Читайте данную работу прямо на сайте или скачайте
Проектирование лесосушильной камеры
Содержание
Введени.
1. а 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 меньшится 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 чистот 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 βФ и словным материалом βУ.
Таблица 1
Порода, вид и размеры пиломатериалов, мм |
βВ |
βШ |
βД |
К0 |
W ном, % |
W к , % |
У0, % |
βу, βФ |
КЕ=
βу
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
Осина, строительный материал, 25 ´ не обрезная x 6500
|
0,5 |
0,6 |
1 |
0,41 |
20 |
12 |
3,28 |
0,290 |
1,565 |
Лиственница, для мебели, 32 ´ 40 x 3250 |
0,561 |
0,9 |
1 |
0,52 |
20 |
8 |
6,24 |
0,473 |
0,96 |
Сосна, заготовки для мебели, 40 ´ 60 x 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:
ПУ=ЕУ n У ,
где ЕУ - 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:
ЕУ=Г β У , ЕУ=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 βФ по формулам или таблицам).
Габаритный объём штабелей 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, и высот штабеля, м.
Число оборотов камеры в год (число загрузок), об/год, определяется по выражению:
335
n У = ────
τ ОБ.У
где 335 - время работы камеры в году, суток; τ ОБ.У - продолжительность оборот камеры для словного материала, суток.
В конечном виде формулу для определения ПУ, м3усл./год, можно записать:
335 335
ПУ=Гβу ──── ПУ=70,2*0,454 ────=3140 м3усл./год
τ ОБ.У 3,4
1.3. Определение необходимого количества камер
а ΣУ 7455
n КАМ = ───а = ──── = 3 шт
ПУ 3140
где ΣУ - общий объём словного материала; ПУ - годовая производительность одной камеры в словном материале.
1.4. Определение производственной мощности действующего лесосушильного цеха (участка)
Производственная мощность лесосушильного цеха ПЦЕХА, м3усл./год, определяется суммой произведений числа камер соответствующего типа ПУ l , м3усл./год,
ПЦЕХА=Σ nl ПУ l .
ПЦЕХА=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
m 1м3 = ρ δ ────── = 400───── =192 кг/м3
100 100
где ρ δ - 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 оборот камеры, кг/оборот
m ОБ.КАМ = m 1м3 Е=192*20,3=3898 кг/оборот Е=Г βФ=70,2*0,290=20,3 м3
где Е - вместимость камеры, м3; Г - габаритный объём всех штабелей в камере, м3; βФ Ц коэффициент объёмного заполнения штабеля расчётным материалом.
2.2.3. Масса влаги, испаряемой из камеры в секунду, кг/с
m ОБ.КАМ а 3898
m С = ──────── = ───────── =0,021кг/са
3600 τсоб.суш 3600*51,3
τсоб.суш= τсуш -( τпр+ τкон.ВТО )=58-(4,7+2)=51,3ч
τпр =2,5*1,5*1,25=4,7 ч
где τсуш - продолжительность сушки расчётного материала, ч, τпр Ц продолжительность начального прогрева материала, ч; τкон.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
m Р = m С k =0,021*1,2=0,025 кг/с
где k - коэффициент неравномерности скорости сушки (рекомендуется принимать k =1,2 для камер периодического действия при сушке воздухом до W К =12-15%; k =1,3 при W К <12%; при сушке в среде перегретого пара соответственно k =1,3 и k =1,4).
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 /м мм |
Номер и индекс режима |
Номер ступени режима |
Изменение влажности древесины на каждой ступени % |
Параметры режима |
||
t 0 , С |
∆ t 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 t 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 d 1 , теплосодержане I 1 , 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 равнениям:
ρ П1 33151,3
d 1 =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 = φ1 ρ 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,
I 1 =1,0 t 1 +0,001 d 1 (1,93 t 1 +2490)=1,0*80+0,001*308,4(1,93*80+2490)=895,5 кДж/кг
Плотность воздуха, кг/м3,
d 1 308,4
349-132────── 349-132────────
622+ d 1 622+308,4
ρ 1 = ──────────── = ─────────────── =0,86 кг/м3
Т1 353
Приведённый удельный объём, м3/кг сух. возд ,
υ ПР.1 =4,62 10-6 Т1(622+ d 1 )=4,62*10-6*353(622+308,4)=1,52 м3/кг
где Т1 Ц термодинамическая температура, К. Т1=273+ t 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 ШТ F 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 = nlh (1-βВ)=1*6,5*3,0(1-0,5)=9,75 м2
где n - количество штабелей в плоскости, перпендикулярной входу циркулирующего агента сушки; l , h - длина и высот штабеля, м; βВ - коэффициент заполнения штабеля по высоте.
2.5.2. Масса циркулирующего агента сушки на 1 кг испаряемой влаги, кг/кг
V Ц 19,5
m Ц =а ──── = ─────── =513,1 кг/кг
m Р υ 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
а 1 1
d 2 = ───── + d 1 = ────── + 308,4=310,3 г/кг
m Ц 513,1
Теплосодержание воздуха, кДж/кг, I 2 = I 1
I 2 -2,490 d 2 895,5-2,490*310,3
I 2 =1,0 t 2 +0,001 d 2 (1,93 t 2 +2490). Откуд t 2 = ──────── = ──────────── = 76,5
1,0+0,00193 d 2 1,0+0,00193*310,3
I 2 =1,0*76,5+0,001*310,3(1,93*76,5+2490)=895 кДж/кг
Плотность воздуха, кг/м3,
d 2 310,3
349-132────── 349-132а ──────
622+ d 2 622+310,3
ρ 2 = ────────────а = ────────────── = 0,87 кг/м3
Т2 349,5
Приведённый удельный объём, м3/кг сух. возд ,
υ ПР.2 =4,62 10-6 Т2(622+ d 2 )=4,62*10-6*349,5(622+310,3)=1,50 м3/кг
где Т2 Ц термодинамическая температура, К. Т2=273+ t =273+76,5=349,5 К
2.5.4. Уточнение объёма и массы циркулирующего агента сушки
1 1
m Ц = ───── = ────── = 526,3
d 2 - d 1 310,3-308,4
Уточнение объёма V Ц , м3/с, и массы G , кг/с, циркулирующего агента сушки
V Ц = m Ц m Р υ ПР.1 =526,3*0,025*1,52=20 м3/с
G Ц = m Ц m 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
m 0 = ────── = ─────── =3,3 кг/кг
d 2 - d 0 310,3-10
где - d 0 влагосодержание свежего воздуха, г/кг (при поступлении из коридора правления или цеха d 0 =10-12 г/кг; при поступлении наружного воздуха летом d 0 =10-12 г/кг; зимой d 0 =2-3 г/кг).
2.6.2. Объём свежего (приточного) воздуха, поступающего в камеру, м3/с,
V 0 = m P m 0 ν ПР.о =0,025*3,3*3,48=0,287 м3/с
где ν ПР.о - приведённый удельный объём свежего воздуха, м3/кг (при t 0 =20о C ; ν ПР.о ≈0,87 м3/кг).
2.6.3. Объём отработанного воздуха (выбрасываемого из камеры), м3/с,
V ОТР = m P m 0 ν 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 приточно Цвытяжных каналов камеры
Площадь поперечного сечения приточного канала, м2,
а V 0 0,287
ƒ КАН = ───── = ───── =0,0717 м2
νКАН 4
где V 0 - объём свежего воздуха, м3/с;
V О = m 0 m Р ν 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
νКАН 4
где V ТР - объём отработавшего агента сушки, м3/с;
V ОТР = m 0 m Р ν 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
q ПР1 1м3= ρ W С(-)(- t 0 )+ ρб ¾¾¾¾ g + Р W С(+) t ПР =650*2,09*24+400────335+650*2,89*100=278074 кДж/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), %; g - скрытая теплот плавления льда (335 кДж/кг); С(-),С(+) - средняя дельная теплоёмкость соответственно при отрицательной и положительной температуре, кДж/(кг оС ); t 0 - начальная расчётная температура для зимних словий, оС ; t ПР - температура древесины при её прогреве, оС .
При определении удельной теплоёмкости древесины, средняя температура, оС древесины принимается:
t 0 +0 -24+0
для С(-) t СР = ────── = ───── = -12 оС С(-)=2,09
2 2
0+tПР 0+100
для С(+) t СР = ────── = ───── =50 оС С(+)=2,89а
2 2
2. Для среднегодовых словий, кДж/м3,
q ПР1 1м3= ρ W С(+)( t ПР - t 0 )=650*2,9(100-5,0)=179075 кДж/м3
где t 0 - среднегодовая темература древесины, оС .
при t СР =( t 0 + t 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)
q ПР1 1м3 278074 179075
q ПР = ¾¾¾¾ = ────── =1448,30 (зимнее) а q ПР = ──────── =932,68 (среднегодовое) кДж/кга
m 1м3 192 192
2.7.3. Общий расход тепла на камеру при начальном прогреве
q ПР1 1м3 E 278074*20,3 179075*20,3
Q ПР = ¾¾¾¾ = ───────── =,62 (зимнее) Q ПР = ──────── =214,84 (среднегодовое) кДж/кг
3600 τПР 3600*4,7 3600*4,7
где τПР 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. Удельный расход тепла на испарение влаги в лесосушильных камерах с многократной циркуляцией при сушке воздухом, кДж/кг,
I 2 - I 0 895-10
q ИСП =1 ───── - C В t ПР = 1─────── - 4,19*100=2451,5 кДж/кг (зимнее)
d 2 - d 0 310,3-2
895-46
q ИСП = 1─────── - 4,19*100=2408,2 кДж (среднегодовое)
310,3-10
где I 2 - теплосодержание воздуха на выходе из штабеля, кДж/кг; I 0 - теплосодержание свежего (приточного) воздуха, кДж/кг; d 2 - влагосодержание воздуха на выходе из штабеля, г/кг; d 0 - влагосодержание свежего (приточного) воздуха, г/кг; СВ - дельная теплоёмкость воды, СВ=4,19 кДж/(кг оС ); t ПР - температура нагретой влаги в древесине, оС ; принимается равной температуре прогрева.
При поступлении воздуха из коридора правления или наружного воздуха летом допустимо принять d 0 =10-12 г/кг, I 0 =46 кДж/кг; при поступлении наружного воздуха зимой d 0 =2-3 г/кг, I 0 =10 кДж/кг.
2. Общий расход тепла на испарение влаги, кВт,
Q ИСП = q ИСП m 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 ОГ k ( tc - t 0 )10-3 =а кВт
где ∑ F ОГ - суммарная поверхность ограждений крайней камеры в блоке, м2; k - коэффициент теплопередачи соответствующего ограждения камеры, Вт/(м2 оС ); tc - температура среды в камере, оС ; t 0 - расчётная температура наружного воздуха для зимних и среднегодовых словий.
Коэффициент теплопередачи многослойных ограждений подсчитывается по общейзвестной формуле, Вт/(м2 оС ),
1
k = ───────────────────────────
1 δ 1 δ 2 δn а 1
──── + ─── + ─── + Е+ ─── + ────
α ВН λ 1 λ 2 λn α Н
где α ВН - коэффициент теплоотдачи для внутренних поверхностей ограждений, Вт/(м2 оС ) (принимается ориентировочно α ВН =25); α Н - коэффициент теплоотдачи для наружных поверхностей ограждений, Вт/(м2 оС ) ( α Н =23 - для наружного воздуха; α Н =12 - для чердачных и неотапливаемых помещений; α Н =9 - для отапливаемых помещений); δ 1 ; δ 2 ; Е ; δ n Ц толщина слоёв ограждений, м; λ 1 ; λ 2 ; Е ; λ n а - коэффициент теплопроводности материалов соответствующих слоёв ограждений, Вт/(м2 оС ).
коэффициент теплопередачи пола k ПОЛ , Вт/(м2 оС ), принимается равным 0,5 k наружной стены
k ПОЛ =0,5 k СТ =0,5*0,47=0,24 Вт/(м2 оС ),
1
k ДВ = ─────────────────────── =0,6 Вт/(м2 оС ),
1/25+0,01/58+0,08/0,07+0,01/240+1/9
1
k СТ = ───────────────────────── =0,47 Вт/(м2 оС ),
1/25+0,005/58+0,14/0,07+0,005/240+1/9
2. Удельный 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
q ОГ = ───── = ───── =335,71 кДж/кг
m 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
q СУШ =( q ПР + q ИСП + q ОГ )с1=(1448,30+2451,5+335,71)1,1=4659,06(зимнее) кДж/кг
q 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
q СУШ 1 м 3 = q СУШ m 1 м3
q СУШ 1 м 3 =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 +Σ Q 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
1 Q К c 3 1*82,02*1,2
а F К = ────── = ─────────── = 94,61м2
K ( t т - tC ) 19,0(133-78,25)
где k - коэффициент теплопередачи калорифера, Вт/(м2 оС ); t т - температура теплоносителя (пар, вода), оС ; tC - 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 tC ориентировочно можно вычислить по формуле
tC =(t1+t2)/2=(80+76,5)/2=78,25
где t 1 и t 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 а 19,5
υ К = ────── = ──── =а 3 м/с k =19,0
F Ж.СЕЧ.К 5,75
Для биметаллических труб k находят по таблицам в зависимости от υ К , то есть k =ƒ( υ К ).
F К 94,6
n К = ──── = ──── = 72 трубы
ƒК 1,3
ƒК - 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
q СУШ m М 3 4044,24 *192
РСУШ.М3= ──────── = ──────── =369,75 кг/м3
i П - i К 2100
где q СУШ - суммарный удельный расход тепла на сушку для среднегодовых словий, кДж/кг; i П - энтальпия сухого насыщенного пара при определённом давлении, кДж/кг; i К - энтальпия кипящей воды при том же давлении, кДж/кг.
Ориентировочно Δ i = i П - i К можно принимать:
при р=0,2-0,25 МП Δ i ≈2190 кДж/кг
при р=0,3-0,50 МП Δ i ≈2100 кДж/кг
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
РКАМ.ПР= ──────────── = ────────────── =730 (зимнее) кг/ч
i П - i К 2100
(214,84+7,05)1,25*3600
РКАМ.ПР= ────────────── = 475,47(среднегодовое) кг/ч
2100
б) в период сушки
( Q ИСП +∑ Q ОГ )с23600 (61,3+7,05)1,25*3600
РКАМ.СУШ= ──────────── = ────────────── =146,46 кг/ч (зимнее)
а i П - i К 2100
(60,2+7,05)1,25*3600
РКАМ.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
РЦЕХА= n КАМ.ПР РКАМ.ПР+ n КАМ.СУШ РКАМ.СУШ=1*730 +2*146,46 =1023 кг/ч
где n 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); n КАМ.СУШ - остальные камеры цеха, в которых идёт процесс сушки;
2.9.4. Среднегодовой расход пара на сушку всего заданного объёма пиломатериалов, кг/год,
РГОД=РСУШ.1м Ф C длит =369,75*2400*1,0=887400 кг/год
где Ф - объём фактически высушенного или подлежащего сушке пиломатериала данного размера и породы, м3; СДЛИТ - коэффициент, учитывающий величение расхода пара при сушке пиломатериалов, сохнущих медленнее расчётного материала.
Средневзвешенная продолжительность сушки фактических пиломатериалов, ч,
τ1 Ф1+ τ2 Ф2+Е+ τ n Ф n 58*2400+108*1250+87*3250
τ СР.Ф = ─────────────── = ──────────────────── =80,71 ч
Ф 6900
где τ1; 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
C длит =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):
РЦЕХ 1023
d МАГ =√1,27─────── = √1,27──────── =0,066 м
3600 ρ П υ 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,
РКАМ.ПР 730
d КАМ =√1,27─────── =√1,27───────── =0,063 м
3600 ρ П υ П 3600*1,62*40
принимаем 65 мм
где РКАМ.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,
РКАМ.СУШ 146,46
d К =√1,27─────── =√1,27───────── =0,035 м
3600 ρ П υ П 3600*1,62*25
принимаем 32 мм
где РКАМ.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,
РКАМ.ПР-РКАМ.СУШ 730 -146,46
d УВЛ =√1,27──────────── =√1,27─────────── =0,05 м
3600 ρ П υ 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,
РКАМ.СУШ 146,46
d КОНД.КАМ =√1,27───────── =√1,27───────── =0,01 м
3600 ρ К υ 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,
РКАМ.СУШ n КАМ а 146,46 *2
d КОНД.МАГ =√1,27───────── =√1,27───────── =0,01 м
3600 ρ К υ К 3600*934*1
принимаем 10 мм
где n 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 k υ кг/ч,
2РКАМ.СУШ 20*146,46
k υ = ──────── = ────────── =1126,6 кг/ч
сГ√∆Рρ К 0,29 √ 0,085*934
где РКАМ.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 сГ - коэффициент, учитывающий снижение пропускной способности конденсатоотводчика при далении горячего конденсата по сравнению с холодным; при ∆Р ≤0,2 Па сГ =0,29; ∆Р >0,2 Па сГ =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 k 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 d У, мм |
Коэффициент kυ , кг/ч |
Размеры |
Резьба трубная дюйм |
Масса, кг |
|||||
L |
L 1 |
H МАКС |
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.