ккал/м3
Определяем расход тепла на нагрев 1 кг испаряемой влаги в 2-х вариантах:
а) Зимой
gнагрев.зим= ; gнагрев.зим.= = 255,8 ккал/кг.
б) Среднегодовой
gнагрев.ср.год.= ; gнагрев.ср.год.= = 137 ккал/кг
II.6. Расчет теплопотерь через ограждение камеры:
Камера УЛ-2 представляет собой металлическую камеру, собираемую из двух боковых, двух торцевых панелей и верхней секции. Панели 3-х слойные из холодно-гнутых профилей и из полужестких минераловатых утеплителей, с внутренней стороны панели обшиваются алюминиевыми листами или листом из нержавеющей стали. Снаружи камера обшита гофрированным алюминием.
Алюминий
Строительное железо Стекловата 1 120 мм
пенобетон
Пенобетон
50 мм
стекловата
7 мм алюминий
8 мм строительное
железо
Гофрированный алюминий
Расчет теплопотерь через ограждения камеры производится по формуле в 2-х вариантах:
а) Для зимних условий:
продолжение
--PAGE_BREAK--
Q
огр. зим.
=
F
·
k
(
t
кам.
— (-
t
зим.
) ) [ккал/кг] ;
б) Для среднегодовых условий:
Q
огр. ср.год.
=
F
·
k
(
t
кам.
— (-
t
0ср.год
) ) [ккал/кг] ;
F — площадь ограждения камеры
k — коэффициент теплопередачи
tкам.— температура внутри камеры
Для многослойных ограждений камеры рассчитывается по формуле:
£в.
— коэффициент теплопередачи от окружающей среды к внутренней поверхности ограждения.
£в. = 22...25ккал/м2 ·ч · ºC
£н. — коэффициент теплопередачи от наружной поверхности ограждения сушильной камеры к окружающей среде.
G
1
,
G
2
,
G
3
,
Gn
— это толщина отдельных слоев ограждения в м.
λ1, λ2 ,λ3, λ
n
— это коэффициент теплопроводности материала, принимается согласно справочных данных (Справочник по сушке древесины Е.С. Богданов )
= 0,6
= 0,6
= 0,8
kпола — принимается 0,5 стены
kпола= 0,5 · 0,6 = 0,3 ккал/м2 · ч · ºC
Расчет теплопотерь ведется по таблице для зимних и для среднегодовых условий:
Ограждения
F
м2
Коэфф. теплопередачи
k · ккал/м2·ч·ºC
t0
t1-t0
Qогр.=
F
·
k
(
t
кам.
—
t
)
Зим. расчет
Среднегод.
расчет
Зим.
условия
Среднегод.
условия
Зим.
условия
Среднегод.
условия
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Бок наруж. 14,42 х 4,9
70,65
0,6
-24
+7,3
104
72,7
4408
3082
Торцевая
4,9 х 4,52
22,148
0,6
-24
+7,3
104
72,7
1382
966
Перед. торц. за вычет двери.
16,5
0,6
-24
+7,3
104
72,7
1030
720
Двери 2 х 2,8
5,6
0,8
-24
+7,3
104
72,7
466
326
Потолок
4,1 х 14,42
59,1
0,6
-24
+7,3
104
72,7
3688
2578
Пол
(14,42х 4,1)х2
37,04
0,3
-24
+7,3
104
72,7
116
808
Итого Q огр. ккал/ч
12133
8480
С учетом 10% по ОСТ
13346
9328
С учетом коэффициента запаса С=2
26693
18656
II.7. Удельный расход тепла на 1 кг испаряемой влаги рассчитывается по формуле
[ ккал/кг ] ;
продолжение
--PAGE_BREAK--
Расход тепла на испарение рассчитываем по формуле:
I2 = I1
I0 — теплосодержание свежего приточного воздуха температурой t = 20ºC, подаваемого вентилятором из коридора управления.
I0= 12 ккал/кг
tмат.— определяется по Id диаграмме; tмат. = tм. — tм. = 69ºC
d0 — для свежего приточного воздуха при t = 20ºC,
d0 = 12г/кг
Суммарный расход тепла на сушку 1кг испаряемой влаги определяем в 2-х вариантах:
а) Зимой
С1 — коэффициент запаса принимаем равным 1,2
б) Среднегодовой расчет
II.8. Выбор конструкции и определение нагрева поверхности калорифера.
В камере типа УЛ-2 установлены пластинчатые калориферы. Для камер периодического действия часовой расход тепла, который должен быть покрыт калорифером, рассчитываем по формуле:
Q = ( Qисп. — Qогр.зим. ) · С2
Qисп.— определяем по формуле:
Qисп. = qисп. · Мрасч. [ ккал/кг ]
С2 = 1,3
Qисп. = 606· 102,7 = 62236 [ ккал/кг ]
Q= (62236 +26693)· 1,3 = 115608[ ккал/кг ]
Площадь нагрева калориферов рассчитываем по формуле:
F =
k — коэффициент теплопередачи калорифера
tп. — температура пара, при давлении пара 0,45МПа, t= 147ºC
C3 — коэффициент запаса принимаем равным 1,3
Для определения коэффициента
k
проводим предварительный расчет:
А) Укрупнено рассчитываем площадь нагрева калорифера
F= 6 · E
Где Е — емкость камеры F= 6 · 24,28 = 145,68
Б) Выбираем марку калорифера и его площадь нагрева по справочным данным (Справочник по сушке древесины Е.С.Богданов)
КФ — 12 ; F
1кал.
= 88,8м2
ƒжив.сеч.кал. = 0,810 м2
В) Рассчитываем количество калориферов:
nк.= =
Укрупнено берем 6 калориферов.
Г) Определяем суммарную площадь живого сечения калориферов
Σƒжив.сеч. = ƒжив.сеч. ·
n
к.
= м2
Σƒжив.сеч. = 0,810· 6 =4,86м2
Д) Определяем действительную скорость воздуха при прохождении его через калориферы:
ωдейст. =
ωдейст. = = 9,5 м/с
Е) Определяем весовую скорость воздуха циркулирующего внутри камеры:
ω1 = ωдейст. · ρ1= 9,5 · 0,87 = 8м/с
Ж) Определяем kпо справочнику k= 21,2
З) Определяем площадь нагрева калорифера:
F
факт.
=
Fфакт.= = ≈ 106
Окончательно в цех устанавливаем пластинчатые калориферы марки КФБ — 12 в количестве 6 штук.
II.9. Расчет расхода пара на сушку 1м3 древесины, на камеру в час и на сушильный цех.
Расход пара на 1м3 расчетного материала для среднегодовых условий рассчитываем по формуле:
Дсуш. 1 м3 = [кг/м3]
Дсуш. 1 м3 = = 440 [кг/м3]
Расход пара в процессе сушки на камеру в час рассчитываем в 2-х вариантах:
А) Зимой
Дкам.суш. = [кг/ч]
Дкам.суш. = = 342 [кг/ч]
Б) Среднегодовые условия
Дкам.суш. = [кг/ч]
Дкам.суш. = = 315 [кг/ч]
Расход пара на камеру в час в период нагрева определяем для зимних условий:
Qнагр.ч = [ккал/ч]
τнагрева — это продолжительность нагрева расчетного материала, принимаем из расчета 2ч на 1см толщины
τнагрева Кедра 32 · 2 = 6,4часа
Qнагр.ч = = 180988 [ккал/ч] продолжение
--PAGE_BREAK--
Максимальный часовой расход пара, потребляемого цехом определяется для зимних условий по формуле:
Дцеха =
m
кам. прогрева
· Дпрогрева +
m
кам. суш.
· Дкам. суш.
mкам. прогрева — количество камер в которых одновременно осуществляется прогрев
Количество камер определяем 1/6 от общего нагрева камер.
Дпрогрева — часовой расход пара на 1камеру в период прогрева, рассчитываем по формуле:
Дпрогрева = =
Дцеха = 1 · 415 + 5 · 342 = 415 + 1710 = 2125 [кг/ч]
Годовой расход пара на сушку всего заданного количества высушиваемых пиломатериалов рассчитывается по формуле:
Дгод =
Ф — объем фактически высушиваемого материала
С — коэффициент длительности выбирается в зависимости от средней продолжительности сушки материала τср. факт.
τср. факт. -рассчитываем по формуле:
τср. факт. =
τср. факт. = = =
= 7,5
Еслиτср. факт. = 7,5, то С по справочнику Е.С.Богданова в зависимости от отношения
τср. факт. 7,5
τфакт.расчет.= 2,9 = 2,6
С= 1,3
Дгод = = 3718 [тонн/год]
III. Аэродинамический расчет
2 1 13
3 12
4
5 11
6 7 9 10
8
0,2 1,8
Т Т
III.1. Расчет площади участков
1) Сопротивление вентилятора
ƒуч.(1) =
Двен. = 1
ƒуч.(1) = = 0,8 м2
2) Прямой участок
ƒуч.(2) = 14,4 · 1,5 = 21,6 м2
3) Поворот под углом 135º
ƒуч.(3;12) = 0,5 · 14,4 = 7,2м2
4) Сопротивление калорифера
ƒуч.(4) = ƒжив.сеч.калориф. · nкалориф.= 4,9 · 6 = 29,4м2
5) Прямой участок
ƒуч.(5;11) = 0,25 · 14,4 = 3,6 м2
6) Поворот под углом 90º
ƒуч.(6;10) = = =34м2
7) Внезапное сужение
ƒуч.(7) = Fжив.сеч.шт. = 15,5м2
8) Сопротивление штабеля
ƒуч.(8) = Fжив.сеч.шт. = 15,5м2
9) Внезапное расширение
ƒуч.(9) = Fжив.сеч.шт. = 15,5м2
Рассчитываем скорость сушильного агента на каждом участке по формуле:
продолжение
--PAGE_BREAK--