Содержание
Введение…………………………………………………………………………………….
1. Технологический расчёт камер ицеха………………………………………………..
Пересчёт объёма фактического пиломатериала вобъём условного материала……
1.2. Определениепроизводительности камер в условном материале…………………..
1.3. Определение необходимого количествакамер………………………………………
1.4.Определение производственной мощности действующего лесосушильного
цеха(участка)……………………………………………………………………………….
2. Тепловой расчёт камер ицеха………………………………………………………….
2.1.Выбор расчётного материала…………………………………………………………..
2.2. Определение массы испаряемойвлаги……………………………………………….
2.3. Выбор режимасушки…………………………………………………………………..
2.4. Определение параметров агента сушкина входе в штабель…………………………
2.5. Определение объёма и массыциркулирующего агента сушки………………………
2.6. Определение объёма свежего иотработанного воздуха или перегретого пара…….
2.7. Определение расхода тепла насушку…………………………………………………
2.8. Выбор типа и расчёт поверхностинагрева калорифера………………………………
2.9.Определение расхода пара……………………………………………………………..
2.10.Определение диаметров паропроводов и конденсатопроводов……………………
2.11.Выбор конденсатоотводчиков…………………………………………………………
Литература………………………………………………………………………………….…
Введение.
Посвоему технологическому содержанию процессы сушки и защиты древесины имеютцелью осуществлять коренные изменения качества древесных материалов путёмоблагораживания древесины c превращением её из сырьяв строительный, отделочный материал.
Понятие осушке древесины.
Выпиливаемыеиз сырых бревен доски и заготовки содержат по массе почти столько же влаги,сколько в них заключается древесного вещества. Если удалить эту влажность,масса досок уменьшится почти в 2 раза, а влажность древесины будет близка кнулю.
Применяемыйв промышленности метод теплового удаления влаги из древесины называется сушкой.Физическая сущность процесса заключается в том, что нагретый воздух (агентсушки) направляют к сырому материалу, при взаимодействии с которым он отдаётсвоё тепло, а влага из древесины за счёт восприятия ею из воздуха теплапревращается в парообразное состояние и удаляется этим же, воздухом.
Целисушки древесины.
Главнаяцель сушки древесины во всех условиях её производственного и бытовогоиспользования заключается в превращении древесины из природного сырья впромышленный материал с коренным улучшением её биологических,физико-механических, технологических и потребительских свойств
Врезультате высушивания, древесина приобретает стойкость против гниения,повышается её прочность и жёсткость, возникает стабильность размеров и формыдеталей и всего изделия. Открывается возможность склеивания, шлифования,строгания, снижается тепло и электропроводимость, появляются другиеположительные свойства (лучше удержание гвоздей, выше чистота обрабатываемойповерхности и др.).
Возможныеспособы сушки.
Подведениятепла к пиломатериалам для удаления влаги, возможно следующими способами:
1)С горячей гидрофобной (отталкивающей) жидкостью.
2)Твёрдыми телами при контакте древесины с горячей металлической поверхностью.
3)Лучистой теплотой направленной к древесине от специальных полей.
4)Электрическим током пропускаемым через древесину и нагревающим её.
5)Электромагнитным полем высокой частоты, пронизывающем и нагревающем влажнуюдревесину.
Известныйинтерес представляют опытные методы обезвоживания древесины без превращения еёвлаги в пар т.е. без затрат тепла на парообразование.
1)Центробежный при больших частотах вращения образца древесины, когда ось еговращения проходит по середине его длины.
2)Воздействие разности потенциалов постоянного электрического тока
3)Выдавливание древесины.
1. Технологический расчёт камер ицеха
Конечнойцелью технологического расчёта является определение количества камер длявысушивания заданного годового объёма пиломатериалов или определениепроизводственной мощности лесосушильного цеха при известных типах количествекамер.
Технологическийрасчёт для известного типа камер или вновь проектируемой камеры выполняется вопределённой последовательности.
1. Пересчёт объёма фактическогопиломатериала в объём условного материала.
2. Определение производительностикамер в условном материале.
3. Определение необходимогоколичества камер.
4. Определение производственной мощности действующего лесосушильного цеха(участка) при известном количестве и типе камер.
1. Пересчёт объёма фактическогопиломатериала в объём условного материала
Для учёта производительностилесосушильных камер и планирования их работы установлена неизменная учётнаяединица – кубометр условного материала, которому эквивалентны сосновые обрезныедоски толщиной 40 мм, шириной 150 мм, длиной более 1 м, высушиваемые по II категории качества от начальной влажности 60 доконечной 12%
Определениекоэффициентов объёмного заполнения штабеля фактическими пиломатериалами βФи условным материалом βУ.
Таблица 1
Порода, вид и размеры пиломатериалов, мм
βВ
βШ
βД
К0
Wном, %
Wк, %
У0, %
βу, βФ
КЕ=
βу
= βФ
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Осина, строительный материал, 25´не обрезнаяx6500
0,5
0,6
1
0,41
20
12
3,28
0,290
1,565
Лиственница, для мебели, 32´40x
3250
0,561
0,9
1
0,52
20
8
6,24
0,473
0,96
Сосна, заготовки для мебели, 40´60x
3250
0,615
0,9
1
0,44
20
8
5,28
0,524
0,866
Сосна, обрез. пиломат. 40´150´
5500
(усл. матер.)
0,615
0,9
0,85
0,44
20
12
3,52
0,454
---
1.2. Определениепроизводительности камер в условном материале
Годоваяпроизводительность камеры в условном материале, м3 усл./год, определяется по формуле:
ПУ=ЕУnУ,
где ЕУ – вместимость камеры в плотныхкубометрах условного материала, м3/усл.;
nУ – число оборотов камеры в год при сушкеусловного материала.
Вместимостькамеры в условном материале, м3/усл.,находится по формуле:
ЕУ=ГβУ, ЕУ=70,2*0,454=32 м3/усл
где Г –габаритный объём всех штабелей в камере, м3; βУ – коэффициент объёмногозаполнения штабеля условным материалом (определяется так же, как и βФпо формулам или таблицам).
Габаритный объёмштабелей Г, м3, вычисляется по выражению:
Г=nlbh. Г=2*6,5*1,8*3,0=70,2 м3
где n – число штабелей в камере; l,b, h, — соответственно габаритная длина, ширина, ивысота штабеля, м.
Число оборотовкамеры в год (число загрузок), об/год, определяется по выражению:
335
nУ= ────
τОБ.У
где 335 – времяработы камеры в году, суток; τОБ.У –продолжительность оборота камеры для условного материала, суток.
В конечном видеформулу для определения ПУ, м3усл./год, можно записать:
335 335
ПУ=ГβУ ──── ПУ=70,2*0,454────=3140 м3усл./год
τОБ.У 3,4
1.3. Определение необходимогоколичества камер
ΣУ 7455
nКАМ= ─── = ──── = 3 шт
ПУ 3140
где ΣУ – общий объём условногоматериала; ПУ – годовая производительность одной камеры в условномматериале.
1.4.Определение производственной мощности действующего лесосушильного цеха(участка)
Производственнаямощность лесосушильного цеха ПЦЕХА, м3усл./год,определяется суммой произведений числа камер соответствующего типа ПУl, м3усл./год,
ПЦЕХА=ΣnlПУl.
ПЦЕХА=3*3140=9420м3усл./год
2. Тепловой расчёт камер и цеха
Производитьсяс целью определения затрат тепла на сушку, расхода теплоносителя, выбора и расчёта тепловогооборудования камер и цеха (калориферов, конденсатоотводчиков,трубопроводов).
Тепловойрасчёт целесообразно выполнять в определённой последовательности:
1) выбор расчётного материала;
2)определение массы испаряемой влаги;
3)выбор режима сушки;
4)определениепараметров агента сушки на входе в штабель;
5)определениеобъёма и массы циркулирующего агента сушки;
6) определение объёма свежего иотработавшего воздуха или перегретого пара;
7) определение расхода тепла на сушку;
8) выбор типа и расчёт поверхности нагревакалорифера;
9) определение расхода теплоносителя;
10) определение диаметров паропроводов и конденсаторопроводов;
11) выбор конденсатоотводчиков.
2.1.Выбор расчётного материала
Зарасчётный материал принимаются самые быстросохнущие доски или заготовки иззаданной спецификации.
В данном случаеОсина, толщина 25 мм, длина 6,5мм, не обрезная, строительный материал. Начальная влажность 60% конечная 12%.
2.2. Определение массы испаряемой влаги
2.2.1. Массавлаги, испаряемой из 1м3 пиломатериалов, кг/м3
WН-WК 60-12
m1м3=ρδ────── =400───── =192 кг/м3
100 100
где ρδ –базисная плотность расчётного материала, кг/м3; WН, WК — соответственно начальная и конечнаявлажность расчётного материала, %.
2.2.2.Масса влаги, испаряемой за время одного оборота камеры, кг/оборот
m ОБ.КАМ= m 1м3Е=192*20,3=3898кг/оборот Е=Г βФ=70,2*0,290=20,3м3
где Е –вместимость камеры, м3; Г – габаритный объём всех штабелей в камере,м3; βФ– коэффициент объёмного заполнения штабеля расчётным материалом.
2.2.3. Масса влаги, испаряемой изкамеры в секунду, кг/с
m ОБ.КАМ 3898
m С=──────── =───────── =0,021кг/с
3600τсоб.суш 3600*51,3
τсоб.суш=τсуш-(τпр+ τкон.ВТО)=58-(4,7+2)=51,3ч
τпр=2,5*1,5*1,25=4,7ч
гдеτсуш – продолжительность сушки расчётного материала, ч, τпр– продолжительность начального прогрева материала, ч; τкон.ВТО –продолжительность конечной влаготеплообработки (ВТО),ч.
Продолжительностьначального прогрева можно ориентировочно принимать для мягких хвойных пород 1,5ч на каждый см толщины расчётного материала; для берёзы, осины, ольхи и др.мягких лиственных пород время прогрева увеличивается на 25%, а дляпиломатериалов твёрдых пород (дуб, бук, лиственница и др)– на 50%.
2.2.4. Расчётная массаиспаряемой влаги, кг/с
m Р= m Сk=0,021*1,2=0,025кг/с
где k– коэффициентнеравномерности скорости сушки (рекомендуется принимать k=1,2для камер периодического действия при сушке воздухом до WК=12-15%; k=1,3при WК
2.3. Выбор режима сушки
Режим сушкивыбирается в зависимости от породы и толщины расчётного материала, а такжетребований, предъявляемых к качеству сухой древесины.
В настоящеевремя установлены четыре категории качества сушки пиломатериалов.
Мы выбираем II категорию:
II – сушка пиломатериалов до WСР.К=7…15%(мебельное производство, столярно-строительные изделия и др.).
2.3.1. Режимы сушки в камерахпериодического действия (ГОСТ 19773-84)
В этих камерахприменяются режимы низкотемпературного и высокотемпературного процесса.
Порода
Толщина п/м мм
Номер и индекс режима
Номер ступени режима
Изменение влажности древесины на каждой ступени %
Параметры режима
t0, С
∆ t0, С
φ
Осина
25
3-Б (Н)
1
2
3
60>30
30-20
20-12
75
80
100
4
8
28
0,84
0,70
0,32
2.4. Определение параметров агента сушкина входе в штабель
2.4.1. Агент сушки — влажный воздух
По выбранномурежиму назначаются расчётная температура t1 и относительнаявлажность воздуха φ1 со стороны входа в штабель. Для камерпериодического действия эти параметры берутся по второй (средней) ступенирежима (W=35-20%).
Влагосодеражание d1, теплосодержанеI1, плотность р1 и приведённыйудельный объём υПР.1 определяются поId-диаграмме. Если точка 1, характеризующая на Id-диаграмме состояние воздуха на входе в штабель,выходит за пределы диаграммы, парамеиры воздухаследует вычислять по известным уравнениям:
ρП1 33151,3
d1=622───── г/кг= 622──────── =308,4 г/кг
ρа-ρП1 105-33151,3
где ρП1 - парциальноедавление водяного пара, Па; ρа – атмосферноедавление воздуха (ρа≈1 бар=105Па).
Так как φ1=ρП1/ρН1, то ρП1=φ1ρП1=0,70*47359=33151,3Па
где φ1–относительная влажность воздуха расчётной ступени режима; ρП1 – давлениенасыщения водяного пара при расчётной температуре режима.
Теплосодержаниевоздуха, кДж/кг,
I1=1,0t1+0,001d1(1,93t1+2490)=1,0*80+0,001*308,4(1,93*80+2490)=895,5кДж/кг
Плотностьвоздуха, кг/м3,
d1 308,4
349-132────── 349-132────────
622+d1 622+308,4
ρ1=────────────=───────────────=0,86 кг/м3
Т1 353
Приведённыйудельный объём, м3/кг сух. возд,
υПР.1=4,62 10-6Т1(622+d1)=4,62*10-6*353(622+308,4)=1,52м3/кг
где Т1– термодинамическая температура, К. Т1=273+t1=273+80=353 К
2.5. Определение объёма и массыциркулирующего агента сушки
2.5.1. Объём циркулирующегоагента сушки, м3/с, определяется по формуле
VЦ=υШТFЖ.СЕЧ.ШТ=2,0*9,75=19,5 м3/с
где υШТ – расчётная (заданная) скоростьциркуляции агента сушки через штабель, м/с; FЖ.СЕЧ.ШТ – живое сечениештабеля, м2.
FЖ.СЕЧ.ШТ=nlh(1-βВ)=1*6,5*3,0(1-0,5)=9,75м2
где n – количество штабелей в плоскости, перпендикулярнойвходу циркулирующего агента сушки; l, h – длина и высота штабеля, м; βВ –коэффициент заполнения штабеля по высоте.
2.5.2. Масса циркулирующегоагента сушки на 1 кг испаряемой влаги, кг/кг
VЦ 19,5
m Ц= ──── =─────── =513,1кг/кг
m РυПР.1 0,025*1,52
где υПР.1 – приведённый удельный объёмагента сушки на входе в штабель, м3/кг (определяется по Id-диаграмме или расчётным путём).
2.5.3.Определение параметров воздуха на выходе из штабеля
1000 1000
d2=───── +d1 =────── + 308,4=310,3 г/кг
mЦ 513,1