Проект лесосушильного цеха для камеры Global Wood Dryers

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Пояснительная записка

к курсовому проекту по дисциплине: «Гидротермическая обработка и консервирование древесины»

На тему: Проект лесосушильного цеха для камеры Global Wood Dryers

Содержание

Введение

1. Технологический расчёт

1.1 Выбор способа обработки и описание лесосушильной камеры

1.2 Выбор режима сушки

1.3 Определение продолжительности сушки и обработка камеры

1.4 Перевод объёма фактических пиломатериалов в объём условного материала

1.5 Расчёт годовой производительности камеры на условном материале

1.6 Расчёт потребного количества сушильных камер

2. Тепловой расчёт

2.1 Выбор расчётного материала

2.2 Определение параметров агента сушки на входе в штабель

2.3 Расчёт количества испаряемой влаги

2.4 Определение объёма циркулирующего агента сушки и его параметров на выходе из штабеля

2.5 Расчёт приточно-вытяжных каналов

2.6 Расчёт расхода тепла на сушку

2.7 Выбор и расчёт калориферов

2.8 Определение расходов пара

2.9 Выбор и расчёт конденсатоотводчиков

3. Описание технологического процесса сушки

3.1 Транспортировка сырых пиломатериалов в сушильный цех, формирование сушильных штабелей

3.2 Пуск и загрузка камеры

3.3 Этапы процесса сушки пиломатериалов

3.4 Контроль и регулирование параметров агента сушки

3.5 Контроль влажности древесины в процессе сушки

3.6 Контроль за внутренними напряжениями и остаточными деформациями

Заключение

Список использованных источников

Введение

Цели, задачи и значение сушки древесины для народного хозяйства. Основные технологические цели сушки древесины таковы: повышение прочности и долговечности сооружений и изделий из древесины; предохранение от порчи и загнивания; уменьшение. Или уничтожение формоизменяемости, размероизменяемости, коробления или растрескивания древесины; обеспечение возможности склеивания и отделки; уменьшение веса (в 1,5--2 раза).

Широкое развитие массовой сушки древесины и организация ее на более высоком техническом уровне при большей требовательности к качеству являются одним из основных средств повышения экономного расходования древесины и улучшения качества изделий из нее.

Удаление влаги из древесины при сушке сопряжено со значительными трудностями, которые объясняются относительно большой толщиной материала и изменением размеров древесины при высыхании. При неправильном ведении процесса сушки может иметь место неравномерное просушивание материала, его растрескивание, коробление и другие дефекты. Поэтому основная задача сушки -- равномерное высушивание всей партии древесины и каждой доски в отдельности по ее сечению и длине при отсутствии дефектов и сохранении требуемого качества материала.

Деревянные изделия или сооружения, изготовленные из непросушенной древесины, недолговечны; они преждевременно разрушаются или портятся. Мебель, изготовленная из недостаточно просушенной древесины, разваливается в течение нескольких месяцев, в то время как такая же мебель, изготовленная из хорошо высушенной древесины, служит много лет. Строительные детали (оконные переплеты, двери, полы, потолки), изготовленные из непросушенной должным образом древесины, коробятся, перекашиваются и рассыхаются. Образуются щели в полах и потолках, осыпается штукатурка. Здание в этом случае требует капитального ремонта сразу же после сооружения.

1. Технологический расчёт

1.1 Выбор способа обработки и описание типа лесосушильной камеры

В зависимости от требований, предъявляемых качеству высушенной древесины ПМ могут высушиваться режимами различных категорий по температурному уровню: мягкий (М), нормальный (Н), форсированный (Ф) и высокотемпературный (ВТ).

Комплект сушильных камер Global Wood Dryers модель GK.

Традиционные сушильные камеры конвективного типа могут поставляться в различных вариантов и комплектациях. Метод непрерывного и регулируемого микропроцессором удаления из камеры влажного воздуха обеспечивает низкий градиент влажности по толщине высушиваемой доски в течение всего процесса сушки. Это позволяет получать материал без коробления, растрескивания и внутренних напряжений, в не зависимости от его толщины и породы древесины.

Отличительные особенности этих сушильных камер: высочайшая надежность и исключительная простота конструкции. Возможность с одинаковым успехом сушить твердые и мягкие породы древесины, минимальное электропотребление.

1.2 Выбор режима сушки

Мой материал относится к 3-й категории. Рекомендуемая конечная влажность 8-15%. Моя древесина будет сушиться до влажности 10%. Режимы: нормальный, форсированный, высокотемпературный; я выбрал нормальный. Выбрал в соответствии стандарту режима для пиломатериалов, которые есть в таблице№1.

Таблица № 1: «Выбор режима сушки»

Порода	Толщина пило материалов	Номер в индексе режима	Номер ступени режима	Изменение влажности древесины на каждой ступени	Параметры размера
					t	?	?
1.Сосна	50	5Н	1	80-35	73	5	0.80
			2	35-25	77	9	0.660
			3	25-10	96	28	.31
2. Ель	50	5Н	1	70-35	73	5	0.80
			2	35-25	77	9	0.66
			3	25-10	96	28	0.31
3. Лиственница	60	Л6	1	65-35	60	3	0.86
			2	35-25	65	7	0.71
			3	25-10	70	18	0.39
4. Лиственница	44	Л5	1	60-35	60	4 9 19	0.81
			2	35-25	65		0.63
			3	25-10	70		0.37

1.3 Определение продолжительности сушки и обработка камеры

Расчёт продолжительности сушки в камерах периодического действия при температурном процессе. Общая продолжительность сушки фактического и условного материалов, включая начальный прогрев и влаготеплообработку, находятся по формуле:

?_суш= ?_исхА_Р А_Ц А_КА_В

?_исх.- продолжительность сушки пиломатериалов заданной породы и размеров нормальным режимом от начальной влажности 60% до конечной 12% в камерах с реверсивной циркуляцией средней интенсивности.

А_Р*А_Ц*А_К*А_В - коэффициенты, учитывающие категорию режимов сушки А_Р, интенсивность циркуляции А_Ц, начальную и конечную влажности А_В, качество сушки А_К.

Для сосны:?_суш.= 10010.771.291.05=104.29=4.34

Для ели: ?_суш = 10410.771.211.05=101.74=4.23

Для лиственницы: ?_суш = 400

Для лиственницы:?_суш = 166

Продолжительность оборота в камере при сушке в камерах периодического действия.

?_об. = ?_суш.+ ?₃,

где ?_суш. - продолжительность сушки

?₃ - продолжительность загрузки и разгрузки камеры принимаются равной 0,1сутки. Результаты расчётов продолжительности сушки и оборота камеры для фактического, указанного в задании, и условного материала сводим в таблицу 2.

Таблица №2: «Продолжительность сушки и обработка камеры»

Характеристика пиломатериалов	Каткачсушки	Категор режима	?исх.	Кооэффициенты	?сут.	?об.
Порода	Толна	Ширна	Вл-сть				АР	АЦ	АК	АВ	Ч	Сут.
			Wн	Wк
сосна	50	125	80	10	3	н	100	1	0.77	1.05	1.29	104.29	4.34	4.35
ель	50	150	70	10	3	Н	104	1	0.77	1.05	1.21	101.74	4.23	4.24
лиственница	60	175	65	10	3	Н	400	1	0,95	1.05	1,16	462,84	19,28	19,29
Лиственница	44	150	60	10	3	Н	166	1	0.92	1.05	1,11	177,99	7,41	7,42
Услов. матер. сосна	40	150	60	12	2	Н	70	1	0.73	0.85	1.15	49.95	2.08	2.08

1.4 Перевод объёма фактических пиломатериалов в объём углового материала

Объём подлежащего сушке пиломатериалов (Ф_i) переводится в объём условного материала (У_i) по формуле:

У_i = Ф_i *К_?*К_Е, м³ усл.

где Ф_i - объём подлежащим сушке фактических пиломатериалов, заданных в спецификации, м³;

К_? - коэффициент продолжительности оборота;

К_Е - коэффициент вместимости камеры.

К_? = ,

где ?_{об. ф.} - продолжительность оборота камеры при сушке фактического материала.

?_об.усл. - продолжительность оборота камеры при сушке условного материала суток.

К_Е = = ,

где Е_УСЛ. - вместимость ( ёмкость) камеры на условном материале, м³;

Е_Ф - вместимость камеры на материале заданной характеристике, м³;

?_УСЛ. - объёмный коэффициент заполнения штабеля условным материалом.

?_Ф - объёмный коэффициент заполнения штабеля фактическим материалом.

Значение объёмного коэффициента заполнения штабеля определяется по формуле:

? = ?_Д*?_Щ*?_В* ,

где ?_Д,?_Ш,?_В - линейные коэффициенты заполнения штабеля по его длине, ширине и высоте.

У_Ф - объёмная усушке древесины, учитывающая уменьшение её при высыхании до номинальной влажности товарных пиломатериалов (W - 15%), принимается в среднем равной 7%.

?_Д =

При укладке в штабель пиломатериалов различной длины, т.е. без сортировки длине, ?_д принимается равной 0,85. Коэффициенты заполнения по ширине отношение суммарной ширины пиломатериалов в горизонтальном ряду штабеля габаритной ширине. Коэффициент заполнения по высоте ?_в определяется выражением:

?_В = ,

где S - толщина пиломатериалов;

S_ПР - толщина прокладок, обычно равная 25 мм.

Перевод объёма фактического пиломатериала в объёме условного пиломатериала сводим в таблицу 3.

Таблица№3: «Перевод объёма фактического пиломатериала в объёме условного пиломатериала»

Характеристика материала	Продолжительность оборота камеры, сутки	Коэффициенты	Объём пиломатерилов м3.
Порода	Толщина	Ширина	?об. ф.	? об. усл.	К?	?ф	?усл	КЕ	Заданный ф	В условном материале у
Сосна	50	125	4,35	2,96	1,46	0,55	0,52	0,94	2000	2744,8
Ель	50	150	4,24	2,96	1,43	0,55	0,52	0,94	1500	2016,3
Лиственница	60	175	19,29	2,96	6,51	0,58	0,52	0,89	1600	9270,2
Лиственница	44	150	7,45	2,96	2,51	0,52	0,52	1	1700	4267
_______	_	_	_____	_______	___	__	___	___	?6800	?18298,34

1.5 Расчёт годовой производительности камеры на условном материале

Нормативная годовая производительность камеры на условном материале рассчитывается по формуле:

П_У = * ?_УСЛ. *Г, м³ усл/год,

где 335 - пленовая продолжительность работы камер в течение календарного года с учётом необходимости их периодического ремонта, суток.

Г - габаритный объём всех штабелей в камере, м³.

Г = L*B*H*m, м³.

L, B, H - габаритные размеры штабеля ( длине, ширине, высоте), м;

m - число штабелей в камере.

Г = 2*2*6*2 = 48 м³.

П_У= *0,52*48 = 2824,86 м³. усл./год

1.6 Расчёт потребного количества сушильных камер.

Потребное количество камер рассчитывается по формуле:

n = ,

где ?_у - общий объём условного материала, подсчитанный в табл. 3, м³. усл.

П_У - годовая (плановая) производительность одной камеры в условном материале, м³. усл./год.

Принятое количество номер определяется округлением n до ближайшего целого числа.

n = = 6,47=7

Принимаем 7 сушильных камер.

сушка камера калорифер тепло

2. Тепловой расчёт

Цель теплового расчёта состоит в определении затрат тепла и расхода пара на сушку древесины, выбора в расчёте теплового оборудования камер (калорифер конденсатоотвотчиков).

2.1 Выбор расчётного материала

За расчётный материал принимается самый быстросохнущий материал из заданной спецификации (табл. 2). Сушка быстросохнущего материала требует мощного теплового и циркуляционного оборудования.

За расчётный материал принимаю ель толщиной 50 мм. Часы сушки 101,74; сутки 4,23

2.2 Определение параметров агента сушки на входе в штабель

a) Агент сушки - влажный воздух. По выбранному для расчётного материала режиму (табл. 1) назначается параметры (t₁, ?₁) агент сушки для входа в штабель. Для камер периодического действия эти параметры берутся по второй ступени режима, для противоточных камер непрерывного действия они соответствуют параметрам в разгрузочном конце камеры.

b) Влагосодержание d₁, теплосодержание J₁, предельное деление пара P_N1, плотность ?₁ и удельный объём V₁ определяется по ID - или t_p диаграмме.

Значения параметров агента сушки на входе в штабель записывается в табл. 4 (удельная теплоёмкость перегретого пара определяется при сушке высокотемпературными режимами).

Таблица №4 : «Параметры агента сушки на входе в штабель»

№ п/п	Наименование	Обозн.	Ед. изм.	Значение
1	Температура	t1	0C	65
2	Относительная влажность (степень насыщенности)	?	%	0.69
3	Влагосодержание	d1	г/кг.	380
4	Теплосодержание (антальпия пара)	J1 (l1)	кДж/кг.	1050
5	Парциальное давление	Pn1	кПа	38
6	Плотность	?1	кг/м3	0,85
7	Удельный объём	1	м3/кг.	1,83
8	Температура смоченного термометра	tm	0C	0
9	Удельная теплоёмкость перегретого пара	Cn1	кДж/ (кг.град.)	0

2.3 Расчёт количества испаряемой влаги

а) Масса влаги, испаряемой из 1 м³ древесины.

М_1М³ = ?_усл - , кг/м

?_усл - условная плотность древесины, кг/м³

W_Н, W_К - соответственно начальная и конечная влажность %

М_1М³ = 400 - = 400 - 0,6 = 399,4 кг/м³

б) Масса влаги, испаряемой за время одного оборота камеры

М_ОБ.КАМ. = М_1м³ * Е_Ф

Е_Ф - вместимость (ёмкость) камеры, м³

Е_Ф = Г * = 71,28*0,52 = 37,07 м³

Г - габаритный объём всех штабов камеры

- объём коэффициента заполнения штабелей, фактическая (расчёт материалов)

Г и были определены в технологическом расчёте формул в таблице 3.

в) Масса влаги, испаряемой из камеры в секунду.

М_С = , кг/сек

? = - ?_пр., ч.

где ? - продолжительность собственно сушки расчётного материала продолжительности начального прогрева и влагопрогрева.

?_суш - общая продолжительность сушки расчётного материала, ч.

?_пр. - продолжительность начального прогрева, ч.

А_К коэффициент, учитывающий качество сушки, значение которого определено ранее в технологическом расчёте.

Продолжительность начального прогрева принимается в среднем из расчёта 1,5 часа на каждый сантиметр толщины материала.

? = - 6 = 68,1 - 6 = 62,1 ч.

М_С = = кг/сек.

d₂ = + d₁, г/кг.

г) Расчётное количество испаряемой влаги в секунду.

М_Р = М_С * x, кг/с.;

где x - коэффициент неравномерности скорости, сушки определяем для камер периодического действия. Для камеры периодического действия x = 1.

М_Р = 0,07*1 = 0,07 кг/с,

Таблица № 5: « Параметры агента сушки на выходе в штабель»

№ п/п	Наименование	Обозн.	Ед. изм.	Значение
1	Температура	t2	0C	87
2	Относительная влажность (степень насыщенности)	?	%	0,64
3	Влагосодержание	d2	г/кг.	1080
4	Теплосодержание (антальпия пара)	J2 (l2)	кДж/кг.	1080
5	Парциальное давление	Pn2	кПа	38,3
6	Плотность	?2	кг/м3	0,86
7	Удельный объём	2	м3/кг.	1,85
8	Температура смоченного термометра	tm	0C	0
9	Удельная теплоёмкость перегретого пара	Cn2	кДж/ (кг.град.)	0

2.4 Определение объёма циркулирующего агента сушки и его пар на выходе из штабеля.

Камеры периодического действия. Низкотемпературный процесс.

а) Объём циркулирующего по материалу агента сушки.

V_ШТ = n*W_МАТ*F_Ж.С.ШТ. , м³/с,

где n- количество штабелей в плоскости, перпендикулярной направлению потока воздуха.

W_МАТ - скорость циркуляции по материалу, принятая ранее в технологическом расчёте.

F_Ж.С.ШТ. - площадь живого сечения штабеля для лесосушильных камер.

F_Ж.С.ШТ. = L*H*(1- ?_Д*?_В ), м²

F_Ж.С.ШТ. = 6*3,6* (1-1*0,62) = 6*3,6*0,38 = 8,21 м²

V_ШТ = 1*3,5*8,21 = 28,74 м³/с.

б) Масса циркулирующего по материалу агент сушки.

G_ШТ = , кг/с ; G_ШТ = = 26,37 кг/с

?₁ - удельный объём агента сушки на расчётной ступени режима.

в) Удельный расход циркулирующего агента сушки на 1 кг испаряемой влаги.

q _ШТ. = , кг/кг.вл.

q _ШТ. = = 376,71 кг/кг.вл.

2.5 Расчёт приточного-вытяжных каналов

а) Удельная масса свежего и отработавшего воздуха

q₀ = ,

где d₀ - влагосодержание свежего воздуха, г/кг.

q₀ = = = 12, 35 г/кг.

Вентиляция рассчитывается для летних условий (t₀ = 20⁰), для которых d₀ = 10…12 г/кг при поступлении свежего воздуха из помещения цеха или снаружи.

б) Объём свежего V₀ и отработавшего V₂ воздуха определяют по формулам:

V₀ = q₀*M_P*₀, м³/с;

V₂ = q₀*M_P*₂, м³/с,

где ₀ - удельный объём свежего воздуха, м³/кг.

₂ - удельный объём отработавшего воздуха, м³/кг.

Удельный объём ₂ указан в таблице 5, а удельный объём ₀ = 0,85…0,87 м³/кг при t₀ = 20

V₀ = 12,35*0,07*0,87 = 0,75 м³/с

V₂ = 12,35*0,07*1,1 = 0,95 м³/с

в) Площадь сечения приточно- вытяжных каналов определяется по формуле:

F_КАН = , м²,

где - скорость движения приточного и отработанного агента ушки в каналах, м/с.

Принимается для воздуха в пределах 3…9 м/с., для перегретого пара до 15 м/с. Приточно - вытяжные каналы (каналы) могут быть круглой, квадратной или прямоугольной формы. Зная F_КАН, легко установить размеры (диаметр, стороны квадрата или прямоугольника).

При круглой форме диаметр канала вычисляется по формуле:

d_КАН. = , м

F_КАН = = 0,105 м²

d_КАН = = = = 0,37 м.

2.6 Расчёт расхода тепла на сушку

Расход тепла на сушку складывается из затрат тепла на прогрев материала, испарение из него влаги и на теплопотери через ограждения камеры.

а) Расход тепла на прогрев 1 м³ древесины определяется по формуле:

q _ПР.1М³ = q_ПР.1КГ.* _WH ,кДж/м³,

где q_ПР.1КГ - затраты тепла на прогрев 1 кг. влажной древесины, кДж/кг.

_WH - плотность древесины расчётного материала при заданной начальной влажности, кг/м³.

q_ПР.1М³ = 165*650 = 107250 кДж/м³

б) Удельный расход тепла на начальный прогрев древесины ( на 1 кг. подлежащей испарению влаги).

q _ПР.ЗИМ. = , кДж/кг.вл.

q _{ПР.ЗИМ..} = = 268,53 кДж/кг.вл.

в) Расход тепла на прогрев древесины в камере в секунду для зимних условии.

Q_ПР.ЗИМ. =, кВт.,

где - объём прогреваемого материала, м³. В камерах периодического действия равна вместимости камеры, т.е. ёмкости всех штабелей в камере.

- продолжительность начального прогрева древесины, ч (см. пункт 2)

Q_ПР.ЗИМ. = = = 184,06 кВт.

г) Удельный расход тепла на испарение 1 кг. влаги определяется:

ь при низкотемпературном процессе сушки (режимы М,Н,Ф)

q_ИСП. = 1000* - C_B*t_М, кДж/кг.вл.,

где - тепло - и влагосодержание отработавшего воздуха, выбрасываемого из камеры (см. табл.5)

J₀,d₀ - тепло - и влагосодержание свежего воздуха, поступающего в камеру. При поступлении воздуха из коридора управления допустимо принять d₀ = 10…12 г/кг. J₀ = 46 кДж/кг.;

С_В - удельная теплоёмкость воды. С_В = 4,19 кДж/(кг. град);

q_ИСП.=1000*-1=1000*-1=1000*2,65-1=1000*1,65=1650кДж/кг. вл.

д) Расход тепла в камере на испарение влаги в секунду.

Q_ИСП. = q_ИСП.* М_Р, кВт.,

где М_Р - расчётное количество испаряемой влаги, кг/с

Q_ИСП. = 1650*0,07 = 115,5 кВт.

е) Расчёт потерь тепла через ограждения камеры (крайней в блоке) в секунду выполняется для каждого ограждения отдельно по формуле.

Q _{ОГР.ЗИМ.} = F*K*(t_КАМ..- t_РАСЧ..)*С*10^-3, кВт.,

где F площадь поверхности ограждения, м²

К - коэффициент теплопередачи данного ограждения, Вт/(м².град).

t_КАМ. - температура агента сушки в камере определяется как среднее значение температур на входе и выходе из штабелей, т.е.

t_КАМ. = ,

t_КАМ = = 59

t_РАСЧ - расчётная температура вне камеры для зимних условий,

Если ограждении располагаются внутри здания сушильного цеха, то t_расч. принимается 15 - 20⁰. Если же они соприкасаются с наружным воздухом, то t_расч. определяется по климатическим таблицам

С - коэффициент увеличения теплопотерь, равный 1,5 - при мягких режимах сушки, 2 - при нормальных, форсированных и высокотемпературных.

Расчёт теплопотерь через ограждения камеры сводятся в таблицу 6.

Q _{ОГР.ЗИМ.} (наружная боковая стена) = 43,21,23 (85-20)210^-3 = 6,8кВт.

Q _{ОГР.ЗИМ.} (торцовая задняя стена) = 18.721,23 (85-20)210^-3 = 2.9 кВт.

Q _{ОГР.ЗИМ.} (торцовая передняя стена (без двери))=8.821.23(85-20)210^-3 = 1.4кВт.

Q_{ОГР.ЗИМ.}(потолок) = 62.41.23 (85-20)210^-3=9.9кВт.

Q_{ОГР.ЗИМ.} (пол) = 12407 (85-20)210^-3 = 11.8кВт.

Q_{ОГР.ЗИМ.}(дверь) = 91.23(85-20)210^-3 = 1.5кВт.

Таблица 6: «Потери тепла через ограждения камеры»

Название ограждения	F	К Bm/ (H2град)	tкам 0C	tрасч. 0C	tкам-tрасч 0C	Коэффициент С	Q ОГР.ЗИМ.
	Расчётная формула	Значение м2
Наружная боковая стена	L*H	43.2	1.23	85	20	65	2	6.8
Торцовая задняя стена	B*H	18.72	1.23	85	20	65	2	2,9
Торцовая передняя стена (без двери)	B*H-b*h	8,82	1.23	85	20	65	2	1,4
Потолок	B*L	62.4	1.23	85	20	65	2	9,9
Пол	1,5 (L*2B)	124	0,7	85	20	65	2	11,8
Дверь	b*h	9.9	1.23	85	20	65	2	1,5
______	___	______	____	___	_	______	____	?15,15

Рис. 1

Потери тепла через смежные (междукамерные) стены в расчёт не принимаются. Чтобы правильно определить расчётную температуру для всех ограждающих поверхностей, необходимо выбрать возможный вариант планировки камер в цехе.

Для определения коэффициента теплопередачи ограждений необходимо знать их конструкцию, т.е. толщину и материал. Толщина наружных стен стационарных лесосушильных камер рекомендуется в два (510 мм) или в два с половиной (640мм) кирпича, а внутренних между смежными камерами - полтора кирпича (380 мм). Ограждения сборнометаллических камер изготавливаются в виде щитов толщиной 120- 130 мм с каркасом из профильной стали, с двухсторонней обшивкой их листовым металлом толщиной 2 мм и заполнением теплоизоляцией (шлаковата, стекловата, асбеста и т.п.).

Для камер любых конструкций в настоящее время рекомендуется каркасные (из профильной стали) дверей, прокатные листами нержавеющего металла с теплоизоляцией между ними. С целью облегчения конструкции дверей их толщина может быть 80-100мм с дополнительной теплоизоляцией (например, слой листового асбеста толщиной 4-5 мм). Для таких дверей следует принимать К = 0,6 Вт/ (м². град.).

Коэффициент теплопередачи пола принимается равным половине значение коэффициента теплопередачи наружной стены. При расчёте площади пола ширина внешней зоны теплопотерь через фундаменты принимаются равной 1,5м. Теплопотери через ограждения камеры ? Q _{ОГР. ЗИМ.} находятся путём суммирования потерь через все ограждающие конструкции.

ж) Удельный расход тепла на потери через ограждения.

q _{ОГР.ЗИМ.} = , кДж/кг.вл.

q_{ОГР.ЗИМ.} = = 216,43 кДж/кг.вл.

З) Суммарный удельный расход тепла на сушку для зимних условий.

q_ЗИМ = ( q_ПР.ЗИМ. + q _ИСП. + q _{ОГР.ЗИМ.}) * С₁, кДж/кг. вл.

С₁ - коэффициент учитывающий дополнительный расход тепла на подогрев оборудования, периодически охлаждённых элементов ограждений и пр. С₁ = 1,1…1,3

2.7 Выбор и расчёт калориферов

В лесосушильной технике принимается, как правило, для нагрева агента сушки компактные плотинчатые калориферы и сборные калориферы из чугунных ребристых туб. Тип применимый в сушильной камере калориферов обусловлен конструкций камеры.

Потребная площадь поверхности нагрева поверхности нагрева калориферов определяется по формуле:

F_{КАЛ. РАСЧ.} = , м²

_. - количество тепла, которое должно обеспечить в зимних условиях, кВт;

С₂ - коэффициент запаса, учитывающий загрязнения калориферов. С₂ = 1,1…1,2

К_КАЛ. - коэффициент теплопередачи калорифера

t_Т.Н. - температура теплоносителя. . Значение t_Т.Н в зависимости от давления.

t_КАМ. - температура агента сушки в камере .

Для камер периодического действия, когда прогрев древесины осуществляется условном впуском пара через увлажнительные трубы, причём в разное время с пропаром испарения влаги.

Q_{КАЛ. ЗИМ.} = Q_ИСП. + ? Q_{ОГР. ЗИМ.}, кВт.

Q_{КАЛ. ЗИМ} = 115,5 + 15,15 = 130,65 кВт.

F_{КАЛ. РАСЧ.} = = = 2660,67 м²

Для определения значения К_КАЛ. необходимо знать скорость агента сушки, проходящего через калорифер, W_КАЛ., которую можно подсчитать, если известна площадь живого сечения калориферов F_{Ж.С. КАЛ.}. Значение F_{Ж.С. КАЛ.} определяется по формуле, которая указана чуть далее, но предварительно принимается поверхность нагрева калориферов F_{КАЛ. ПР.} по типовому проекту, из технической характеристики камеры (2…5) Е_УСЛ. - для камер непрерывного действия, (10…15) Е_УСЛ. - для низкотемпературных камер периодического действия и (15…18) Е_УСЛ. - для высокотемпературных камер, где Е_УСЛ. - вместимость камеры на условном материале. Дальше определяется ориентировочное количество калориферов:

для пластинчатых:

n_ПЛ.ТР. = ,

где F_КАЛ.ПР. - предварительно принятая поверхность нагрева калориферов;

f _{1 КАЛ.} - площадь поверхности нагрева одного пластинчатого калорифера.

n_ПЛ.ТР. = = 31, 98;

Площадь живого сечения пластинчатых калориферов:

F_{Ж.С.КАЛ.} = f_{Ж.С. 1 КАЛ..}*n`_ПЛ.., м²,

где f_{Ж.С. 1 КАЛ..} - живое сечение одного пластинчатого калорифера, м².

n`_ПЛ.. - количество пластинчатых калориферов в одном ряду, перпендикулярно потоку агента сушки.

F_{Ж.С.КАЛ.} = 0,485*15 = 7,28 м²

Количество калориферов n`<sub>ТР</sub> и n`_КАЛ. устанавливается путём предварительного размещения калориферов в соответствующих каналах камеры. Скорость циркуляции агента сушки через калорифер:

W_КАЛ. = , м/с,

где - объём циркулирующего агента сушки, определяемый по формуле:

= , м³/с

где - коэффициент использования потока сушильного агента характеризуется отношение количества агента сушки, проходящего сквозь штабеля материалов к общему количеству циркулирующего в камерах агента сушки, принимается по опытным данным в пределах 0,5-0,7

W_КАЛ. = = 5,64 м/с

= = 41,06 м³/с

W₀ = , м/с.,

где - плотность агента сушки, кг/м³.

W₀ = = = 4, 6 м/с

Значение коэффициента теплопередачи калориферов К_КАЛ. определяется в зависимости от приведённой скорости.

Для определения значения коэффициента теплопередачи пластинчатых калориферов находится массовая (весовая ) скорость, равная произведению .

Найденное значение К_КАЛ. подставляется в формулу и определяется расчётное значение поверхности нагрева калориферов F_{КАЛ. РАСЧ.}

Количество пластинчатых калориферов уточняют по формуле:

nПР. = ,,-КАЛ.РАСЧ..-,-1 КАЛ...

nПР. =,2660,67-41,6. = 63,96 = 64

С учётом возможности снижения давления теплоносителя или интенсификации процессов сушки расчётное количество калориферов можно увеличить на 10…20.

Полученное количество калориферов увеличивается до большого целого числа, а окончательное их количество устанавливается с учётом равномерного размещения в циркуляционных каналах камеры.

2.8 Определение расходов пара

а) Максимальный часовой расход пара:

- для камеры периодического действия в период сушки определяется по формуле:

D_{ЗИМ.СУШ.} = , кг/ч.,

где - тепловая мощность калорифера ,кВт.

С₃ - коэффициент, учитывающий потери тепла паропроводами, конденсатопроводами, конденсатоотводчиками, С₃ = 1,25;

D_{ЗИМ.СУШ.} = = = 27370,81 кг/ч.

- для камеры периодического действия в период прогрева:

D_ЗИМ.ПР. = , кг/ч,

где - расход тепла на начальный прогрев, кВт.

- теплопотери через ограждения камеры.

D_ЗИМ.ПР = = = = кг/ч

б) Максимальный часовой расход пара сушильным цехом

- на блок камер периодического действия.

D_{ЦЕХА ЗИМ.} = D_ЗИМ.ПР.*n_ПР.+D_{ЗИМ.СУШ.}*n_{СУШ. ,} кг/ч.,

где n_ПР. - число камер, в которых одновременно производится прогрев древесины принимается равным 1/3 - 1/6 от общего числа камер n_к.

n_суш. - число камер, в которых производится сушка;

n_суш = n_к - n_пр,

где n_к - принятое число сушильных камер, определённое в технологическом расчёте.

n_суш = 5 - = - = = = 3.33

D_{ЦЕХА ЗИМ}=41733,94*1,67+27370,81*3,33=69695,68+91144,8= =160840,5кг/ч.,

в) Часовой расход пара сушильным цехом для среднегодовых условий:

D_{ЦЕХА СР.ГОД.} = 0,8*D_{ЦЕХА ЗИМ.}, кг/ч

D_{ЦЕХА СР.ГОД} = 0,8*160840,48 = 128672,38 кг/ч

2.9 Выбор и расчёт конденсатоотводчиков

Для предохранения отвода неотработавшего пара и удаления из калорифера скопляющегося (по мере отдачи паром тепла агенту сушки) конденсатор применяют различные конденсатоотводчики: гидростатические, термостатические. В настоящее время наилучшим признаны термостатические конденсатоотводчики, компактные, надёжные в работе. Диаметр условного прохода термостатических конденсатоотводчиков выбирается по диаграмме от производительности П = и давление пара в калорифере; П = = 7,6.

3. Описание технологического процесса сушки

3.1 Транспортировка сырых пиломатериалов в сушильный цех, формирование сушильных штабелей

Транспортировка сырого пиломатериала доставляется в лесосушильный цех от лесопильного цеха в виде пакетного штабеля с помощью автопогрузчика.

3.2 Пуск и загрузка камеры

Перед загрузкой материала камеру необходимо прогреть во избежание конденсаций влаги на ограждениях и оборудовании. Если камера не остыла после разгрузки пар в калорифер следует пускать за 20 - 30 минут до закатки материалов. В момент запуска пара в калорифер открывают на 10 - 15 минут вентиль на обводной трубе конденсатоотводчика. Пар пускает в калорифер, постепенно открывая вентиль. После прогревания калорифера вентиль на обводной трубе конденсатоотводчика закрывают и система начинает работать нормально - через конденсатоотводчика.

В пусковой период приточно - вытяжные каналы должны быть закрыты. Сформированные штабеля загружают в камеру. Не допускается загрузка в камеру неполногабаритных штабелей и работа камеры при неполном количестве штабелей.

3.3 Этапы процесса сушки пиломатериалов

а) Начальный прогрев древесины.

Первый технологической операцией после загрузки является начальный прогрев древесины. Сырую древесину до сушки пропаривают при условиях, исключается испарение из неё влаги, так как сушке предварительно на прогретого материала приводит к его растрескиванию. При начальном прогреве древесины с W_Н > 25% степень насыщенности сушильного агента

?_н.п. = 0,98…1,0, психрометрическая разность ? t_Н.П. = 0,5…0. Температура сушильного агента t_н.п. должен быть выше температуры начальной ступени режима сушки, но не более 100. Древесину прогревают в среде сушильного агента, степень насыщенности которого равна равновесной влажности и соответствует начальной влажности древесины. Во время в камеру подают пар через увлажнительные трубы при включенных калориферах, вентиляторах и закрытых приточно - вытяжных каналов. На прогрев древесины рекомендуется много пара, поэтому проводить начальный прогрев одновременно в нескольких камерах сушильного блока не рекомендуется.

б) Сушка до переходной влажности 25%.

После прогрева древесины осуществляется ее сушка:

1 - я категория t - 35; t - 4.

2 - я категория t - 58; t - 7.

в) Промышленная влаготеплообработка проводится для уменьшения внутренних напряжении, возникающих в древесине при сушке. Промежуточная влаготеплообработка подвергается пиломатериалы повышенных толщин. При переходе со второй на третью ступень режима низкотемпературного процесса сушки. Во время этой обработки температура среды поддерживается на 8 выше предшествующей степени режима, но не должна превышать 100. Продолжительность промежуточной влаготеплообработки принимается в 2 раза меньше по сравнению с продолжительностью конечной влаготеплообработки.

г) Сушка до конечной влажности проводится при параметрах последней ступени режима сушки:

3 - я категория t - 75; t - 24.

д) Конечная влаготеплообработка.

Конечная влаготеплообработка приводиться с целью снятия или уменьшения остаточных внутренних напряжении. Конечной влаготеплообработки подвергают пиломатериалы, высушиваемые по первой и второй категории качества. Во время конечной обработки температура среды поддерживается на 8 выше температуры на последней ступени режима, но не выше 100. Степень насыщенности берется равной 0,98 - 1. Ориентировочная продолжительность конечной влаготеплообработки сосновых пиломатериалов равна 3 часам.

е) Подсушка после конечной влаготеплообработки.

После конечной влаготеплообработки пиломатериалов в камере при параметрах последней ступени режима сушки в течении 2-3 часов для подсушки материалов.

ж) Кондиционирующая обработка.

Кондиционирующую обработку проводят в обязательном порядке для пиломатериалов 1 категории качества для выравнивания влажности древесины по объему штабеля и по толщине пиломатериалов, для чего в камере поддерживают такое состояние среды при котором недосушенные сортименты подсыхают, а пересушенные увлажняются. Во время кондиционирующей обработки температура среды устанавливается на 5 выше температуры на последней ступени режима, но не выше 100, а степень насыщенности должна соответствовать (по диаграмме равновесной влажности) средней заданной конечной влажности древесины, увеличенной на 1%. Продолжительность кондиционирующей обработки ориентировочно равна продолжительности конечной влаготеплообработки.

з) Охлаждение материала в камере.

Охлаждение материала в камере до 30-40 проводят при открытых приточно - вытяжных каналах в неработающих вентиляторах, подачу пара в калориферы прекращается, двери камеры полуоткрывают. Ориентировочная продолжительность охлаждения составляет 1 час на каждый сантиметр толщины материала. Выкатка из камеры неостывших штабелей не допускается.

3.4 Контроль и регулирование параметров агента сушки

За состоянием сушильного агента ( температурой и психрометрической разности ) в камере наблюдают систематически - каждый час и показания записывают в журнал. Контроль за параметрами среды в камере следует предусмотреть дистанционный.

Задача регулирования сушильных камер состоит в поддержании на заданном уровне параметров агента сушки: температуры и относительной влажности, температура регулируется посредством изменения количества теплоносителя, подаваемого в калориферы. Регулирование влажности осуществляется путем изменения степени открытых приточно - вытяжных каналов, а также путем подачи пара непосредственно в камеру. Регулирование параметров среды может быть ручным и автоматическим. Автоматическое регулирование процесса сушки - необходимое условие улучшения технологии сушки и качества высушиваемой древесины. Дистанционный контроль и автоматическое регулирование параметров агента сушки должны осуществляться по температуре сухого термометра и психрометрической разности или непосредственно по температуре сухого и смоченного термометров. Для контроля над параметрами агента сушки используют показывающие или самопишущие электронные мосты, измерительные системы с термометрами сопротивления и логометрами.

В камерах периодического действия с реверсивной циркуляцией датчики (термометры сопротивления) устанавливаются в торце камеры со стороны коридора управления на высоте 1,5 м от пола. В камерах непрерывного действия датчики устанавливаются в разгрузочном и загрузочном концах камеры. Для регулирования параметров агента сушки применяются двух- и трехпозиционные одноканальные и многоканальные регуляторы.

3.5 Контроль влажности древесины в процессе сушки.

Контроль текущей влажности ведется весовым или электрическим способами. Возможны другие способы контроля - по усадке штабеля, по геометрическому значению диэлектрической проницаемости штабеля и пр.

Весовой способ. Этот способ был и останется одним из основных при контроле влажности древесины в ходе сушки. Начальную влажность пиломатериалов определяют по секциям, а текущую влажность - это контрольным образцом следующим образом. Образцы и секции выпиливают из досок, характерных по строению, влажности и плотности для партии пиломатериалов, без трещин, сучков, засмолов, кармашков и гнили по схеме, приведенной на рис. Длина образцов должна быть не менее одного метра, а секции 10…12 мм. Секции (а, б), и образец отпиливают на расстоянии не более 300…500 мм. от торца.

Первоначально определяет влажность секции сушильно-весовым методом (ГОСТ 16588 - 79). Среднее значение влажности, вычисленное по двум секциям доски (заготовки), принимается за начальную влажность W_НАЧ. контрольного образца. По контрольному образцу определяют текущую влажность в процессе сушки.

W_НАЧ. = ,

где - влажность секции а и б.

В каждой сушильный штабель укладывают не менее двух контрольных образцов в места интенсивной и замедленной сушки, устанавливаемые из опыта эксплуатации камер. Средняя влажность их принимается за начальную влажность пиломатериалов в штабеле. Контрольные образцы нумеруют, торцы очищают и покрывают силиконовым герметиком. Допускается использование густотёртой масляной краски. После этого их взвешивают на торговых весах с точностью до 0,01 килограмм. Массу записывают на образцах и в бланке наблюдений.

Образцы укладывают на специальные прокладки (прокладки имеют вырез по толщине) заподлицо с торцом штабеля или несколько глубже так, чтобы их легко можно было вынуть.

В процессе сушки через определённые промежутки времени (8…24 часа), в зависимости от характеристики пиломатериалов, образцы вынимают из штабеля и взвешивают.

По текущей влажности медленно сохнущего образца судят о времени перехода с одной ступени режима на другую, по средней влажности всех образцов, закладываемых в штабель, - о времени окончания процесса сушки. При этом необходимо учитывать, что контрольные образцы высыхают быстрее, чем остальные доски в штабеле, к концу сутки разница может достигать 0…3 %.

Если средняя влажность пиломатериалов (заготовок) в штабеле больше, чем требуется, пиломатериалы подлежат дополнительной сушке. При меньшей значений средней влажности пиломатериалов подлежат кондиционированию.

Заключение

В данном курсовом проекте разработан план цеха для лесосушильной камеры Global Wood Dryers модель GK

В этом расчёте были определены продолжительности сушки всех материалов. Из этого расчёта был определён самый быстросохнущий материал. Сушка быстросохнущего материала требует мощного теплового и циркуляционного оборудования.

В расчёте было определено количество требуемых камер.

Список использованных источников

1. Богданов Е.С. Справочник по сушке древесины. - М.: Лесная промышленность, 2010.

2. Болдырев П.В. Сушка древесины. Учебник. - Санкт - Петербург.: Профикс, 2012.

3. Журнал: Дерево. ру

4. Кречетов И.В. Сушка и защита древесины. Учебное пособие. -М.: Лесная промышленность, 1987.

5. Пиломатериалы хвойных и лиственных пород. Режимы сушки в камерах периодического действия. (ГОСТ 1977 - 74)

6. Расев А.И. Проектирование сушильных камер периодического действия. Учебное пособие. - М.: ГОУ ВПО МГУЛ, 2009.

7. Расев А.И. Тепловая обработка и сушка древесины. Учебник. -М.: ГОУ ВПО МГУЛ, 2009.

8. Руководящие технические материалы по технологии камерной сушки древесины. - Архангельск: ЦНИИМОД, 2014.

9. Сеговский П.С. Гидротермическая обработка и консервирование древесины. Учебник для вузов. - М.: Лесная промышленность, 2007.

Размещено на Allbest.ru

...