Сушка и защита древесины

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

сушка древесина технологический

Сушкой называется процесс удаления из древесины влаги испарением. В деревообработке используются следующие способы сушки древесины: атмосферная, камерная, контактная, сушка в поле токов высокой частоты, в расплавленных средах, радиационная.

Обязательный этап технологического процесса лесопильного производства. В области сушки древесины за последние 7--10 лет достигнуты определенные успехи. Увеличились мощности камерной сушки за счет ввода в эксплуатацию отечественной и импортной техники. Организовано серийное производство сборно-металлических сушильных камер периодического действия СПМ-2К, УЛ-1М, УЛ-2М. Повысился уровень механизации погрузочно-разгрузочных и транспортных работ при камерной сушке пиломатериалов (формирования, транспортирования и разборки штабелей); на лесопильно-деревообрабатывающих предприятиях внедрены новые линии сушки с увеличенной высотой штабелей.

Одновременно с увеличением мощностей камерной сушки пиломатериалов на лесопильных предприятиях повысилось качество сушки пиломатериалов.

В ЦНИИМОДе, других научно-исследовательских организациях и высших учебных заведениях выполнен ряд теоретических и экспериментальных исследований, направленных на обоснование оптимальных условий процессов сушки, древесных материалов, требований и исходных данных для разработки сушильных камер и оборудования. ЦНИИМОДом изданы «Руководящие материалы по камерной сушке пиломатериалов», в разработке которых принимали участие все основные отраслевые научно-исследовательские институты и высшие учебные заведения. Внедрение «Руководящих материалов по камерной сушке пиломатериалов» дает возможность более четко управлять процессом сушки и обеспечить высокое качество высушиваемого материала.

Наряду с успехами в области сушки древесины все еще имеются недостатки и нерешенные вопросы. Сушильные мощности недостаточны. Объемы сушки (несмотря на значительный их рост в последние годы) не в полной мере удовлетворяют потребности в сухих пиломатериалах. Качество сушки пиломатериалов на ряде предприятий находится на недостаточно высоком уровне, наблюдается значительное коробление, переход из высоких в более низкие сорта, неравномерность просыхания пиломатериалов по объему штабеля. Не хватает мощности машиностроительной базы для централизованного изготовления сушильных камер и специального унифицированного сушильного оборудования. Сроки проектирования, изготовления и испытания в производственных условиях новых высокопроизводительных сушильных камер и сушильного оборудования слишком велики. На предприятиях зачастую задерживаются монтаж и ввод в эксплуатацию новых линий сушки. В недостаточных объемах внедряется современная аппаратура для контроля и Управления процессом сушки, что в значительной мере объясняется отсутствием централизованного комплектования и поставки аппаратуры.

В настоящее время в нашей стране вырабатывается около 100 млн. м3 пиломатериалов в год. Направления использования пиломатериалов в течение последних лет существенно не изменились. Основным потребителем пиломатериалов остается строительство -- 55% общего потребления; на производство тары упаковки используется 17,4, в машиностроении и деревообработке 13, в мебельном производстве 6,1%. По приближенным расчётам, лишь 25--30% вырабатываемых пиломатериалов, преимущественно низших сортов, могут быть использованы с повышенной влажностью (в основном для временных сооружений в строительстве). Сушка остального количества (70--75%) пиломатериалов обязательна.

На лесопильных предприятиях, вырабатывающих экспортные пиломатериалы, установлены, как правило, современные крупногабаритные сушилки большой мощности: камеры СП-5КМ и фирмы «Валмет», однотипные, что облегчает их обслуживание. В то же время на 44 лесопильно-деревообрабатывающих предприятиях, работающих на внутрисоюзный рынок, установлены сушильные камеры 27 различных типов, на 101 предприятии мебельной промышленности работают камеры 42 типов, на 41 домостроительном и деревообрабатывающем заводе -- 36 типов. На 186 предприятиях лесопильной, деревообрабатывающей и мебельной промышленности установлены камеры Грум-Гржимайло 427 шт., Латгипропрома -- 121, эжекционно-реверсивные -- 125, СКД - 76, СПВ-62 - 53, «Урал-72» - 17, СПМ-2К-52, СП-5КМ-49, ЦНИИМОД-23-92, ЦНИИМОД-32 - 56, ЦНИИМОД-39 - 55, ЛатНИИЛХП -- 38 шт., «Валмет» -- 7 6 блоков (по 5--6 камер) [5). Устанавливаемые в настоящее время камеры оснащены средствами дистанционного контроля и автоматического регулирования температуры и влажности сушильного агента, однако на большинстве предприятий (около 60 %), оснащенных старыми камерами, контроль осуществляется с помощью простейших психрометров. Для совершенствования организации массовой сушки пилопродукции потребуются определенные капиталовложения на строительство механизированных лесосушильных хозяйств, внедрение средств контроля и автоматики, расширение котельных или других установок для обеспечения сушильных камер теплоносителем. Для более рационального расходования средств особенное значение приобретает правильный выбор наиболее совершенных, долговечных, высокопроизводительных камер.

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).

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.

Пренебрежение к сушке древесины или недостаточное внимание к правильному проведению процесса, дорого обходится народному хозяйству, так как приводит к очень большому перерасходу древесины и бесполезной затрате труда на строительстве и в промышленности.

Процесс сушки это наиболее длительный и один из самых дорогих процессов во всей технологии деревообработки. Поэтому участок сушки древесины очень ответственный, требует к себе большого внимания квалифицированных специалистов-сушильщиков.



1. Описание сушильной камеры

1.1 Описание конструкции сушильной камеры

Камера ЦНИИМОД-49 относится к группе камер с поперечной закаткой, противоточной поперечной циркуляцией воздуха через штабеля пиломатериалов. Камеры ЦНИИМОД-49 предназначены для массовой сушки хвойных пиломатериалов при нормальных и повышенных температурах. В камере помещается 11 нормальных штабелей, расположенных поперёк камеры. Длина камеры 25 м, ширина 8 м; высота 5 м (с вентиляционно-калориферным отделением). Циркуляция воздуха осуществляется тремя осевыми вентиляторами. Для привода вентиляторов применены четырехскоростные электродвигатели, что дает возможность создавать в зависимости от характеристик высушиваемого материала различную скорость циркуляции сушильного агента. Воздух в камере нагревается батареей пластинчатых калориферов. КФБ-9. Штабеля , уложенные на швеллерные подштабельные- балки, перемещаются по трем роликовым конвейерам, имеющим уклон 1 - 100 в направлении сухого конца камеры. Годовая производительность одной камеры типа ЦНИИМОД-49 равна примерно 14200 мі условного материала.

Достоинства камер ЦНИИМОД-49 следующие:

ь три мощных осевых вентилятора серии В № 12, мощность электродвигателя каждого вентилятора 54 кВт; вентиляторы обеспечивают скорость циркуляции сушильного агента в штабеле 4-5 м/сек;

ь наличие 16 компактных пластинчатых калориферов типа КФБ-9, обеспечивающих подъем температуры до 120° в сухом конце камеры;

ь наличие роликовых шин в камере, на траверсных тележках, на погрузочно-разгрузочных площадках и в помещении для остывания материала, позволяющих отказаться от треков под штабеля, заменив их тремя швеллерами по 2 м длиной (швеллеры катаются по роликам);

ь хорошая механизация транспортных работ.

Недостатки:

· значительная ширина дверей , следовательно, погрузочного фронта ;

· неравномерное просыхание досок по длине с пересушкой их концевых участков , особенно при укладке п/м неодинаковой длины, когда избыточный сушильный потенциал воздуха (не перемешивающегося) накапливается по длине туннеля;

· затруднительность регулирования раздачи воздуха по высоте штабеля, а также существенная опасность перекрывания кромками досок зазоров для воздуха у смежных штабелей.

1.2 Техническая характеристика камеры

Таблица 1.1 Техническая характеристика камеры ЦНИИМОД-49

Технические показатели	Величина измерения
1	2
Габаритные размеры штабеля: длина ширина высота	6,5 1,8 2,6
Количество загружаемых штабелей, шт	11
Внутренние размеры, м ( длинна, ширина, высота)	24 6,85 5,08
Объём камеры, м3	978,0 (с коридором управления)
Габаритный объём всех штабелей в камере, м3	335,0
Вместимость камеры, м3 условных пиломатериалов ( в зоне сушки)	150,0
Тип калорифера	Пластинчатый КФБ-9
Поверхность нагрева, м2	640
Вентиляторы: Число Тип	3 В№12
Установленная мощность электродвигателей, кВт	54
Расчётная производительность вентилятора, м3/ч	40000
Число камер в блоке	4
Годовая производительность камеры, м3 условных пиломатериалов	14200



2. Технологический расчёт

2.1 Выбор режима сушки

ЦНИИМОД -49 - камера непрерывного действия, низкотемпературная, 0 категория качества, мягкий режим, Wк=18%

Сосна

Т=40мм 4М, 2<Ш/Т=120/40<6, индекс меньше 6, но больше 2, то индекс не

М меняем

Ель

Т=32мм 3М, т.к. . 2<Ш/Т=160/32 <6, то режим не меняется, т.к камера

М

непрерывного действия и сушим п/м ели, то индекс меняем по ближайшей меньшей толщине 2М

Берёза

Т=50мм 5М, 2<Ш/Т=175/53<6, индекс не меняем т. к. п/м мягколиств.

М индекс меняем по ближайшей большей толщине 6 М

Таблица 2.1 режимы сушки

Порода	Толщина п/м, мм.	Влажность п/м, %	Номер и индекс режима	Состояние сушильного агента в разгрузочном конце камеры	Максимальная психрометрическая разность в загрузочном конце, Дt2,єС
		начальная Wн	конечная Wк		t,°C	Дt1,єС	ц	tм,,єС
Сосна	40	65	18	4М	55	11	0,53	44	3
Ель	32	60	18	2М	55	14	0,44	41	4
Берёза	50	53	18	6М	55	9	0,60	46	2

В противоточных камерах непрерывного действия продолжительность сушки, включая начальный прогрев, находится по формуле:

суш = исх*Ап*Ац*Ав*Ак*, ч. (2.1)

где исх - исходная продолжительность сушки сосновых пиломатериалов заданных размеров;

Ар,Ац,Ав,Ак,Аg - коэффициенты, учитывающие породу древесины Аn, интенсивность циркуляции Ац, начальную и конечную влажность Ав, качества сушки Ак.

Скорость сушильного агента по материалу Uгаб.р. следует принимать для камер противоточных с поперечной штабелевкой и прямолинейной циркуляцией 0,78 м/с

Сосна Т=40мм

исх =121ч

Ап=1

Ац=1,016

Ак=1

Ав=0,8

Сосна суш=121*1 *1,016*0,8*1=98,349ч=4,098сут

2.2 Расчёт продолжительности сушки и оборота камеры

Таблица 2.2 Расчёт продолжительности сушки и оборота камеры

Характеристика п/м	Кат-рия кач-ва сушки	Кати-ия режима сушки	исх , ч.	Коэффициенты	суш	об
Порода	Толщина, мм.	Ширина, мм.	Влаж-ность, %				Ап	Ац	Ав	Ак	час.	сут. .	сут.
			Wн	Wк
Cосна	40	120	65	18	0	М	121	1	1,016	0,8	1	98,349	4,098	4,098
Ель	32	160	60	18	0	М	90	0,9	0,109	0,76	1	68,270	2,845	2,845
Берёза	50	175	53	18	0	М	160	1,45	1,932	0,673	1	145,519	6,063	6,063

Продолжительность оборота камеры при сушки в камерах непрерывного действия, загрузка и разгрузка которых производится без остановки сушильного процесса, об = суш= 6,063 сут

2.3 Перевод объёма подлежащих сушке фактических пиломатериалов в объём условного материала

Объём подлежащего сушке п/м (Фi) переводится в объём условного материала (Уi) по формуле:

Уi = Фi*К*КЕ,, м3 усл, (2.2)

где Фi-объём подлежащих сушке п/м;

К-коэффициент продолжительность оборотов;

КЕ,- коэффициент вместимости камеры.

К= (2.3)

где фоб.ф - продолжительность оборота камеры при сушки фактического матер;

фоб.усл - продолжительность оборота камеры при сушки условного материала.

КЕ = (2.4)

где - условный коэффициент заполнения штабеля условным материалом;

- объёмный коэффициент заполнения штабеля фактическим материалом.

Сосна К=4,098/6,05=0,677

КЕ =0,438/0,438=1

Уi=8394,8 мі усл.

Коэффициент заполнения штабеля по длине вд=0,85

Коэффициент заполнения штабеля по высоте:

вв=; (2.5)

где S- толщина пиломатериалов;

S np-толщина прокладок, обычно равная 25 мм.

Сосна : вв=40/40+25=0,615

Ель : вв=0,561

Берёза : вв=0,667

Таблица 2.3 Перевод объёма фактических пиломатериалов в объём условного материала

Характеристика п/м	Продолжительность Оборота камеры, сут.	Коэффициенты	Объём п/м, мі
Порода	Толщина, мм мм	Ширина, мм	об.ф	об.у	вф	ву	КЕ	К	Заданное ф	В усл. матер. у
Сосна	40	120	4,098	6,05	0,438	0,438	1	0,677	12400	8394,8
Ель	32	160	2,845	6,05	0,399	0,438	1,098	0,470	17200	8876,2
Берёза	50	175	6,063	6,05	0,474	0,438	0,924	1,002	16500	15276,5

?ф= 46100 ?у=32547,5

2.4 Расчёт годовой производительности камеры на условном материале

Нормативная годовая производительность камеры на условном материале рассчитывается по формуле:

Пу = **Г, м3усл/год (2.6)

где 335 - плановая продолжительность работы камер в течении 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 - Габаритный размер штабеля ( длина, ширина, высота), м;

m - число штабелей в камере.

Г=6,5**1,8*2,6*11=334,62 мі.

Пу=334,62*0,438*335/6,05= 8115,503 м3усл/год

2.5 Расчёт потребного количества сушильных камер

Потребное количество камер рассчитывается по формуле:

n= (2.7)

где - общий объём условного материала;

Пу - годовая производительность одной камеры в условном материале,

м3усл/год.

n =32547,5/8115,503=4,010

Принимаем к строительству 4 камер



3. Описание технологического процесса в сушильном цеху

К лесосушильному цеху на автопогрузчиках в плотных пакетах подвозят сырой пиломатериал. Формировка штабелей производится при помощи тельфера с монорельсом. Пиломатериалы, уложенные в пакеты ( каждый пакет составляет половину штабеля), при помощи тельфера с монорельсом и автопогрузчика ставятся на швеллеры. Тельфер довозит швеллеры со штабелями до соответствующей камеры. Затем в камере осуществляется процесс высушивания п/м до заданной конечной влажности. Ролики в камере установлены под уклоном 0,005 для перемещения штабелей; в сухом конце, за последним штабелем, уклон роликов значительно больший.

Процесс сушки в камере осуществляется непрерывно и за время сушки штабель проходит по всей длине камеры от загрузочного конца к разгрузочному, с постепенно повышающейся в процессе сушки жесткостью параметрами агента сушки, что обеспечивает большую производительность и позволяет высушить пиломатериал до заданной влажности.

С роликов штабеля высушенного пиломатериала тельфером переносятся в остывочное помещение. Затем производится расформировка штабелей и пиломатериал на автопогрузчиках увозят в цех деревообработки.

На территории склада сухих пиломатериалов штабелю дают остыть, а оставшейся влаге равномерно распределиться по сечению.

3.1 Транспортные и погрузочно-разгрузочные операции. Применяемые механизмы

Для осуществления транспортных операций применяют автопогрузчики, тельферы с монорельсом, роликовые конвейеры. Транспортировка сушильных штабелей с одного пути на другой, загрузка и разгрузка камер в сушильных цехах осуществляются с помощью швеллеров, роликовых конвейеров и тельферов с монорельсом . Подача в остывочное помещение осуществляется также с помощью швеллеров и тельферов . Штабель после выдержки на складе сухих пиломатериалов забирают на автопогрузчиках.

Тип формируемых штабелей пакетный. Формирование осуществляют вручную с применением тельфера с монорельсом.

3.2 Расчет погрузочно-разгрузочного оборудования (выполняется при условии сушки в камерах непрерывного действия)

Требуемое количество погрузочно-разгрузочного оборудования определяется отношением необходимого объема работы к производительности устанавливаемого оборудования по формуле;

(3.1)

где Ф - объем работы в году, который необходимо выполнить для обеспечения нормальной работы цеха, м3;

- коэффициент, учитывающий неравномерное поступление древесины, ;

=46100*1/380161,6=0,12; принимаем 1 автопогрузчик

- годовая производительность оборудования, м3.

Необходимый объем работы Ф определяется годовым объемом подлежащих сушке пиломатериалов (фактических) и количеством операций, осуществляемых механизмом с одним и тем же материалом.

Годовая производительность электро- , автопогрузчиков, кранов, кран-балки определяется по формуле.

(3.2)

где - количество часов работы механизма в году;

q - объем пакета, м3,

Kg- коэффициент использования рабочего времени обычно (0,7-0,9);

tц - продолжительность одного цикла, ч.

Количество часов работы механизмов в году;

=4160*13,055*0,7/0,1=380161,6 м3

ч, ( 3.3)

где t - количество часов в смене;

i - число смен в сутки;

n - число рабочих дней в году.

При двусменной работе оборудования в течение 260 рабочих дней;

ч,

Объем пакета;

м3, (3.4)

где L, B, H - габаритные размеры пакета, м;

- коэффициенты заполнения пакета по длине, ширине и высоте.

q=6,5*1,8*2,6*0,561*0,85*,090=13,055 м 3

где - сменная производительность оборудования,

Процент загрузки оборудования

(3.5)

где N - требуемое количество оборудования;

- принятое количество оборудования.

=0,12/1*100=12%

3.3 Состав и соотношение площадей участков сушильного цеха

Таблица 3.1 Состав и соотношение площадей участков сушильного цеха

Наименование участков	Процент от общей площади, %	Среднее значение, %
1.Сушильные камеры	18-30	25
2.Траверсные коридоры	10-25	23
3.Помещения для формирования штабелей	5-8	6
4.Участок хранения рых штабелей	8-12	10
5. Участок для расформирования сухих штабелей	7-10	8
6.Остывочное помещение	10-22	17
7. Коридор управления	2-5,5	14
8. Вспомогательные помещения	2-4	3
9.Бытовые помещения	2-4	4



4. Показатели качества сушки и методы их контроля

К показателям качества сушки относятся:

- соответствие средней влажности высушиваемых пиломатериалов в штабеле заданной конечной влажности;

- величина отклонений влажности отдельных досок или заготовок от средней влажности пиломатериалов в штабеле:

- перепад влажности по толщине материала:

- остаточные напряжения в высушенных пиломатериалах (заготовках).

Таблица 4.1 Показатели качества сушки древесины

Показатели качества сушки	Категория качества
	0
Средняя конечная влажность пиломатериалов или заготовок в штабеле, % при толщине пиломатериалов, мм: 32 и менее 38 - 50 свыше 50	16 18 20
Отклонение влажности отдельных досок (заготовок) от средней влажности штабеля в % не более при толщине пиломатериалов, мм: 32 и менее 38 - 50 свыше 50	±6 ±4 ±2,5
Среднее квадротическое отклонение влажности S, % при толщине пиломатериалов, мм: 32 и менее 38 - 50 свыше 50	±3 ±2 ±1,25
Перепад влажности по толщине пиломатериалов (заготовок) в % не более при толщине, мм: 13 - 22 25 - 40 45 - 60 70 - 90	Не контролируется
Условный показатель остаточных напряжений (относительная деформация зубцов силового образца),%	Не контролируется

5. Тепловой расчёт

5.1 Выбор расчётного материала

За расчетный материал принимаю самый быстро сохнущий материал спецификации

Ель

Т=32 мм

Ш=160 мм

Wн=60 %

Wк=18%

вф=0,399

фсуш=68,270ч=2,845сут

Ак=1

5.2Определение параметров агента сушки на входе в штабель

По выбранному для расчётного материала режиму назначаются расчетные параметры агента сушки на входе в штабель.

Таблица 5.1 Параметры агента сушки на входе в штабель

Наименование	Обозначение	Единица измерения	Значения
1.Температура	t1	єС	55
2.Относительная влажность (степень насыщенности)	ц1	-	0,44
3.Влагосодержание	d1	г/кг	44,680
4.Теплосодержание (энтальпия)	J1(j1)	кДж/кг	173,81
5.Парциальное давление пара	Рп1	Па	6800
6.Плотность	с1	Кг/мі	1,027
7.Удельный объём	V1	мі/кг	1,021
8.Температура смоченного термометра	tм	єС	41

5.3 Расчёт количества испаряемой влаги

Количество влаги испаряемой из 1 м3 древесины

М1м3=; кг/м3 (5.1)

где - базисная плотность древесины, кг/м3

- начальная и конечная влажность расчётного материала, %

=360*60-18/100=151,2кг/м

Расчётное количество влаги, испаряемой из древесины в секунду

Мр =; кг/сек (5.2)

где - объёмный коэффициент заполнения штабеля фактическим материалом;

- коэффициент, учитывающий качество сушки;

- коэффициент неравномерности скорости сушки;

- общая продолжительность сушки расчётного материала, ч;

Мр =151,2*334,62*0,399*1/3600*68,270=0,082 кг/с;

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

Параметры агента сушки на выходе из штабеля определяется по Id-диаграмме при помощи построения линии процесса сушки

t2=tм+ Дt2=41+4=45 ,єС (5.3)

Объем циркулирующего по материалу агента сушки определяется по формуле:

Vшт=1000* Мр *V1/d2-d1, мі/с (5.4)

Vшт=1000*0,082*1,021/52,380-44,680=10,873 мі/с

Таблица 5.2 Параметры агента сушки на выходе из штабеля

Наименование	Обозначение	Единица измерения	Значения
1.Температура	t2	єС	45
2.Относительная влажность (степень насыщенности)	ц2	-	0,8
3.Влагосодержание	d2	г/кг	52
4.Теплосодержание (энтальпия)	J2(j2)	кДж/кг	173,81
5.Парциальное давление пара	Рп2	Па	7530
6.Плотность	с2	Кг/мі	1,0567
7.Удельный объём	V2	мі/кг	0,995
8.Температура смоченного термометра	tм	єС	41

Схема построения линий процесса сушки на Jd- диаграмме.

5.5 Расчёт расхода тепла на сушку

Расход тепла на прогрев 1 м3 древесины для зимних условий определяется по формуле:

qпр.1м3зим = qпр.1кг.зим*, кДж/м3 (5.5)

где qпр.1кг.зим - затраты тепла на прогрев 1 кг влажной древесины в зимних условиях, кДж/кг

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

qпр.1кг.зим =¦Ja¦+¦Jв¦=¦-110¦+¦119,5¦=229,5 кДЖ/кг (5.6)

Jа опред. по Wн=60% и tрасчет. зим.=-26єС

Jв опред. по Wн=60% и tм=41єС

Jа=-110 кДЖ/кг

Jв=119,5 кДЖ/кг

=587 кг/м3

qпр.1м3зим = 229,5*586,957=134707 кДЖ/мі;

Расход тепла на прогрев древесины в камере в секунду для зимних условий

Qпр = , кВт (5.7)

где Гпр - габаритный объём прогреваемых штабелей, м3. В камерах

непрерывного действия Гпр = Гшт. т.е. Г/11= Гпр

- объём коэффициент заполнения штабеля фактическим материалом;

- продолжительность начального прогрева древесины, ч.

=1ч.*3,2ч.=3,2ч. (хвоин.)

Qпр.зим =134706,632*30,4290,399/3600*3,2=141,928 кВт

Удельный расход тепла на начальный прогрев древесины(на 1 кг подлежащей испарению влаги) в зимних условиях

qпр.зим = , кДж/кг (5.8)

qпр.зим =134706,632/151,2=890,917 кДж/кг

Удельный расход тепла на испарение 1 кг влаги определяется для зимних условиях:

qисп=1000 ,кДж/кг, (5.9)

где d2 У2-тепло и влагосодержание удаляемого воздуха, кДж/кг;

d0 У0- тепло и влагосодержание свежего воздуха, поступающего в камеру, соответственно равно 10г/кг , 46кДж/кг

Св- удельная теплоемкость воды, Св=4,19 кДж/кг. град.

tпр- температура прогрева ,670С

qисп=1000*(173,81-46/52-10)-4,19*67=2762,356 кДж/кг

Расход тепла в камере на испарение влаги в секунду для зимних условий

Qисп=qисп*Мр , кВт , (5.10)

где Мр - расчётное количество испаряемой влаги кг/сек

Qисп =2762,35*0,082=226,514 кВт.

Расчёт потерь тепла через ограждение камеры(крайней в блоке) в секунду, выполняется для каждого ограждения для зимних условий:

Qогр.зим = S*К(tкам-tрасч)*С*10-3, кВт (5.11)

где S - площадь поверхности ограждения, м2;

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

tкам - среднее значение температур на входе и выходе из штабеля

tкам = , ; (5.12)

tрасч - расчётная температура в камере для зимних условий.

С - коэффициент увеличения теплопотерь.

Равный1,5- при мягком режиме

Если ограждения располагаются внутри здания сушильного цеха, то tрасч принимается 15°C, что соответствует данным расчётам.

tкам - tрасч = 50-15=35 0С

tкам =55+45/2=50 0С

Наружная боковая стена:

S=L*H=25,5,5=137,5 мІ

Qогр. зим=137,5*1,23*35*1,5*0,001=8,879кВт

Торцовая задняя стена (без двери):

S= B*H-b*h =7,85*5,5-6,85*3=18,7мІ

Торцовая передняя стена (без двери):

S= B*H-b*h =7,85*5,5-6,85*3=18,7мІ

Потолок:

S=B*L=7,85*25=196,25 мІ

Пол:

S=B*L=7,85*25=196,25 мІ

Дверь:

S=2*b*h=6,85*3*2=41,1 мІ

Таблица 5.3 Потери тепла через ограждения камеры

Наименование ограждений	S	К,Вт(мІ.град)	tкам, єС	tрасч, єС	(tкам.- tрасч.)	С	Qогр, кВт.
	Расчётная формула	Значение, мІ
1.Наружная боковая стена	L*H	137,5	1,23	50	+15	35	2	8,897
2.Торцовая задняя сцена	В*H	18,7	1,23	50	+15	35	2	1,208
3.Торцовая передняя сцена	В*H-в*h	18,7	1,23	50	+15	35	2	1,208
4.Потолок	В* L	196,25	0,7	50	+15	35	2	7,212
5.Пол	В* L	196,25	0,615	50	+15	35	2	6,335
6.Дверь	2* в*h	41,1	0,6	50	+15	35	2	1,295

?Q огр.зим=26.138к Вт

Удельный расход на потери через ограждение для зимних условий

qорг.зим = ,кДж/кг

qогр зим =24,023/0,082 кДЖ/кг (5.13)

Суммарный удельный расход тепла на сушку для зимних условий

qзим = qпр.зим+qисп.зим+ qорг.зим, кДж/кг (5.14)

qзим =292,963+2762,365+890,917=3946,245кДЖ/кг

Удельный расход на потери через ограждение для зимних условий

qорг.зим = ,кДж/кг

qогр зим =24,023/0,082 кДЖ/кг (5.15)

Суммарный удельный расход тепла на сушку для зимних условий

qзим = qпр.зим+qисп.зим+ qорг.зим, кДж/кг (5.16)

qзим =292,963+2762,365+890,917=3946,245кДЖ/кг

5.6 Определения расхода пара

Максимальный расход пара в секунду

- для камеры непрерывного действия, в которой прогрев и сушка происходят одновременно.

где - теплота парообразования (конденсации) пара, кДж/кг; (5.17)

Dсуш.зим = 141,928+26,138+226,514/2134=0,185кг/с

Максимальный расход пара сушильным цехом в единицу времени

- на блок камер непрерывного действия

,кг/с (5.18)

Следует указать также максимальный часовой расход пара сушильным цехом

где - принятое число сушильных камер, определенное в технологическом расчете;

Dцеха зим.= 0,185*4=0,738кг/с

Средневзвешенная продолжительность сушки фактических пиломатериалов

(5.19)

где - продолжительность сушки фактических пиломатериалов , ч;

- годовой объем этих же пиломатериалов ,м3.

суш.ср=98,345*12400+68,270*17200+145,519*16500/46100=104,01ч

5.7 Выбор конденсатоотводчиков

Для предохранения отвода не отработавшего пара и удаления из калориферов скопляющегося (по мере отдачи паром тепла агенту сушки) конденсата применяются различные конденсатоотводчики: гидростатические, термостатические и термодинамические. В настоящее время наилучшими признаны термодинамические конденсатоотводчики, компактные и надежные в работе. Диаметр условного прохода термодинамических конденсатоотводчиков выбирается по диаграмме (рис. 4 приложений) в зависимости от производительности и давления пара в калориферах.

=0,185

dy= 32 мм

Таблица 5.4

Условный проход , мм	Коэффициент пропускной способности , кг/ч	Габаритные размеры, мм	Резьба трубная, дюйм	Масса, кг
		Длина L	Высота H
32	1600	140	300	1*1/4	8,50

Диаграмма для выбора диаметра условного прохода термодинамического конденсатоотводчика

0,6

0, 1

0,05 0,1 0,2 0,3 0,4

Производительность П= Д суш.зим, кг/с



6. Техника Безопасности и противопожарные мероприятия в сушильном цеху

1. К работе по обслуживанию сушильных камер и другого оборудования допускаются лица, достигшие 18 лет, знающие устройство обслуживания, правила технической эксплуатации и способы безопасного выполнения рабочих операций.

2. Трубопроводы для подвода пара с наружной температурой выше 60°С. теплоизолируются; фланцы соединений трубопроводов и калориферов должны быть защищены экранами.

3. Загрузку-выгрузку сушильных камер, а также передвижение вагонеток (треков) с сушильными штабелями в цехе необходимо механизировать.

4. Рельсовые пути устраиваются с тупиками, чтобы вагонетки не сходили с рельсов. Зазоры в стыках не должны превышать 10 мм. Состояние рельсовых путей должно проверяться не реже I раза в полгода. Головки рельсов на участке формирования и расформирования штабелей, траверсной тележки, склада сырых пиломатериалов (штабелей), сушильных камер и остывочного помещения располагаются на одном уровне. Траверсная тележка должна иметь устройство, фиксирующее положение трека на ней. Расстояние от траверсной тележки, находящейся в крайнем положений, до строительных конструкций должно быть не менее 0,8 метров.

5. Все движущиеся части оборудования сушильных установок закрываются ограждениями.

6. Штабеля пиломатериалов укладывают на треки или вагонетки вручную на высоту не более 1,5 м. Штабеля для камерной сушки высотой 2,6 м и более укладывают и разбирают только с помощью механизмов и приспособлений.

7. Сушильные камеры оборудуются системой дистанционного контроля и управления процессом сушки (или системой автоматического регулирования).

8. При работе в сушильном цехе необходимо строго соблюдать правила пожарной безопасности.

9. Необходимо проводить инструктаж и периодическое обучение персонала по технике безопасности, инструкции вывешивать на видном месте.

10. Для защиты от поражения электрическим током все токоведущие части должны быть изолированы или закрыты заземлёнными металлическими чехлами, корпуса электродвигателей, электрооборудования и элементов установок, которые могут оказаться под напряжением, необходимо заземлять. Заземление необходимо проверять не реже 1-2 раза в год (летом и зимой).

11. Необходимо соблюдение следующих основных правил в связи с тем, что обслуживающий персонал сушильного цеха подвергается вредному воздействию повышенной температуры и влажности, особенно во время захода в камеры:

- дежурные операторы сушильных установок, которые заходят в камеру во время её работы, обеспечиваются специальными брезентовыми костюмами;

- сушильные камеры должны быть оборудованы электрическим освещением напряжением 12 В. При отсутствии освещения необходимо, при входе в камеру, пользоваться аккумуляторными фонарями или переносными низковольтными лампами с сеткой и бронированным шнуром;

- двери в камеру должны иметь наружные и внутренние ручки. Калитки-дверцы в воротах сушильных камер (любых конструкций и назначений) должны быть оборудованы затворами, открывающимися как снаружи, так и изнутри камеры;

- при входе в камеру надо следить, чтобы дверь случайно не закрылась снаружи.

- полы в камерах должны быть ровными, без выбоин и выступов. Люки и отверстия в полу ограждаются специальными устройствами;

- воздуховоды и двери камер должны быть герметичными;

- в цехе должны быть оборудованы санитарный пост и стенды с наглядными пособиями по технике безопасности.

Противопожарная безопасность в сушильном цеху

1. Содержать в чистоте и порядке все участки и помещения цеха, не допускать скопления отходов и мусора.

2. Своевременно смазывать подшипники у вентиляторов и электродвигателей во избежание их перегрева.

3. В переносных осветительных установках применять напряжение тока не боле 12 В.

4. Не допускать применение открытого огня (свечи, керосиновые фонари и паяльные лампы), курение в цехе.

5. Сварочные работы выполнять только с разрешения представителей пожарной охраны.

6. Систематически, два раза в год, проверять состояние электрической проводки, заменять сопротивление изоляции.

7. Паропроводы, трубы центрального отепления должны отстоять от возгораемых частей здания не менее чем на 100 мм. при температуре теплоносителя до 150°С г не менее чем на 380 мм. при температуре теплоносителя выше15O°C.

8. Необходимо проводить инструктаж по противопожарной защите, инструкция по противопожарной защите должны вывешиваться в цехе на видном месте.

9. В цехе должна быть пожарная сигнализация, пожарный водопровод и гидранты, противопожарные щиты и огнетушители. Пожарные гидранты деланы быть укомплектованы необходимым инвентарём, периодически (еженедельно) проверяться и при необходимости исправляться



Заключение

В своем курсовом проекте я использую сушильную камеру ЦНИИМОД-49. Разработанный мною проект лесосушильного цеха предназначен для сушки еловых, сосновых и берёзовых пиломатериалов в количестве 46100 м3 в год до влажности равной 18%.

Камера ЦННИМОД-49 с поперечной закаткой, противоточной циркуляцией воздуха через штабель. Достоинство камеры заключается в том что она имеет три мощных осевых вентилятора серии В № 12; принудительную циркуляцию повышенной интенсивности; 16 компактных пластинчатых калориферов типа КФБ-9.

В данном проекте сушильного цеха размещается 4 сушильных камер, в которых сушильным агентом является влажный воздух. В загрузочном конце камеры температура сушильного агента составляет 55 0С, относительная влажность воздуха составляет 0,44, а в разгрузочном конце камеры температура сушильного агента 45 0С, относительная влажность воздуха составляет 0,8. Камера ЦНИИМОД-49 обеспечивает удовлетворительное качество сушки. Мягкий режим, предоставляет возможность получить бездефектную сушку пиломатериалов при полном сохранении естественных физико-механических свойств древесины, в том числе прочности и цвета. Моя камера может применяться для сушки как тонких, так и толстых пиломатериалов.

Данная информация, приведенная в курсовом проекте, показывает нам, что планировка цеха с камерами ЦНИИМОД-49 вполне удовлетворяет условиям и допустимым требованиям по сушке приведенной в расчет п/м. Камера с калориферами и вентиляционными установками и поперечной загрузкой штабелей не приносит вред здоровью обслуживающего его персонала, а так же не меняет состава древесины в отличии от камер, где сушильным агентом являются гидрофобные жидкости, топочные газы. Большим недостатком данной камеры является большая энергозатратность.

Список использованных источников

1. Богданов Е.С. Справочник древесины/Е.С. Богданов - Москва: Лесная промышленность,1981-191с.

2. Богданов Е.С. Справочник по сушке древесины/Е.С. Богданов - Москва: Лесная промышленность, 1990-304 с.

3. Богданов Е.С.Сушка лесоматериалов /Е.С. Богданов - Москва: Лесная промышленность, 1988-248с.

4. Болдырев П.В. Сушка древесины/ П.В. Болдырев - Санкт-Петербург: Проф-информ, 2005-166 с.

5. Голенищев А.Н. Сушка и защитная обработка древесины/А.Н Голенищев - Москва: Лесная промышленность 1984-80 с.

6. Дмитриева К.А. Методические указания по оформлению курсовых и дипломных проектов/ К.А. Дмитриева - Москва: ВЗЛТ,1985-110 с.

7. Кречетов И.Н. Сушка и защита древесины / И.Н. Кречетов - Москва: Лесная промышленность ,1987-325 с.

8. Расев А.Н. Сушка древесины/ А.Н. Расев - Москва: МГУЛ, 2007-224 с.

9. Серговский П.С. Гидротермическая обработка и консервация древесины/ П.С. Серговский - Москва: Лесная промышленность,1975-400 с.

10. Соколов П.В. Лесосушильные камеры/ П.В. Соколов - Москва: Лесная промышленность ,1980-216 с.

11. Соколов П.В. Проектирование сушильных и нагревательных установок для древесины / П.В. Соколов - Москва: Лесная промышленность,1965-331с.

12. Соколов П.В. Сушка древесины/3-е изд.- Москва: Лесная промышленность, 1968-364 с.

13. Шубин Г.С. Проектирование установок для гидротермической обработки древесины/ Г.С. Шубин.- Москва: Лесная промышленность,1984-272 с.

14. Альбом. Лесосушильные камеры и оборудование - Архангельск: ЦНИИМОД, 1983-86 с.

15. ГОСТ 19773-84. Пиломатериалы хвойных и лиственных пород. Режимы сушки в камерах периодического действия.

16. Руководящие технические материалы к камерной сушке древесины - Архангельск: ЦНИИМОД ,1985-143 с.

17. Стандарт предприятия УО «Гомельский государственный колледж»

«Оформление документов. Требования к дипломным и курсовым проектам (работам)», 2012-25 с.

Размещено на Allbest.ru

...