Проект сушильного цеха на базе камеры ВК-4

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

сушильный камера цех материал

В различных отраслях народного хозяйства широко распространены процессы удаления жидкости (растворителей) с поверхности или из внутренних слоев различных материалов. В качестве удерживаемых материалами жидкостей могут быть вода, метанол, бензин, метанола - ацетоновая смесь, бензина -изопропиловая смесь и т. п. Среди существующих способов обезвоживания материалов (сушка, отжатие, центрифугирование, фильтрование, отсасывание, поглощение химическими реагентами и т. д.) особое место занимает тепловая сушка, при которой удаление влаги из материала происходит в основном путем испарения.

Под сушкой понимают совокупность термических и массообменных процессов у поверхности (внешняя задача) и внутри (внутренняя задача) влажного материала, способствующих его обезвоживанию. Обезвоживание материалов, в том числе и сушка, предназначается для улучшения их качества и долговечности, например при сушке древесины, увеличения теплотворности при сушке топлива, возможности длительного хранения при сушке пищевых продуктов и т.д. Поэтому в ряде случаев сушка сопровождается структурно-механическими, химическими, биохимическими, реологическими изменениями высушиваемого материала.

Скорость протекания этих процессов, степень их завершенности зависит не только от способа подвода теплоты к материалу, но и от режима сушки.

Для оценки перспективности способа сушки влажные материалы делят на шесть основных групп: истинные и коллоидные растворы, эмульсии и суспензии; пастообразные материалы, не перекачиваемые насосом; пылевидные, зернистые и кусковые материалы, обладающие сыпучестью во влажном состоянии; тонкие гибкие материалы (ткани, пленка, бумага и т.п.); штучные массивные по объему материалы и изделия (керамика, штучные строительные материалы, изделия из древесины и т.п.); изделия, подвергающиеся сушке после грунтования, окраски, склеивания и других поверхностных работ.



1. Описание сушильной камеры

Камера ВК-4, предназначена для сушки пиломатериалов из древесины хвойных и лиственных пород до эксплуатационной влажности в паровоздушной среде нормальными и форсированными режимами по 3 категории качества сушки.

Камера ВК-4 относится к камерам периодического действия, выполненным в строительных ограждениях. Она является камерой с поперечно-вертикальной циркуляцией, осуществляемой непосредственно вентиляторами. В данной камере сушильный агент проходит через штабеля в поперечном (относительно длины досок) направлении, а траектория его кольцевого движения внутри камеры лежит в вертикальной плоскости. Побудителями циркуляции здесь служат осевые реверсивные вентиляторы. При вращении вентиляторов воздух совершает круговое движение поперек камеры, проходя последовательно через калориферы и штабель. Если циркуляция направлена по часовой стрелке, то в левой половине циркуляционного канала создается разрежение, а в правой напор. В этом случае левая часть циркуляционного канала служит для притока свежего, а правая для выхлопа части отработавшего воздуха. При реверсировании потока назначение каналов меняется на обратное.

Лесосушильная камера выполнена из монолитного железобетона толщиной 500 мм, утепленного газосиликатными блоками толщиной 150мм по ГОСТ 5742-76 и слоем пенопласта ПВ-1 толщиной 25 мм, защищенного снаружи листовым алюминием толщиной 1,5 мм. Горизонтальное перекрытие выполнено из железобетона толщиной 200 мм, утепленного сверху пенобетоном толщиной 400 мм и защищенного от проникновения влаги кровельным материалом (рубероидом) толщиной 8 мм.

В качестве гидроизоляции с внутренней стороны ограждений расположен слой стеклоткани толщиной 2 мм.

Каждая камера вмещает четыре штабеля (два по её длине, два по ширине), загрузка и выгрузка которых проводится по рельсовым путям.

Металлический ложный потолок разделяет камеру по высоте на две зоны - сушильную, куда закатываются укладываемые без шпаций штабеля и зону циркуляционного канала. В зоне циркуляционного канала установлено шесть реверсивных осевых вентиляторов серии У12-10

Для нагревания агента сушки в камере применяют пластинчатые калориферы КФС-11 5 , расположенные в верхнем рециркуляционном канале , и ребристые чугунные , расположенные между штабелями .Теплоносителем является насыщенный водяной пар.Циркулирующий агент сушки при движении через штабель изменяет своё состояние. Перед новым заходом в штабель первоначальное состояние сушильного агента восстанавливается при помощи нагревательных и воздухообменных устройств. Установленные калориферы с запасом обеспечивают подвод теплоты, необходимой для проведения процесса сушки и проведение начального прогрева.Камера оборудована системой пропарки. Пропарочная перфорированная труба устанавливается вдоль циркуляционного канала. Помимо основного назначения она служит для пожаротушения.

Металлический ложный потолок перекрывает не всю ширину камеры, по всей длине боковых стен имеются отверстия, через которые агент сушки из циркуляционного канала попадает в сушильную зону. К недостаткам камеры ВК-4 с точки зрения аэродинамики можно отнести недостаточную ширину (675 мм) бокового циркуляционного канала между штабелем и боковой стеной камеры, что приводит к неравномерности распределения агента сушки по высоте штабеля. В проходах между продольными стенами и штабелями поставлены наклонные экраны, сужающие книзу сечение околоштабельных каналов, что способствует выравниванию скорости сушильного агента по высоте штабеля. При этом по данным межведомственных испытаний все же наблюдается неравномерное распределение скорости агента сушки по высоте штабеля: внизу штабелей скорость в среднем на 0,6 м/с меньше, чем вверху (скорость замеряли на выходе из второго штабеля). Коэффициент использования потока 60%. Это свидетельствует о неудовлетворительном экранировании разрывов между штабелями, между штабелями и ограждениями.

Отличительной особенностью камеры является конструкция вентиляторного узла, представляющего собой съемный вентиляторный блок. Привод вентилятора осуществляется от электродвигателя посредством цепной двухрядной передачи, теплоизоляционного щита, гидросистемы для смазки и охлаждения подшипников. Вентиляторно-приводные узлы, устанавливаемые в люках перекрытия являются съемными. Направляющая коробка крепиться на перекрытии камеры и служит для установки вентиляторного блока. Хотя вентиляторный узел может быть легко заменен, привод посредством цепной передачи необходимо отнести к конструктивным недостаткам данной камеры, так как цепные передачи при больших скоростях, особенно в условиях лесосушильных камер, работают неудовлетворительно.

Для воздухообмена при использовании для сушки нормальных и форсированных режимов камера оборудована приточно-вытяжной системой и трубами, на которых установлены заслонки, сочлененные с электрическими исполнительными механизмами.В зависимости от направления вращения вентилятора функции каналов изменяются. Реверсирование осуществляется прибором КЭП-12У.

Конструкция одностворчатых дверей и откидных участков рельсов обеспечивает надежную герметизацию дверных проемов. Штабель формируется на подштабельной тележки 6 с помощью лифтов - подъёмников и перемещаются траверсной тележкой.

Для предотвращения коробления пиломатериалов камеры оборудованы пневмоприжимами, что позволяет сушить пиломатериалы в зажатом состоянии. Пневмоприжимы состоят из пневмоцилиндров и прижимной рамки, которые устанавливаются над штабелями. Под действием сжатого воздуха (4 атмосферы) происходит опускание поршня цилиндра и прижимной рамки, что обеспечивает зажатие штабелей. Обязательным условием при этом является вертикальная укладка одинаковых по толщине прокладок (строганных в угол). В борьбе с короблением помогает также замена треков подштабельными тележками с базой, равной размерам штабеля в плане. Тележки обеспечивают наибольшую прочность и жёсткость подштабельного основания.

Для наблюдения за пиломатериалом в процессе сушки в торцовых стенах камер устанавливаются иллюминаторы с освещением. Чтобы облегчить труд обслуживающего персонала и сократить время наблюдения за текущей влажностью пиломатериалов и взвешиванием контрольных образцов, разработано специальное устройство для закладки их в камеру без захода в неё. Устройство монтируется на торцовой стене камеры со стороны коридора управления.

В камере ВК-4 предусматривается автоматическое регулирование температуры и психрометрической разности агента сушки с помощью регулирующих приборов.

Производительность камеры при форсированных режимах около 6800м3 условного материала в год.

Техническая характеристика сушильной камеры ВК-4 представлена в таблице1.

Таблица 1 - Характеристика сушильной камеры ВК-4

Показатели:	Значения:
Габаритные размеры штабелей, мм Длина ШиринаВысота Число штабелей, загружаемых в камеру, шт. Ёмкость камеры в условном материале, м3 Годовая производительность, м3; при режиме: Форсированный Нормальный Побудитель циркуляции сушильного агента Осевой реверсивный вентилятор серии У12 №10 Число вентиляторов, шт. Установленная мощность, кВт Скорость циркуляции сушильного агента через штабель, м/с Удельный расход электроэнергии, кВт, при режиме: Форсированный Нормальный Характеристика теплового оборудования Пластинчатые и ребристые трубы Средний расход пара, кг/час при режиме: Форсированный Нормальный Габаритные размеры, мм Длина Ширина Высота	6500 1800 2600 4 57,6 60004400 6 21; 16,6; 14,2; 2 - 3 36,4; 40; 450; 369; 14400 6200 5210



2. Расчётно-технологическая часть

Целью технологического расчета является определение количества камер, необходимого для сушки материала заданной спецификации.

2.1Технологический расчёт

Таблица 2 - Спецификация высушиваемых пиломатериалов

Наимено-вание Пиломате-риала	Порода	Вид пиломатериала	Размер, мм	Влажность, %	Катего-рия качества	Заданное количество пиломатериалов, Ф, м3/год
			Толщина, S	Ширина, B	Длина, L	Wн	Wк
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Доски	ель	обрезные	25	50	1500	70	10	II	5000
Заготовки	сосна	обрезные	40	125	5500	65	10	II	6000
Доски	сосна	обрезные	32	75	1700	70	10	II	2000
Итого:	13000

2.1.1 Выбор режимов сушки

В зависимости от требований, предъявляемых к качеству высушенной древесины и типа сушильной камеры выбирают режим сушки.

Режим низкотемпературного процесса сушки пиломатериалов в камерах периодического действия выбирают, пользуясь, ГОСТ 19773-84. Номер режима выбирается в зависимости от породы и толщины материала.

Параметры сушильного агента заносятся в таблицу 3.

Таблица 3 - Режимы сушки

Порода	Толщина пиломатериала, мм	Номер и индекс режима	Номер ступени режима	Изменение влажности древесины на кождой ступени ,%	Параметры режима
						?
ель	25	2-Н	1 2 3	70…35 35… 25 25…10	79 84 105	7 12 33	0,73 0,59 0,26

2.1.2 Расчёт продолжительности сушки и оборота камеры

Общая продолжительность сушки фактического и условного материала, включает начальный прогрев и влаготеплообработки, определяется по формуле:

фсуш = фисхЧАрЧАцЧАвЧАкЧАд, ч;(1)

где фисх - исходная продолжительность собственной сушки пиломатериалов заданной породы и размеров нормальным режимом от начальной влажности 60% до 12% в камерах с реверсивной циркуляцией средней интенсивности, ч;

Ар, Ац, Ав, Ак, Ад - коэффициенты, учитывающие категорию режима сушки Ар, интенсивности циркуляции Ац, начальную и конечную влажность Ав, качество сушки Ак.

фсуш (1) =451,00,671,211,151= 41,95ч=1,8сут;

фсуш (2) = 861,00,761,161,151= 87,19ч =3,6сут;

фсуш (3) = 631,00,711,211,151=62,24ч =2,6сут.

Значение приведённых выше величин определяем в зависимости от ширины, толщины и длины пиломатериалов, категории режима и качества сушки, начальной и конечной влажности.

Продолжительность оборота камеры определяется по формуле:

фоб=фсуш+ 0,1сут;(2)

фоб (1) =1.8 + 0,1 = 1,9сут;

фоб (2) =3,6 = 0,1 = 3,7сут;

фоб (3) =2,6 + 0,1 = 2,7сут.



2.1.3 Перевод объёма подлежащих сушке фактических пиломатериалов в объём условного материала

Объём подлежащих сушке пиломатериалов (Фi) переводится в объём условного материала (Уi) по формуле:

Уi = ФiЧКфЧКе, м3/усл, (3)

где Фi - объём подлежащих сушке фактических пиломатериалов, заданных в спецификации, м3;

Кф- коэффициент продолжительности оборота;

Ке- коэффициент вместимости камеры.

У(1) =5000Ч0,55Ч1,23=3382,5м3усл;

У(2) = 6000Ч1,09Ч1=6360м3усл;

У(3) = 2000Ч0,79Ч1,09= 1722,2м3усл.

Кф=фоб.ф/ фоб.усл, (4)

где фоб.ф- продолжительность оборота камеры при сушке фактического материала, сут;

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

Кф(1)=1,9/3,4=0,55;

Кф(2) =3,7/3,4=1,09;

Кф(3) =2,7/3,4=0,79.

Ке = вусл / вф, (5)

где вусл - объёмный коэффициент заполнения штабеля условным материалом;

вф - объёмный коэффициент заполнения штабеля фактическим материалом. Выбирается в зависимости от толщины пиломатериала.

Ке (1) =0,438/0,356=1,23;

Ке (2) =0,438/ 0,438=1;

Ке (3) =0,438/0,399=1,09.

Коэффициент заполнения штабеля по высоте вв находим по формуле:

Вв = Sмат / (Sмат + Sпр), (6)

где Sмат - толщина материала, мм;

Sпр - толщина реек-прокладок, мм. Принимаем Sпр равным 25 мм.

Вв(1) = 25/(25+25)=0,55;

Вв (2) =40/(40+25)=0,62;

Вв(3) = 75/(75+25)=0,75.

Все расчёты вводим в таблицу 5

Таблица 5 - Перевод объёма фактических пиломатериалов в объём условного материала

Характеристика материала	Продолжительность обработки камеры, сут	Коэффициенты	Объём пиломатериала, м3
Поро-да	Толщина, мм	Ширина, мм	фоб.ф	фоб.усл	Кф	вф	вусл	Ке	Задан-ный, Фi	Усл. материал, Уi
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
Ель	25	50	1,8	3,4	0,55	0,356	0,438	1,23	5000	3382,3
Сосна	40	125	3,7	3,4	1,09	0,438	0,438	1,0	6000	6360
Сосна	32	75	2,5	3,4	0,79	0,399	0,438	1,09	2000	1722,2
Итого:	13 000	11464,7



2.1.4 Расчёт годовой производительности камеры на условном материале

Нормативная годовая производительность камеры на условном материале рассчитывается по формуле:

Пу= (335 / фоб.усл)Ч вуслЧГ, м3усл/год, (7)

где 335 - плановая продолжительность работы камеры в течение календарного года с учётом необходимости их периодического ремонта, суток;

фоб.усл- продолжительность оборота камеры при сушке условного материала;

вусл- объёмный коэффициент заполнения штабеля условным материалом;

Г - габаритный объём всех штабелей в камере;

Пу= (335 /3,4)Ч0,438Ч121,68=5251,2м3;

Г = LЧBЧHЧm, м3,(8)

где L, B и H - длина, ширина и высота штабеля, м;

m - число штабелей в камере, шт.

Г = 6,5Ч1,8Ч2,6Ч4 =121,68м3.

2.1.5 Расчёт потребного количества сушильных камер

Потребное количество сушильных камер рассчитывается по формуле:

n = УУ / Пу,(9)

n =11464,7/5251,2=2

Принимаем к строительству две четырехштабельные камеры.

2.2 Тепловой расчёт

2.2.1 Выбор расчётного материала

За расчётный материал принимается самый быстросохнущий материал, у которого фоб имеет наименьшее значение.

В данном случае - это ель.

2.2.2 Определение параметров агента сушки на входе в штабель

Агент сушки - насыщенный водяной пар. Расчетные параметры (t1 и ц1) назначаются для расчетного материала по второй ступени сушки.

Таблица 6 - Параметры агента сушки на входе в штабель

Наименование	Обозначение	Единица измерения	Значение
1	2	3	4
1. Температура	t1	єC	84
2. Относительная влажность (степень насыщения)	ц1	-	0,59
3. Влагосодержание	d1	г/кг	325
4. Теплосодержание	I1	кДж/кг	950
5. Парциальное давление пара	Pn1	Па	35 000
6. Плотность	с1	кг/м3	0,84
7. Удельный объём	V1	/кг	1,58

2.2.3 Расчёт количества испаряемой из материала влаги

А) Количество влаги, испаряемой из 1м3 древесины:

М1м3= сбЧ (Wн - Wк) / 100, кг/м3, (10)

где сб - базисная плотность древесины, кг/м3,

Wн - начальная влажность древесины;

Wк - конечная влажность древесины.

М1м3 =360(70-10) / 100 =216 кг/м3;

Б) масса влаги ,испаряемой из древесины в единицу времени:

Мр = (М1м3ЧГЧвфЧАкЧx) / (3600Чфсуш), кг/с, (11)

где М1м3 - количество влаги испаряемой из 1м3 древесины;

Г - габаритный объём всех штабелей, м3;

вф - объёмный коэффициент заполнения штабеля расчётным материалом;

Ак - коэффициент, учитывающий количество сушки;

x - коэффициент неравномерности скорости сушки;

фсуш - общая продолжительность сушки расчётного материала, ч.

Мр = (216Ч121,68Ч0,356 Ч1,21Ч1,8) / (3600Ч41,95 ) =0,135кг/с.

2.2.4 Определения объёма циркулирующего агента сушки и его параметров на выходе из штабелей

Объём циркулирующего агента сушки:

Vшт = nЧVматЧFж.с.шт, м3/с, (12)

где n - количество штабелей в плоскости, перпендикулярной направленного потока воздуха;

Vмат - скорость циркуляции воздуха по материалу,принята при определении продолжительности сушки в технологическом расчете, м/с;

Fж.с.шт - площадь живого сечения штабеля (свободная для прохода воздуха), м2.

Vшт = 4Ч2Ч12,75= 102,03 м3/с;

Fж.с.шт = LЧHЧ (1- вдЧ вв), м2, (13)

где L - длина штабеля, м;

H - высота штабеля, м.

Вд-Коэффициент заполнения штабеля по длине

вв-Коэффициент заполнения штабеля по высоте

Fж.с.шт = 6,5Ч2,6Ч(1-0,446Ч0,55) =12,75м2.

Влагосодержание агента сушки на выходе из штабеля определяется по формуле:

d2=1000/gшт+d1, г/кг

где gшт - удельный расход циркуляционного агента сушки (по сухой массе)на 1 кг испаряемой влаги, кг сух. возд/кг влаги

d1-влагосодержание агента сушки на входе в штабель, г/кг;

d2=1000/478,8+325 =327 г/кг ;

gшт=Gшт/Мр, кг сух.возд/кг влаги (14)

gшт= 64,57/0,135=478,29 кг сух.возд/кг влаги

где Gшт- масса циркулирующего по материалу агента сушки в единицу времени

Gшт=Vшт/V1.,кг/с (15)

где V1- приведенный удельный объем (принимается по Id - диаграмме, по t1 и ц1по расчетной ступени режима ),

Gшт=102,03/1,58=64,57 кг/с

Остальные параметры агента сушки на выходе из штабеля можно определить при помощи построения линии процесса сушки на Id - диаграмме. По заданным значениям t1 и ц1 или d1 находят точку 1, характеризующую состояние агента сушки на входе в штабельТочка 2, по которой устанавливают температуру t2, получается напересечении линии I=соnst (I1=I2), исходящей из точки 1 с линией d2=const.

Полученные значения параметров агента сушки на выходе из штабеля вносят в таблицу 7.

Таблица 7 - Параметры агента сушки на выходе из штабеля

Наименование	Обозначение	Единица измерения	Значение
1. Температура	t2	оC	80,7
2. Относительная влажность (степень насыщенности)	ц2	-	0,7
3. Влагосодержание	d2	г/кг	327
4. Теплосодержание (энтальпия)	I2	кДж/кг	940
5. Парциальное давление пара	Pn2	Па	3500
6. Плотность	с2	м3/кг	1,56
7. Удельный объём	V2	кг/ м3	0, 85

2.2.5 Расчёт расхода тепла на сушку

Расход тепла на сушку складывается из затрат тепла на прогрев древесины, испарения из неё влаги и на теплопотери через ограждения камеры. Расчёты ведутся для зимних и среднегодовых условий с целью определения максимальной нагрузки на котельную и для среднегодовых условий с целью определения общих расходов пара на годовую программу.

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

qпр 1м3 зим = qпр 1кг зимЧсwн, кДж/м3,(16)

где qпр 1кг зим - затраты на прогрев 1 кг влажной древесины в зимних условиях, кДж/м3;

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

Минск:

qпр 1м3 зим = 380Ч640=243 200кДж/м3

qпр 1кгзим=Ia+ Iв = 120 + 260 = 380 кДж/м3

Б) Расход тепла на прогрев 1 м3 древесины для средних условий qпр1м3ср определяется аналогично

qпр 1м3 ср = qпр 1кг срЧсwн, кДж/м3. (17)

qпр 1м3 ср (1)= 280Ч640=189 200кДж/м3;

qпр 1кг ср = Ia+ Iв = 20 + 260 = 280 кДж/м3

Место строительства цеха г.Минск.

В) Расход тепла на прогрев древесины в камере в секунду для зимних условий:

Qпр. зим = (qпр 1м3зимЧГпрЧвф) / (3600Чфпр), кВт, (18)

где Гпр - габаритный объём прогреваемых штабелей, м3;

фпр - продолжительность прогрева древесины. Ориентировочно фпр определяется из расчёта 1 ч на 1 см толщины материала.

Qпр. зим = (243200Ч121,68Ч0,356) / (3600Ч 2,5) = 1170,55кВт;

Г) Расход тепла на прогрев древесины в камере в среднегодовых условиях в секунду:

Qпр. ср = (qпр 1м3срЧГпрЧвф) / (3600Чфпр), кВт. (19)

Qпр. ср = (189 200 Ч121,68Ч0,356) / (3600Ч2,5) =910,64кВт;

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

qпр. зим = qпр 1м3 зим/ М1м3, кДж/кг. (20)

qпр. зим =243 200 /216=1125,93кДж/кг;

Е) Удельный расход тепла на начальный прогрев древесины в среднегодовых условиях:

qпр ср = qпр 1м3 ср / М1м3, кДж/кг. (20)

qпр ср = 189200/216=875,93кДж/кг;

Ж) Удельный расход тепла на испарение 1 кг влаги:

-при низкотемпературном процессе:

, кДж/кг (21)

гдеI2, d2 - тепло- и влагосодержание отработанного воздуха, выбрасываемиз камеры;

Io, do - тепло- и влагосодержание свежего воздуха, поступающего в камеру;

Св - удельная теплоемкость воды, Св = 4.19 кДж/(кг.град). При поступлении свежего воздуха из помещения цеха допустимо принять d0, = 10r/кг.

Io = 46 кДж/кг.

=2518,53 кДж/кг

З) Расход тепла в камере на испарение влаги в секунду:

Qисп = qиспЧМр, кВт (22)

Qисп=2518,53Ч0,135=340кВт;

И) Расчёт потерь тепла через ограждения камеры производится по формуле:

Qогр = SЧKЧ (tкам- tрасч) ЧCЧ10-3, кВт,(23)

где S - площадь поверхности ограждения, м2;

К - коэффициент теплопередачи данного ограждения, Вт/м2ЧєС;

tкам - температура в камере, єС,

tкам = (t1 + t2) / 2, єС; (24)

tкам=(84+80,65) / 2=82,35єС

tрасч - расчётная температура вне камеры, єС;

С - коэффициент увеличения теплопотери , равный 2,0.

Qогр (1)= 75,024Ч 0,6Ч 64,35Ч 2 Ч= 5,79 кВт

Qогр (2)= 32,30Ч 0,6 Ч 64,35 Ч 2 Ч= 2,49 кВт

Qогр (3) =20,302Ч 0,6Ч 64,35 Ч 2 Ч= 1,57 кВт

Qогр (4) = 89,28Ч 0,6Ч 64,35 Ч 2 Ч= 9,19 кВт

Qогр (5) =89,28Ч 0,8Ч 64,35 Ч 2 Ч= 6,89 кВт

Qогр(6) = 12Ч 0,6 Ч 64,35 Ч 2 Ч=1,54 кВт

Так как камеры расположены внутри отапливаемого помещения, то tрасч принимаем 20 єС. Расчёт теплопотерь сводим в таблицу 8.

Таблица 8 - Потери через ограждения камеры

Наименование ограждения	S, м2	К, Вт/м2ЧєC	tкам, єC	tкам-tрасч, єC	C	Qогр., кВт
	Расч. формула	Значение, м2
1	2	3	4	5	6	7	8
1.Боковая стенка	LЧH	75,024	0,6	82,4	64,35	2	5,79
2.Торцовая стенка	bЧH	32,30	0,6	82,4	64,35	2	2,49
3.Торцовая передняя стенка	BЧH - bЧh	20,302	0,6	82,4	64,35	2	1,57
4.Потолок	BЧL	89,28	0,8	82,4	64,35	2	9,19
5.Пол	BЧL	89,28	0,6	82,4	64,35	2	6,89
6.Дверь	bЧh	12	0,6	82,4	64,35	2	1,54
Итого:	?Qогр.=27,47

К) Удельный расход тепла на потери через ограждения для зимних и среднегодовых условий:

qогр = УQогр / Мр, кДж/кг. (25)

qогр =27,47/ 0,135=203,48кДж/кг.

Л) Суммарный удельный расход тепла на сушку для зимних условий:

qзим = (qпр. зим + qисп + qогр)Ч С, кДж/кг. (26)

qзим = (1125,93+340+203,48)Ч 2 =3338,82кДж/кг.

М) Суммарный удельный расход тепла на сушку для среднегодовых условий:



qср = (qпр. ср + qисп + qогр)ЧС1, кДж/кг. (27)

qср =(875,93+340+203,48)Ч 1,2 =1703,292кДж/кг.

2.2.6 Определение расхода пара

А) Максимальный расход пара в секунду в период прогрева:

Dпр. зим = (Qпр. зим + УQогр) / r, кг/с, (28)

где r - теплота парообразования (конденсация) пара, кДж/кг.

Dпр. зим = (1170,55+27,47) /2148=0,56кг/с.

- в период сушки:

Dсуш. зим = (Qисп + УQогр) / r, кг/с. (29)

Dсуш. зим = (340+27,47) /2148 = 0,17кг/с.

Б) Максимальный расход пара сушильным цехом в единицу времени:

Dцеха зим = DпрЧnпр + DсушЧnсуш, кг/с, (30)

гдеnпр - число камер, в которых одновременно производится прогрев материала, принимается равным от 1/6 до1/3 от общего числа камер nк, но не менее одной;

nсуш - число камер, в которых производится сушка.

Dцеха зим =0,56Ч0,5+0,17Ч1=0,45кг/с.

nсуш = nк - nпр. (31)

nсуш =2 - 1=1

В) Расход пара на годовую программу:



Dгод = (qсрЧМ1м3 / rЧ1000) ЧУФЧСдлит., т/год, (32)

где qср - суммарный расход тепла на сушку для среднегодовых условий, кДж/кг;

М1м3 - количество влаги, испаряемой из 1м3 древесины, кг/м3;

r - теплота парообразования (конденсация) пара, кДж/кг;

УФ - общий объём подлежащих сушке фактических пиломатериалов, м3;

Сдлит. - коэффициент, учитывающий увеличение расхода пара при сушке пиломатериалов, сохнущих медленнее расчётного материала.

Dгод = (1703,292Ч216/2148Ч1000) Ч1300Ч1,2 =268,6305т/год.

фсуш.ср = (ф1ЧФ1 + ф2ЧФ2 + ф3ЧФ3) / УФ, сут, (33)

где ф1, ф2, ф3 - продолжительность сушки фактических пиломатериалов (табл. 4);

Ф1, Ф2, Ф3 - годовой объём этих же пиломатериалов, м3 (табл. 5);

УФ - общий объём подлежащих сушке фактических пиломатериалов, м3.

фсуш.ср = (41,95Ч5000+87,19Ч6000+62,24Ч2000) /13 000=65,49ч.

2.2.7 Выбор конденсатоотводчиков

Для предохранения отвода не отработавшего пара и удаления из калориферов скопляющегося конденсата принимаем к установке термодинамические конденсатоотводчики, самые компактные и надёжные в работе. Диаметр условного прохода выбираем в зависимости от производительности П= 0,17 кг/с и давлению пара в калориферах Р =0,35 мПа.

Тип 45ч-15 нж;

dу = 20 мм;

Кv = 1000 кг/ч;

L = 100мм;

H = 213 мм;

резьба трубнаядюйма,

m = 4,05 кг.

2.3 Расчёт площади сушильного цеха

Площадь, занятая двумя сушильными камерами:

Sкам=L Ч B Ч n, м2(34)

Sкам =14,4Ч6,2Ч2=178,56м2.

Эту площадь принимаем за 25%, тогда на 1% приходится площадь

S1 = Sкам / 25, м2(35)

S1 =178,56/25 =7,14м2.

Площадь производственных помещений составляет 93%

Sпр = S1Ч93, м2(36)

Sпр =7,14Ч93 =664,42м2.

Площадь вспомогательных помещений занимает 3%

Sвсп = S1Ч3 ,м2(37)

Sвсп =7,14Ч3 =21,42м2.

Площадь бытовых помещений занимает 4%

Sбыт = S1Ч4 , м2(38)

Sбыт =7,14Ч4 =28,56 м2.

Общая площадь сушильного цеха:

Sцеха = Sпр + Sвсп + Sбыт+Sкам, м2 (39)

Sцеха =664,42+ 21,42+28,56+178,56 =892,96м2.

Планировка цеха должна обеспечивать рациональную организацию всего технологического процесса в цехе, механизацию трудоемких погрузочно-разгрузочных и транспортных операций, соблюдение требований техники безопасности и санитарных норм. Сушильный цех может располагаться в отдельном стоящем здании или в одном здании с цехом раскроя пиломатериалов и механической обработки заготовок.

Ширина здания может перекрываться стандартными балками или фермами пролетов в 6, 9, 12, 18, 24, 30, 36 м, а также их сочетанием в необходимой последовательности. Длина здания должна быть кратна шагу колонн, т.е. 6 или 12 м. На плане цеха следует указать размеры цеха, сетку колонн и привязку оборудования.

Ширина здания принимаем В= 30 м, тогда длина L = 30 м.

2.4 Описание технологического процесса сушки в паровоздушной среде

Таблица 9- Рабочий режим сушки

Наименование технологического этапа сушки	Влажность древесины в начале и в конце этапа, %	Параметры среды	Ориентировочная продолжительность, ч
		t, єС	?t, єС
1	2	3	4	5
Начальный прогрев	70	67	0,5-1,5	2,5
Сушка поIступени	70-35	79	7	13
Сушка поIIступени	35-25	84	12	10
Промежуточная ВТО	25	92	1,5-2	0,67
Сушка поIIIступени	25-10	105	33	6,21
Конечная ВТО	10	100	0,5-1	1,33
Подсушка после конечной ВТО	10	70	33	3
Кондиционирующая обработка	10	100	-	0,65
Охлаждение материала в камере	10	35	-	2,5

2.4.1 -Транспортные и погрузочно-разгрузочные операции

Определение средневзвешенной толщины материала по формуле:

Sср = (S1ЧФ1 + S2ЧФ2 + S3ЧФ3) / УФ, (40)

где S1, S2, S3 - толщина высушиваемых пиломатериалов, мм;

Ф1, Ф2, Ф3 - годовой объём каждой толщины, м3;

УФ - общий объём высушиваемого материала, м3.

Sср = (25Ч 5000+40Ч6000+32Ч2000) /13000=33

Годовая производительность:

Пгод = ПсмЧiЧn, м3/год, (41)

гдеПсм - сменная производительность лифта-подъёмника Л 6,5-15-45, принимаем равным40 м3.

i - число смен в сутки;

n - число рабочих дней в году;

Пгод =40Ч2Ч254 =20320 м3/год.

Количество лифтов:

N = УФЧКн / Пгод, (42)

гдеКн - коэффициент, учитывающий неравномерность поступления материала, принимается равным 1,25.

N =13000Ч1,25/20320= 0,799

Загрузка лифта Л 6,5-15:

f = (= 0,799/1)Ч100% =79% (43)

Принимаем к установке один лифт и одну тележку - для формирования и разборки штабеля.

Таблица 10 - Техническая характеристика лифта Л 6,5-15

Наименование показателей	Значение
1	2
Грузоподъёмность, т	15
Габариты подъёмной платформы, мм: длина	6900
Ширина	2200
Ход платформы, мм	2600
Скорость перемещения платформы, м/с	0,104
Установленная мощность электродвигателя, кВт	10
Габариты приемки, мм: длина	7000
Ширина	3000
Высота	3115
Масса, кг	2930

Для транспортирования штабелей принимаем электрифицированную траверсную тележку ЭТ 2-6,5 м.

Таблица 11 - Техническая характеристика траверсной тележки ЭТ 2-6,5

Наименование показателей	Значение
1	2
Грузоподъёмность, т	15
Габаритные размеры, мм: длина	3900
Ширина	6490
Высота общая от головки рельса, мм	1660
Высота между головками верхнего и нижнего рельса, мм	215
Скорость передвижения тележки, м/с	0,36
Скорость передвижения троса лебёдки, м/с	0,132
Максимальное теговое усиление на тросе лебёдки, кН	7,3
Ширина колен траверсного пути, мм	2000Ч2250Ч2000
Предельные габаритные размеры штабеля, мм: длина	6500
Ширина	1800
Высота	3000
Общая установленная мощность, кВт	9,0
В том числе: передвижение тележки	5,0
Передвижение лебёдки	4,0
Масса, кг	3000

2.4.2 Требования к качеству сушки

В зависимости от назначения древесины, а следовательно от категории качества сушки, установлены различные требования к качеству высушенной древесины.

Таблица 12 - Показатели качества сушки

Наименование показателей сушки	Категория III
Средняя конечная влажность пиломатериалов или заготовок в штабеле, %	10- 15
Отклонение влажности отдельных досок (заготовок) от средней влажности штабеля в % не более	не более ± 4
Перепад влажности толщине пиломатериалов (заготовок) в % не более при толщине: 13 - 22	не более 3,5
Условный показатель остаточных напряжений (относительная деформация зубцов силового образца), %	не контролируется

2.5Охрана труда в сушильном цехе

Общие положения.

Настоящая инструкция разработана на основании ПБЭЭ, Правила технической эксплуатации электростанций и сетей., паспорта электроустановки.

Для управления и обслуживания сушильной камеры допускаются лица,

не моложе 18 лет, специально обученные и прошедшие проверку знаний ПБЭЭ, ПТЭ, инструкции по ОТ и т.д.

Не допускаются для выполнения работ лица, не имеющие отношения к данной работе.

Необходимо содержать в порядке и чистоте сушильную камеру как внутри, так и вокруг ее конструкции.

При прекращении подачи электроэнергии отключить автоматический выключатель, питающий сушильную камеру.

О замеченных неисправностях сушильной камеры немедленно ставить в известность руководство цеха, и без разрешения к работе не приступать.

На сушильной камере должна быть вывешена табличка с указанием лиц, имеющих право работать с сушильной камерой и лица, ответственного за безопасную эксплуатацию.

Металлические части конструкции, которые могут вследствие повреждения изоляции оказаться под напряжением, должны быть заземлены путем подключения к общему контуру заземления цеха.

Каждый работник перед началом работ должен быть проинструктирован по правилам безопасной эксплуатации электроустановок и строго их выполнять.

Ремонтом, наладкой и температурным режимом должен заниматься специально обученный человек и допущенный к обслуживанию и наладке сушильной камеры, имеющий группу по технике безопасности 3.

При работающей сушильной камере категорически запрещается влезать на ее конструкцию, открывать дверцу шкафа, производить любую работу по ее наладке и регулировке.

При ремонте или осмотре электрооборудования сушильной камеры, а также при выполнении регулировочных работ, необходимо отключать вводной автомат.



2.5.1 Производственная санитария

Количество воздуха, удаляемого их помещения

L= VЧп, м3/ч (44)

где V- общий объём помещений сушильного цеха без учета объёма сушильных камер, м3;

п- кратность воздухообмена в час.

L= 5357,76Ч4 = 17709,88м3/ч

Vцех = 892,96Ч 6 = 5357,76м3

Vкам = 14,4 Ч 6,2 Ч 5,21Ч 2 = 930,29м3

V =5357,76- 930,29 = 5357,76 м3

2.5.2 Техника безопасности

Общие требования по охране труда и технике безопасности при обслуживании сушильных цехов определены Правилами по технике безопасности и производственной санитарии в деревообрабатывающей промышленности (1979). В них изложены требования техники безопасности к производственному оборудованию, инструменту, внутризаводскому и внутрицеховому транспорту.

К работе по обслуживанию сушильных камер допускаются лица, которые знают их устройство и правила технической эксплуатации.

Основную опасность представляют заходы обслуживающего персонала в камеры. Их количество должно быть максимально сокращено, для чего необходимо применять стационарные или дистанционные психрометры, приспособления для закладки и выемки контрольных образцов из коридоров управления.

При заходе в камеру оператор сушильной установки должен надевать брезентовый костюм с плотными застёжками у ворота и кистей рук, перчатки, шлем и противогазовую маску с воздухоохладителем. Полы помещения камер, особенно имеющих подвалы, должны находиться в исправном состоянии. Камеры должны быть оборудованы электрическим освещением напряжением 12…18 В. Если оно отсутствует, следует пользоваться аккумуляторными фонарями, или переносными низковольтными лампами с сеткой и бронированным шнуром.

Двери в камеру должны иметь наружные и внутренние ручки. При входе в камеру необходимо следить за тем, что бы дверь случайно не закрыли с наружи. Если оператору надо зайти в горячую камеру, у её дверей должен находиться дежурный.

Коридоры управления камер, лаборатория, топочные помещения газовых камер должны быть оборудованы вентиляцией для того, что бы поддерживать температуру не выше 25.

Паропроводы необходимо теплоизолировать, фланцы соединений паропроводов и калориферов закрыть защитными экранами. Все движущиеся части оборудования сушильных камер должны быть закрыты ограждениями.

В сушильном цехе необходимо периодически проводить обучение персонала правилам охраны труда и техники безопасности, а также инструктаж по производственной санитарии. В цехе должен быть оборудован санитарный пост и стенды с наглядными пособиями по технике безопасности.

2.5.3 Противопожарная защита

В сушильных цехах необходимо выполнять следующие требования пожарной безопасности:

Регулярно убирать помещения камер, цеха и других вспомогательных помещений, не допуская скопления отходов и мусора;

В помещении сушильного цеха не применять открытый огонь (свечи, керосиновые и паяльные лампы) и не курить;

Сварочные работы проводить с разрешения представителей пожарной охраны;

Своевременно подавать смазку в подшипники вентиляторов и электродвигателей, не допуская их перегрева.



Заключение

В курсовом проекте был разработан сушильный цех на базе сушильной камерыСПЛК-2М.

Нами был произведен расчет годовой производительности сушильных камер, рассчитано необходимое количество сушильных камер, подобрано необходимое оборудование и транспортирующие устройства.

На формате А1 изображена планировка сушильного цеха на базе сушильной камерыСПЛК-2М.

В результате расчетов принято следующее оборудование:

Десять сушильных камер СПЛК-2М;

Один лифт Л 6,5-15;

Одна электрифицированная траверсная тележка ЭТ 2-6,5 м.



Литература

1. Богданов, Е.С. Справочник по сушке древесины / Е.С. Богданов, В.А. Козлов, Н.Н. Пейч - М: Лесная промышленность, 1987. - 192 с.

ГОСТ 19773-84 Пиломатериалы хвойных и лиственных пород. Режимы сушки в камерах периодического действия - М-: Издательство стандартов, 1984. - 37 с.

Кречетов, И.В. Сушка и защита древесины / И.В. Кречетов. -М.: Лесная промышленность, 1987. - 328 с.

Мочалов, А.П. Дмитриева К.А. Методические указания по выполнению графической части курсовых и дипломных проектов.- М.: ВЗЛТ, 1990.

Серговский, П.С., Расев А.И. Гидрометрическая обработка и консервирование древесины / П.С. Серговский, А.И. Расев - М.: Лесная промышленность, 1987,-360 с.

Соколов, П.В. Лесосушильные камеры / П.В.Соколов, Г.Н. Харитонов, СВ. Добрынин - М.: Лесная промышленность, 1987. -216 с.

Размещено на Allbest.ru

...