Проектирование лесосушильной камеры

Содержание

Введени.

1.      Технологический расчёт камер и цеха..

            Пересчёт объёма фактического пиломатериала в объём словного материалЕЕ

1.2. Определение производительности камер в словном материал..

1.3. Определение необходимого количества камер

1.4. Определение производственной мощности действующего лесосушильного

цеха (участка).

2.      Тепловой расчёт камер и цеха.

2.1. Выбор расчётного материала..

2.2. Определение массы испаряемой влаги.

2.3. Выбор режима сушки..

2.4. Определение параметров агента сушки на входе в штабель

2.5. Определение объёма и массы циркулирующего агента сушки

2.6. Определение объёма свежего и отработанного воздуха или перегретого парЕЕ.

2.7. Определение расхода тепла на сушку

2.8. Выбор типа и расчёт поверхности нагрева калорифера

2.9. Определение расхода пара..

2.10. Определение диаметров паропроводов и конденсатопроводов

2.11. Выбор конденсатоотводчиков

Литература.Е

Введение.

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

Понятие о сушке древесины.

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

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

Цели сушки древесины.

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

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

Возможные способы сушки.

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

1) С горячей гидрофобной (отталкивающей) жидкостью.

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

3) Лучистой теплотой направленной к древесине от специальных полей.

4) Электрическим током пропускаемым через древесину и нагревающим её.

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

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

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

2) Воздействие разности потенциалов постоянного электрического тока

3) Выдавливание древесины.

1.          Технологический расчёт камер и цеха

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

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

1.     Пересчёт объёма фактического пиломатериала в объём словного материала.

2.     Определение производительности камер в словном материале.

3.     Определение необходимого количества камер.

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

1. Пересчёт объёма фактического пиломатериала в объём словного материала

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

Определение коэффициентов объёмного заполнения штабеля фактическими пиломатериалами β_Ф и словным материалом β_У.

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 обрезная	0,5	0,6	1	0,41	20	12	3,28	0,290	1,565
Лиственница, для мебели, 32´40 3250	0,561	0,9	1	0,52	20	8	6,24	0,473	0,96
Сосна, заготовки для мебели, 40´60 3250	0,615	0,9	1	0,44	20	8	5,28	0,524	0,866
Сосна, обрез. пиломат. 40´150´ 5500 (усл. матер.)	0,615	0,9	0,85	0,44	20	12	3,52	0,454	---

1.2. Определение производительности камер в словном материале

Годовая производительность камеры в словном материале, м³ сл./год, определяется по формуле:

П_У=Е_УУ,

где Е_У - вместимость камеры в плотных кубометрах словного материала, м³/усл.;

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

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

Е_У=Гβ_У, Е_У=70,2*0,454=32 м³/усл

где Г - габаритный объём всех штабелей в камере, м³; β_У - коэффициент объёмного заполнения штабеля словным материалом (определяется так же, как и β_Ф по формулам или таблицам).

Габаритный объём штабелей Г, м³, вычисляется по выражению:

Г=3

где

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

335

У= ────

τ_ОБ.У

где 335 - время работы камеры в году, суток; τ_ОБ.У - продолжительность оборота камеры для словного материала, суток.

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

335 335

П_У=Гβ_у ──── П_У=70,2*0,454 ────=3140 м³усл./год

τ_ОБ.У 3,4

1.3. Определение необходимого количества камер

аΣУ 7455

КАМ= ───а <= ──── = 3 шт

П_У 3140

где ΣУ - общий объём словного материала; П_У - годовая производительность одной камеры в словном материале.

1.4. Определение производственной мощности действующего лесосушильного цеха (участка)

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

П_ЦЕХА=ΣlП_Уl.

П_ЦЕХА=3*3140=9420 м³усл./год

2. Тепловой расчёт камер и цеха

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

Тепловой расчёт целесообразно выполнять в определённой последовательности:

1)    выбор расчётного материала;

2) определение массы испаряемой влаги;

3) выбор режима сушки;

4)определение параметров агента сушки на входе в штабель;

5)определение объёма и массы циркулирующего агента сушки;

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

7) определение расхода тепла на сушку;а

8) выбор типа и расчёт поверхности нагрева калорифера;

9) определение расхода теплоносителя;

10) определение диаметров паропроводов и конденсаторопроводов;

11) выбор конденсатоотводчиков.

2.1. Выбор расчётного материала

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

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

2.2. Определение массы испаряемой влаги

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

W_Н-W_К 60-12

1м3=ρδ ────── = 400───── =192 кг/м³

100 100

где ρδ - базисная плотность расчётного материала, кг/м³; W_Н, W_К а<- соответственно начальная и конечная влажность расчётного материала, %.

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

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

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

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

ОБ.КАМ 3898

С= ──────── = ───────── =0,021кг/са

3600τ_{соб.суш} 3600*51,3

τ_{соб.суш}= τ_суш<-( τ_пр+ τ_{кон.ВТО})=58-(4,7+2)=51,3ч

τ_пр<=2,5*1,5*1,25=4,7 ч

где τ_суш - продолжительность сушки расчётного материала, ч, τ_пр Ц продолжительность начального прогрева материала, ч; τ_{кон.ВТО} Ц продолжительность конечной влаготеплообработки (ВТО), ч.

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

2.2.4. Расчётная масса испаряемой влаги, кг/с

Р= Сk<=0,021*1,2=0,025 кг/с

где К=12-15%; К<12%; при сушке в среде перегретого пара соответственно

2.3. Выбор режима сушки

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

В настоящее время становлены четыре категории качества сушки пиломатериалов.

Мы выбираем II категорию:

II - сушка пиломатериалов до W_СР.К=Е15% (мебельное производство, столярно-строительные изделия и др.).

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

В этих камерах применяются режимы низкотемпературного и высокотемпературного процесса.

Порода	Толщина п	Номер и индекс режима	Номер ступени режима	Изменение влажности древесины на каждой ступени %	Параметры режима
t0, С	∆ 0, С	φ
Осина	25	3-Б (Н)	1 2 3	60>30 30-20 20-12	75 80 100	4 8 28	0,84 0,70 0,32

2.4. Определение параметров агента сушки на входе в штабель

2.4.1. Агент сушки - влажный воздух

По выбранному режиму назначаются расчётная температура 1 и относительная влажность воздуха φ₁ со стороны входа в штабель. Для камер периодического действия эти параметры берутся по второй (средней) ступени режима (W<=35-20%).

Влагосодеражание d₁, теплосодержане I₁, плотность р₁ и приведённый удельный объём υ_ПР.1 определяются по Id<-диаграмме. Если точка 1, характеризующая на Id<-диаграмме состояние воздуха на входе в штабель, выходит за пределы диаграммы, парамеиры воздуха следует вычислять по известным уравнениям:

ρ_П1 33151,3

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

ρ_а-ρ_П1 10⁵-33151,3

где ρ_П1 - парциальное давление водяного пара, Па; ρ_а - атмосферное давление воздуха (ρ_а≈1 бар=10⁵ Па).

Так как φ₁<= ρ_П1/ ρ_Н1, то ρ_П1= φ₁ρ_П1=0,70*47359=33151,3 Па

где φ₁ Ц относительная влажность воздуха расчётной ступени режима; ρ_П1 - давление насыщения водяного пара при расчётной температуре режима.

Теплосодержание воздуха, кДж/кг,

I₁=1,01+0,001d₁(1,931+2490)=1,0*80+0,001*308,4(1,93*80+2490)=895,5 кДж/кг

Плотность воздуха, кг/м³,

d₁ 308,4

349-132────── 349-132────────

622+d₁ 622+308,4

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

Т₁ 353

Приведённый удельный объём, м³/кг сух. возд,

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

где Т₁ Ц термодинамическая температура, К. Т₁=273+1=273+80=353 К

2.5. Определение объёма и массы циркулирующего агента сушки

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

V_Ц=υ_ШТF_{Ж.СЕЧ.ШТ}=2,0*9,75=19,5 м³/с

где υ_ШТ - расчётная (заданная) скорость циркуляции агента сушки через штабель, м/с; F_{Ж.СЕЧ.ШТ} - живое сечение штабеля, м².

F_{Ж.СЕЧ.ШТ}=В)=1*6,5*3,0(1-0,5)=9,75 м²

где В - коэффициент заполнения штабеля по высоте.

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

V_Ц 19,5

Ц=а ──── = ─────── =513,1 кг/кг

Рυ_ПР.1 0,025*1,52

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

2.5.3. Определение параметров воздуха на выходе из штабеля

а1 1

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

Ц 513,1

Теплосодержание воздуха, кДж/кг, I₂=I₁

I₂-2,490d₂ 895,5-2,490*310,3

I₂=1,02+0,001d₂(1,932+2490). Откуд 2= ──────── = ──────────── = 76,5

1,0+0,00193d₂ 1,0+0,00193*310,3

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

Плотность воздуха, кг/м³,

d₂ 310,3

349-132────── 349-132а ──────

622+d₂ 622+310,3

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

Т₂ 349,5

Приведённый удельный объём, м³/кг сух. возд,

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

где Т₂ Ц термодинамическая температура, К. Т₂=273+

2.5.4. Уточнение объёма и массы циркулирующего агента сушки

1 1

Ц= ───── = ────── = 526,3

d₂-d₁ 310,3-308,4

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

V_Ц= Цm _Рυ_ПР.1=526,3*0,025*1,52=20 м³/с

G_Ц= Цm _Р=526,3*0,024=13,1 кг/с

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

V_Ц 20

υ_ШТ= ─────── = ───── =2

F_{Ж.СЕЧ.ШТ} 9,75

2.6. Определение объёма свежего и отработанного воздуха или перегретого пара

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

1 1

0= ────── = ─────── =3,3 кг/кг

d₂-d₀ 310,3-10

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

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

V₀= _P 0ν_ПР.о=0,025*3,3*3,48=0,287 м³/с

где ν_ПР.о - приведённый удельный объём свежего воздуха, м³/кг (при 0=20^оC; ν_ПР.о≈0,87 м³/кг).

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

V_ОТР= _P 0ν_ПР.2 =0,025*3,3*1,50=0,123 м³/с

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

2.6.4. Расчёт приточноЦвытяжных каналов камеры

Площадь поперечного сечения приточного канала, м²,

аV₀ 0,287

ƒ_КАН= ───── = ───── =0,0717 м²

ν_КАН 4

где V₀ - объём свежего воздуха, м³/с;

V_О= 0m _Рν_ПР.0=3,3*0,025*3,48=0,287 м³/с

где ν_ПР.0 Ц приведённый удельный объём свежего воздуха, м³/кг.

Площадь поперечного сечения вытяжного канала, м²,

V_ТР 0,123

ƒ_КАН= ───── = ──── =0,0307 м²

ν_КАН 4

где V_ТР - объём отработавшего агента сушки, м³/с;

V_ОТР= 0m _Рν_ПР.2=3,3*0,025*1,50=0,123 м³/с

где ν_ПР.2 - приведённый удельный объём отработавшего агента сушки, м³/кг.

2.7. Определение расхода тепла на сушку

2.7.1. Расход тепла на начальный прогрев 1 м³ древесины

1.Для зимних условий, кДж/м³,

W<-W_Г.Ж 60-17

ПР11м³= ρ_WС_(-)(-0)+ ρ_б ¾¾¾¾< WС₍₊₎ПР=650*2,09*24+400────335+650*2,89*100=278074кДж/м³

100 100

где ρ_W - плотность древесины расчётного материала при заданной начальной влажности W_Н, кг/м³; ρ_б - базисная плотность древесины расчётного материала, кг/м³; W_Н - начальная влажность расчётного материала, %; W_Г.Ж - содержание незамёрзшей связанной (гигроскопичной влаги), %; (-),С₍₊₎ - средняя дельная теплоёмкость соответственно при отрицательной и положительной температуре, кДж/(кг ^оС); 0 - начальная расчётная температура для зимних словий, ^оС; ПР - температура древесины при её прогреве, ^оС.

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

0+0 <-24+0

для С_(-) СР= ────── = ───── = -12 ^оС С_(-)=2,09

2 2

0+t_ПР 0+100

для С₍₊₎ СР= ────── = ───── =50 ^оС С₍₊₎=2,89а

2 2

2. Для среднегодовых словий, кДж/м³,

q_ПР11м³= ρ_WС₍₊₎(ПР-0)=650*2,9(100-5,0)=179075 кДж/м³

где 0 - среднегодовая темература древесины, ^оС.

при СР=(0+ПР)/2 = (5,0+100)/2=52,5 ^оС С₍₊₎=2,9

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

(определяется для зимних и среднегодовых словий)

ПР11м³ 278074 179075

ПР= ¾¾¾¾< = ────── =1448,30 (зимнее) аПР= ──────── =932,68 (среднегодовое) кДж/кга

3 192 192

2.7.3. Общий расход тепла на камеру при начальном прогреве

ПР11м³E 278074*20,3 179075*20,3

Q_ПР= ¾¾¾¾< = ───────── =,62 (зимнее) Q_ПР= ──────── =214,84 (среднегодовое) кДж/кг

3600 τ_ПР 3600*4,7 3600*4,7

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

2.7.4. Определение расхода тепла на испарение влаги

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

I₂-I₀ 895-10

ИСП=1 ───── - C_Вt_ПР = 1─────── - 4,19*100=2451,5 кДж/кг (зимнее)

d₂-d₀ 310,3-2

895-46

ИСП= 1─────── - 4,19*100=2408,2 кДж (среднегодовое)

310,3-10

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

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

2. Общий расход тепла на испарение влаги, кВт,

Q_ИСП=ИСПm _Р=2451,5*0,025= 61,3кВт (зимнее)

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

2.7.5. Потери тепла через ограждения камеры

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

Q_ОГ=∑F_ОГk(c<-0)10^-3 =а кВт

где ∑F_ОГ - суммарная поверхность ограждений крайней камеры в блоке, м²; 2 ^оС); c - температура среды в камере, ^оС; 0 - расчётная температура наружного воздуха для зимних и среднегодовых словий.

Коэффициент теплопередачи многослойных ограждений подсчитывается по общейзвестной формуле, Вт/(м^{2 о}С),

1

1 δ₁ δ₂ δ_n а1

──── + ─── + ─── + Е+ ─── + ────

α_ВН λ₁ λ₂ λ_n α_Н

где α_ВН - коэффициент теплоотдачи для внутренних поверхностей ограждений, Вт/(м^{2 о}С) (принимается ориентировочно α_ВН=25); α_Н - коэффициент теплоотдачи для наружных поверхностей ограждений, Вт/(м^{2 о}С) (α_Н=23 - для наружного воздуха; α_Н=12 - для чердачных и неотапливаемых помещений; α_Н=9 - для отапливаемых помещений); δ₁; δ₂; Е ; δ_n - толщина слоёв ограждений, м; λ₁; λ₂; Е ; λ_n а<- коэффициент теплопроводности материалов соответствующих слоёв ограждений, Вт/(м^{2 о}С).

коэффициент теплопередачи пола ПОЛ, Вт/(м^{2 о}С), принимается равным 0,5

k_ПОЛ=0,5СТ =0,5*0,47=0,24 Вт/(м^{2 о}С),

1

k_ДВ= ─────────────────────── =0,6 Вт/(м^{2 о}С),

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

1

k_СТ= ───────────────────────── =0,47 Вт/(м^{2 о}С),

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

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

∑Q_ОГ 7,05

ОГ= ───── = ───── =335,71 кДж/кг

С 0,021

где ∑Q_ОГ - суммарные теплопотери через ограждения камеры, кВт

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

Производится для зимних и среднегодовых словий

СУШ=(ПР+ИСП+ОГ)с₁=(1448,30+2451,5+335,71)1,1=4659,06(зимнее) кДж/кг

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

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

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

Производится для среднегодовых словий по формуле

СУШ 1 м³=СУШm₁м³

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

2.8. Выбор типа и расчёт поверхности нагрева калорифера

2.8.1. Выбор типа калорифера

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

2.8.2. Тепловая мощность калорифера

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

Q_К=(Q_ИСП+ΣQ_ОГ)с₂ = (61,3+7,05)1,2=82,02

где с₂ Ц коэффициент неучтённого расхода тепла на сушку, с₂=1,Е1,3.

2.8.3. Расчёт поверхности нагрева калорифера, м²

1Q_Кc₃ 1*82,02*1,2

аF_К= ────── = ─────────── = 94,61м²

K(т-C) 19,0(133-78,25)

где 2 ^оС); т - температура теплоносителя (пар, вода), ^оС; C - температура нагреваемой среды в камере (воздух, перегретый пар), ^оС; с₃ Ц коэффициент запаса, учитывающий загрязнение поверхности калорифера ( для чугунных труб с₃=1,1; для биметаллических с₃=1,2).

Температуру среды C ориентировочно можно вычислить по формуле

C<=(t₁+t₂)/2=(80+76,5)/2=78,25

где 1 и 2 - соответственно температуры агента сушки на входе в штабель и выходе из штабеля, ^оС.

Камеры с калориферами из биметаллических греющих труб наружным диаметром 56 мм

F_Ж.СЕЧ.К=F_КАН(1-Кƒ)=9,75(1-0,410)=5,75

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

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

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

V_Ц 19,5

υ_К= ────── = ──── =а 3 м/с

F_Ж.СЕЧ.К 5,75

Для биметаллических труб К, то есть К).

F_К 94,6

К= ──── = ──── = 72 трубы

ƒ_К 1,3

ƒ_К - поверхность нагрева одного компактного калорифера.

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

2.9. Определение расхода пара

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

СУШm_М³ 4044,24 *192

Р_СУШ.М³= ──────── = ──────── =369,75 кг/м³

П-К 2100

где СУШ - суммарный удельный расход тепла на сушку для среднегодовых словий, кДж/кг; П - энтальпия сухого насыщенного пара при определённом давлении, кДж/кг; К - энтальпия кипящей воды при том же давлении, кДж/кг.

Ориентировочно ΔП-К можно принимать:

при р=0,2-0,25 МП Δ

при р=0,3-0,50 МП Δ

р - давление пара в калорифере.

2.9.2. Расход пара на камеру, кг/ч

Определяется для зимних и среднегодовых словий

Для камер периодического действия:

) в период прогрева

(Q_ПР+∑Q_ОГ)с₂3600 (,62+7,05)1,25*3600

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

П-К 2100

(214,84+7,05)1,25*3600

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

2100

б) в период сушки

(Q_ИСП+∑Q_ОГ)с₂3600 (61,3+7,05)1,25*3600

Р_{КАМ.СУШ}= ──────────── = ────────────── =146,46 кг/ч (зимнее)

П-К 2100

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

Р_{КАМ.СУШ}= ─────────────── =144,10 кг/ч (среднегодовое)

2100

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

2.9.3. Расход пара на сушильный цех, кг/ч

Р_ЦЕХА=КАМ.ПРР_КАМ.ПР+КАМ.СУШР_{КАМ.СУШ}=1*730 <+2*146,46 <=1023 кг/ч

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

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

Р_ГОД=Р_СУШ.1м Ф_Cдлит=369,75*2400*1,0=887400 кг/год

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

Средневзвешенная продолжительность сушки фактических пиломатериалов, ч,

τ₁Ф₁+ τ₂Ф₂+Е+ τ_nФ

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

Ф 6900

где τ_1; τ₂;Е τ_n Ц продолжительность сушки фактических пиломатериалов отдельно по породам и сечениям, ч; Ф₁; Ф₂;ЕФ_n - годовой объём этих же пиломатериалов отдельно по породам и сечениям, м³; τ_РАСЧ - продолжительность сушки расчётного материала, ч.

τ_СР.Ф/ τ_РАСЧ=80,71/58=1,3

_Cдлит=1,0

2.10. Определение диаметров паропроводов и конденсатопроводов

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

Р_ЦЕХ 1023

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

3600ρ_Пυ_П 3600*1,62*50

принимаем 65 мм

где ρ_П - плотность пара, кг/м³; υ_П - скорость движения пара, принимается для магистралей 50-80 м/с.

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

Р_КАМ.ПР 730

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

3600ρ_Пυ_П 3600*1,62*40

принимаем 65 мм

где Р_КАМ.ПР Ц расход пара на камеру периодического действия для зимних словий в период прогрева, кг/ч; υ_П - принимается 40-50 м/с.

3. Диаметр паропровода к калориферу камеры, м,

Р_{КАМ.СУШ} 146,46

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

3600ρ_Пυ_П 3600*1,62*25

принимаем 32 мм

где Р_{КАМ.СУШ} Ц расход пара на сушку для зимних словий, кг/ч; υ_П - принимается 25-40 м/с.

4. Диаметр паропровода к влажнительным трубам, м,

Р_КАМ.ПР-Р_{КАМ.СУШ} 730 <-146,46

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

3600ρ_Пυ_П 3600*1,62*50

принимаем 50 мм

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

5. Диаметр конденсационного трубопровода от калорифера камеры, м,

Р_{КАМ.СУШ} 146,46

d_{КОНД.КАМ}=√1,27───────── =√1,27───────── =0,01 м

3600ρ_Кυ_К 3600*934*0,5

принимаем 10 мм

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

6. Диаметр конденсационной магистрали, м,

Р_{КАМ.СУШ}КАМ а 146,46 *2

d_{КОНД.МАГ}=√1,27───────── =√1,27───────── =0,01 м

3600ρ_Кυ_К 3600*934*1

принимаем 10 мм

где КАМ - количество камер в цехе; υ_К - принимается 1-1,5 м/с

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

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

2.11. Выбор конденсатоотводчиков

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

2Р_{КАМ.СУШ} 20*146,46

υ<= ──────── = ────────── =1126,6 кг/ч

с_Г√∆_Рρ_К 0,29√0,085*934

где Р_{КАМ.СУШ} Ц расход пара на сушку в зимних словиях, равный расходу горячего конденсата, кг/ч; ∆_Р - перепад давления в конденсатоотводчике, Па; ρ_К - плотность конденсата, кг/м³;а с_Г - коэффициент, учитывающий снижение пропускной способности конденсатоотводчика при далении горячего конденсата по сравнению с холодным; при ∆_Р≤0,2 Па с_Г<=0,29; ∆_Р>0,2 Па с_Г<=0,25.

Перепад давления в конденсатоотводчике

∆_Р<=р₁-р₂=0,95*0,30-0,2=0,085 Па

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

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

Принимаем конденсатоотводчик тип 45ч15нж с d_У=25 мм

Проход словн-ый dУ, мм	Коэффициент υ, кг/ч	Размеры	Резьба трубная дюйм	Масса, кг
L	L1	HМАКС	H1	D0	S
25	1250	120	18	250	28	100	46	1	6,55

Литература

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

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

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