Расчет сушильной камеры KAD 1x6S
Расчетные параметры сушильного агента и выбор параметров наружного воздуха. Определение массы и объема циркулирующего в штабеле и в камере агента. Определение расхода тепловой энергии на сушку. Произведение аэродинамического расчета сушильной камеры.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 24.06.2015 |
| Размер файла | 94,4 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
ГДОУ СПО ЛО Приозерский политехнический колледж
Курсовая работа
по дисциплине: Гидротермическая обработка и консервация древесины (ГТО и КО)
тема: Расчёт сушильной камеры KAD 1x6S
Выполнил: Снегов Иван Вадимович
Группа: ТД-6 Курс: 3
Специальность: Технолог деревообработки(250401)
Руководитель курсовой работы: Хвостов Н.Л.
г. Приозерск 2014 г
Оглавление
сушильный камера энергия сушка
1. Введение
2. Сушка древесины
3. Описание сушильной камеры KAD 1х6S
4. Исходные данные
5. Технологический расчет
6. Тепловой расчет сушильной камеры
6.1 Расчетные параметры сушильного агента
6.2 Выбор параметров наружного воздуха
6.3 Расчет количества испаряемой из материала влаги
6.4 Определение массы и объема циркулирующего в штабеле и в камере суш агента
6.5 Расчет системы воздухообмена
6.6 Определение расхода тепловой энергии на сушку
6.7 Подбор и расчет мощности калориферов
6.8 Теплоснабжение камеры и сушильного агента
7. Аэродинамический расчет сушильной камеры
7.1 Выбор типа и марки вентилятора
8. Описание технологического процесса
9. Заключение
10. Список литературы
1. Введение
Древесина является важным и ценным производственным сырьем. Во многих отраслях промышленности и строительства широко используется древесина в виде пиломатериалов, фанеры, древесных плит и пр. Растущее дерево, как и всякий живой организм, содержит в себе большое количество влаги. В срубленном дереве влага играет отрицательную роль, ухудшая технические свойства древесного материала. Влажная древесина подвержена загниванию, вызываемому разными грибками, разрушающими ее структуру. При изготовлении большого количества изделий влага является серьезной помехой и должна быть удалена из древесины предварительно, до употребления ее в дело. С этой целью древесину сушат до определенной влажности, соответствующей условиям эксплуатации сооружения или изделия. Так, например, древесина для изготовления мебели должна высушиваться до низкой влажности (6ч10%), а доски для обшивки дома достаточно сушить до 16ч18%. Сушка является обязательной и при этом самой длительной и дорогой операцией в технологическом процессе каждого деревообрабатывающего производства. Хорошо проведенная сушка служит базой отличного качества изделий из древесины. Процесс сушки заключается в удалении влаги из материала испарением. Содержащаяся в нем влага переходит в парообразное состояние и удаляется в окружающую среду. Сушка древесины, (в т.ч. пиломатериалов), может происходить двумя путями: естественным - на открытом воздухе и искусственным - в специальных сушильных установках. В сушильной технике среда, служащая для поглощения и отвода пара, образовавшегося в процессе сушки материала, называется сушильным агентом. Подвод тепла к объекту сушки осуществляется рабочим телом сушильного процесса, называемым теплоносителем. Теплоносителем служит среда, воспринимающая необходимую для сушки тепловую энергию от внешнего источника и передающая ее сушимому материалу или агенту сушки. В качестве теплоносителей в воздушных лесосушильных камерах используют воду, пар и электроэнергию. Выбор теплоносителя определяется в первую очередь стоимостью, а также потерями теплоносителя при подаче к сушильной установке и побочными расходами. Стоимость тепловой энергии, поставляемой потребителю в виде горячей воды или пара (в расчете на 1Гкал), при наличии крупных ТЭЦ, почти одинакова. Транспортные потери энергии также примерно равны и не превышают 4ч5% на 1 км трубопроводов. Однако при паровом снабжении возникают дополнительные потери, связанные с вторичным вскипанием конденсата, величина которых определяется рабочим давлением пара. Их величина составляет примерно 8% от начального теплосодержания рабочего пара. Таким образом, водяное теплоснабжение с точки зрения потерь при транспортировке, более экономично. Однако мощность привода насосного оборудования водяных систем больше, чем паровых. Очевидно, следует выбирать систему подачи теплоносителя в зависимости от конкретных условий с учетом мощности сушильных установок, расстояния подачи воды (пара), технологии и режимов сушки, а также влаготеплообработки конечной продукции. В качестве сушильного агента для лесосушильных камер используется атмосферный или нагретый воздух, перегретый пар и топочные газы в смеси с воздухом. Расход тепла на сушку зависит от температуры сушильного агента и снижается по мере ее повышения. Снижение расхода обусловлено не столько пониженным расходом тепла на испарение, сколько уменьшением продолжительности сушки, и, следовательно, снижением затрат энергии на подогрев свежего воздуха, потери через ограждения и привод вентиляторов. При прочих равных условиях соотношение удельных затрат теплоты на сушку пиломатериалов по мягким, нормальным, форсированным и высокотемпературным режимам4 достаточно точно характеризуется отношением 1,00:0,90:0,85:080. С точки зрения термодинамики, особенно выгодна сушка в перегретом паре, так как не тратится энергия на подогрев свежего воздуха. Однако при выборе температурного уровня режима необходимо исходить из требуемого качества высушиваемых материалов и не допускать их коробления и растрескивания. В связи с этим использование повышенных температур для сушки пиломатериалов ограничено.
2. Сушка древесины
Сушка древесины - процесс удаления влаги из древесины до определенного процента влажности.
Древесина - довольно капризный природный материал, требующий к себе повышенного внимания на любом этапе обработки. Стоит нарушить технологию ее сушки и при дальнейшей работе могут появиться трещины на поверхности, возникнут трудности со склеиванием, лакировкой и шлифовкой материала. Перед сушкой древесину подвергают воздействию водяным паром. Длительность процедуры - от 3 часов до 3 суток. Камеры периодического действия предназначены для высококачественной сушки пиломатериалов до эксплуатационного влажности. Эти камеры характеризуются тем,что загружаются полностью и весь материал сушится одновременно,а режим сушки изменяется во времени, оставаясь в данный момент одинаковым для всего объёма камеры.
Сушка древесины проходит при одновременном протекании ряда физических процессов. Основными из них являются:
-теплообмен, при котором тепло передаётся от сушильного агента или другого источника энергии высушиваемому материалу;
-теплопроводность, связанная с перемещением тепловой энергии внутри материала;
-влагообмен -испарение и унос влаги в виде пара с поверхности материалав окружающую среду;
-влагоперенос-перемещение влаги внутри материала в жидком и газообразном состоянии.
Роль перечисленных физических явлении применительно к конкретному способу сушки не одинакова. Относительная эффективность того или иного явления зависит от способа передачи теплоты древесине и других условий. Некоторые из этих явлений могут быть определяющими при одних способах сушки и не оказывать существенного влияния при других.
В зависимости от интенсивности циркуляции сушильного агента. Камеры периодического действия подразделяются следующим образом, с естественной циркуляцией, со слабой побудительной циркуляцией(скорость движения воздуха по штабелю 1,0 м/с) и камеры повышенной интенсивности (скорость движения воздуха по штабелю 2,0 м/с и более).
Широкое распространение получила высокотемпературная сушка, основной особенностью которой является наличие избыточного давления внутри древесины, вызванного кипением влаги.
Пиломатериалы сушат при высокотемпературных режимах в среде перегретого пара. При этом температура среды по мокрому термометру при атмосферном давлении равна 100, а по сухому-выше 100оС.В начальный период сушки в камеру поступает насыщенный пар, который прогревает древесину, вытесняет из камеры воздух и одновременно циркулируется вентиляторами через калориферы, где он перегревается. После этого пар испаряет влагу из древесины и смешивается с этими испарениями и подача пара в камеру прекращается. Смесь циркулируется вентиляторами через калориферы где повышается степень её перегрева, затем проходит через штабель и т.д. Излишек пара удаляется через пароотводящую трубу в атмосферу или же в теплообменные установки, в которых исключаются потери тепла.
При сушке древесины с температурой выше 100оС физическая сущность процесса продвижения влаги изменяется. При сушке пиломатериалов высокотемпературными режимами древесина приобретает повышенную пластичность, поэтому напряжения, вызванные перепадом влажности и давления в древесине при сушке падают и материал не разрушается. Сушка древесины проводится в специальных камерах, при которой в ней остается 7-14% первоначальной влаги. Качество, время и стоимость такой обработки зависят от выбора сушильной камеры. Классификация оборудования основывается на скорости работы и себестоимости оборудования.
Классификация видов и способов сушки базируется на особенностях теплообмена материала со средой. По этому признаку различают четыре способа сушки: конвективную, кондуктивную, радиационную и диэлектрическую.
Конвективная сушка основана на передаче теплоты материалу путём конвекции от газообразной или жидкой среды. Основными способами конвективной сушки являются:
-конвективная тепловая(газопаровая) - сушка древесины нагретыми газами в специальных сушильных устройствах при атмосферном давлении;
-атмосферная - сушка на открытых складах или под навесомбезподогрева воздуха;
-жидкостная - сушка в нагретых гидрофобных жидкостях и в солевых водных растворах;
-сушка в парах органических веществ; используются пары органических веществ и их смеси с воздухом, эти вещества могут замещать воду в древесине, её химически связывать, придавать древесине новые свойства;
-вакуумная - тепловая сушка при давлении ниже атмосферного.
Кондуктивная сушка основана на передаче теплоты древесине путём теплопроводности при контакте с нагретыми поверхностями.
При радиационной сушке теплота передаётся материалу путём облучения источниками лучистой тепловой энергии (в основном от источников инфракрасного излучения).Этот вид в настоящее время применяется для сушки лакокрасочных покрытий. В рамках настоящего курса не рассматривается.
Диэлектрическая сушка - это сушка в электромагнитном поле высокой частоты; теплота материалу передаётся за счёт диэлектрических потерь.
Древесинные материалы сушат преимущественно конвективным тепловым способом. Применительно к пиломатериалам, высушиваемым в специальных камерах, этот способ получил название просто конвективной или камерной сушки. Некоторое распространение имеет атмосферная сушка пиломатериалов. Кондуктивная сушка имеет ограниченное применение для высушивания шпона в технологии производства фанеры. Вакуумную и диэлектрическую сушку применяют сравнительно редко, в основном для сушки пиломатериалов.
Основное внимание в учебном пособии уделяется изучению тепловой конвективной и, в первую очередь, камерной сушке пиломатериалов.
3. Описание сушильной камеры KAD 1х6S
Рассмотрим прилагаемый чертёж и схему управления камерой (см. приложение 1 и 2)
Сушильные камеры KAD предназначены для высококачественной сушки пиломатериалов различных пород древесины. Универсальная сборная конструкция позволяет компоновать модули камер на необходимый объём и размер штабелей.
Корпус камеры изготовлен из нержавеющей стали, профилей и листов алюминиевых сплавов и кассет, заполненных теплоизоляционным материалом KOTAPLEX, специально подготовленным для применения в сушильных камерах.
В камерах установлены реверсивные вентиляторы с электродвигателями тропического исполнения, калориферы из нержавеющей стали с биметаллическими ребристыми радиаторами, трубопроводы из нержавеющей стали. Всё перечисленное обеспечивает надёжную долговечную работу сушильных камер. Потери тепла на нагрев конструкции не превышают 6,5%.
Технические характеристики камер представлены в табл. 4
Таблица 4
Технические характеристики камеры KAD
|
Тип сушилки |
Длина, м |
Глубина, м |
Высота, м |
Ёмкость, м3 |
Отопительная мощность,кВт |
|
|
KAD 1Х4S |
5,35 |
7,68 |
5,53 |
40 |
180 |
|
|
KAD 1Х6S |
7,52 |
7,68 |
5,53 |
56 |
240 |
|
|
KAD 2Х10S |
22,64 |
7,68 |
5,53 |
188 |
740 |
|
|
KAD1Х12S |
13,52 |
7,68 |
5,53 |
112 |
500 |
4. Исходные данные
Спецификация пиломатериалов и заготовок, которые подлежат сушке.
|
Характеристика п/м |
Порода |
Размеры Т Ш Д.м |
Назначение |
Влажность % Wн Wк |
Годовой объём сушки м3 |
|
|
Пиломатериалы обрезные |
Липа |
50 100 6.0 |
Строительство |
50 12 |
10 000 тм3 |
5. Технологический расчёт
Ёмкость: Е=56м3
Из расчётов вместимости Ek-25.4
Продолжительность сушки.
ф = фисх*Ац*Ав*Ак*Ад
фисх=124*0,91*1,14*1,15*1=147,9
Пу=335/фу*Е у
Пу=335*24/150,3=8040/150,3*109=5820,6(м3 в год) Продолжительность сушки.
10000/5820,6=2
камер понадобится для сушки 10000 м3 материала. Принимаем для строительства в сушильном цеху четыре камеры.
6. Тепловой расчёт сушильной камеры
Целями теплового расчёт являются: определение затрат теплоты на сушку п/м, выбор типа и расчёт нагревательных устройств, расчёт системы воздухообмена, определение расчёта теплоносителя, топлива и параметров системы трубопроводов.
6.1 Расчётные параметры сушильного агента
Величины этих параметров устанавливаются по данным 1и 2 ступени режима сушки расчётного материала. Режим его сушки находится в соответствующей таблице режимов (параграф 41, табл. 9.1).
Все расчёты в дальнейшем веду по параметрам 2 ступени режима. Параметры 1 ступени используем в расчётах затрат тепла на компенсацию тепловых потерь при определении толщины теплоизоляционного слоя ограждения.
Данные по ступеням, взятые из режима сушки П3.2. Дополнительно к режимам данным рассчитываем: влагосодержание d1г/кг., теплосодержание воздуха, I1 кДж/кг. его плотность p1,кг/м3,и приведённый удельный обьём Vпр.1 м3/кг сух. воздуха.
d1=622*ц1*Рн1/(Р а- ц 1 Рн1)=622*0,61*36/(100-0,61*36)=175г/кг.
Давление насыщения водяного пара при t1=75 0C- pн1=36 кПА (см. рис.1.1), pа- атмосферное давление воздуха (100 кПА).
I1=t1+0,001*d1(1,93*t 1+2490)=75+0,001*175(1,93*75+2490)=536 кДж/кг
p1=348-132*(d1/(622+d1))/273+t1=348-132(175/(622+175))/273+75=0,92кг/м3
Vпр.1=4,62*(273+t1)*(622+d1)10-6=4,62*(273+75)*(622+175)*10-6=1,28м3/кг
6.2 Выбор параметров наружного воздуха
Сведения о параметрах наружного воздуха требуются при определении расходов тепла на сушку, для расчёта системы воздухообмена, в техникоэкономических расчётах. При их необходимо учитывать географическое расположение строительства предприятия и времена года. Эти параметры выбираем по климатологическим таблицам.
Расчёты ведём по условиям г. Саратова, как наиболее близкого к г. Самара, а их результаты сходим в таблицу. П3.3
Влагосодержание d0, теплосодержание I0, плотность p0 и приведённый удельный объём Vпр0 приточного воздуха рассчитываю по формулам.
Летние условия:
d0=622*ц0 рн0/(ра-ц0 рн0)=622*0,58*2,7/(100-0,58*2,7)=9,8г/кг
давление насыщения водяного пара при t1 =230C-= 2,7кПА,pа- атмосферное давление воздуха (100кПА)
I0=t0+0,001*d0(1,93t0+2490)=23+0,001*9,8(1,93*23+2490)=47,8кДж/кг
p1==
Среднегодовое условие:
0d=622*ц0*рн0/(pa- ц0* рн0)=622*0,72*0,9/(100-0,72*0,9)=4г/кг
давление насыщения водяного пара при t1=5 0C- рн1=0,9кПа, pа- атмосферное давление воздуха.(100 кПа)
I0=t0+0,001*d0(1,93t0+2490)=5+0,001*4*(1,93*5+2490)=15кДж/кг
6.3 Расчёт количества испаряемой из материала влаги
Масса воды Мм3, удаляемой из 1 м3 расчётного материала за весь цикл сушки при базисной плотности древесины сосны 400кг/ м3.
Мм3=pбаз(Wн-Wк)/100=400(60-8)/100=208кг/м3
Определяем массу воды, которая испаряется из древесины в среднем за цикл сушки, в секунду, Мс кг/с:
Мс=Мм3*Ер/3600фс.с=208*7,9/3600*69,1=6,6*10-3 кг/с
Расчетное количество испаряемой влаги Мр определяется по выражению
Мр=Мсх=6,6*10-3 1,3=8,6*10-3 кг/с.
Коэффициент неравномерности скорости сушки, при
Wk =8%,ч=1,3
6.4 Определение массы и объёма циркулирующего в штабеле и в камере сушильного агента
Количество циркулирующего в штабеле сушильного агента должно обеспечивать относительно равномерное просыхание п/м по ширине штабеля. Это может достигнуто при некоторой относительно небольшой разнице температуры Дt на входе в штабель t1 и выходе из него t2.Величина этого перепала зависит от ширины штабеля, характеристики высушиваемого материала и, в значительной степени, от скорости циркуляции. Для обеспечения качества сушки по категории 2 принимаем t2 шт =2 0С.
Расчёт ведём в последовательности, рекомендованной в параграфе 73.
Находим разность влагосодержания воздуха на выходе из штабеля d2 и на входе d1 в него.
d2 -d1 =Дt (0,4+0,00075 d1)=2(0,04+0,00074*175)=1,06г/кг,
Удельная масса циркулирующего агента сушки:
gшт=1000/ d2- d1=1000/1,06=943кг/кг
Масса циркулирующего агента сушки:
Gшт=3600gштМр=3600*943*0,0086=29207кг/ч.
Объем циркулирующего агента сушки:
Vшт=GштVпр1=29207*1,28=37400 м3 /ч.
Скорость циркуляции сушильного агента в штабеле:
где m - количество штабелей в плоскости, перпендикулярной направлению потока агента сушки; m=2
Fж.с.шт- площадка живого сечения штабеля.
Fж.с.шт=Fгаб(1-BB)=LH(1- BB)=3*2,4(1-0,5)3,6м2
где Fгаб -- площадь габаритного сечения штабеля в плоскости, перпендикулярной направлению воздушного потока,м2,Fгаб=LH=3*2,4м2
Полученная величина находится в пределах допустимых значений.
Температура и влагосодержание агента сушки на выходе из штабеля будут равны:
t2= t1- Дtшт =75-2=73 0C; d2=175+1,06=176,06г/кг
Плотность p2 и приведённый удельный объём Vпр2 воздух на выходе из штабеля практически не отличается от p1 Vпр1, поэтому их специально не рассчитываем.
Расчётный объём циркулирующего воздуха при коэффициенте использования воздушного потока з =0,8:
Vp=Vшт /з =37400/0,8=46750 м3/ч.
6.5 Расчёт системы воздухообмена
Система воздухообмена сушильной камеры обеспечивает удаление из неё воды, испарённой из древесины, и приток в камеры более сухого по отношению находящемуся там воздуха. Для этого имеются приточные и вытяжное каналы. Они работают за счёт разности давления, создаваемой циркуляционными вентиляторами.
Проектируемая камера имеет реверсивную циркуляцию. Функции приточного и вытяжного кланов периодически меняются в зависимости от направления вращения вентиляторов.
Расчёт системы воздухообмена производится ив указанной ниже последовательности.
Устанавливаем удельные массы g0 приточного и отработавшего воздуха по отношению к 1 кг испаряемой влаги:
Определяем массу приточного и отработавшего воздуха:
G0 =3600* g0Мр =3600*6*8,6* 10-3 =186кг/ч,
рассчитываем объёмы отработавшего и приточного воздуха:
Vотр =G0 Vпр.2 = 186 * 1,28= 278 м3/ч.
Vпр= G0 Vпр.0 =186*0,776=154м3/ч.
Площадь поперечного сечения клана определяем для наибольшего объёма, посколько функции каналов изменяются при реверсировании циркуляции:
Fотр=Vотр /3600*wкан=0,019м2
Скорость движения отработавшего воздуха в канале принимаем
wкан=4 м/с
Выбираем прямоугольные каналы. Поскольку каналы имеют регулирующие клапаны, размер каналов устанавливаем по размерам клапанов. Выбираем алюминиевые клапаны АВК-300х150 фирмы АРТИКА с исполнительным механизмом DAN 2N.
Из конструктивных соображений следует монтировать каналы сечения 300х150мм площадью 0,045м2. Увеличенный размер площади поперечного сечения не отразился негативно на их работоспособности.
6.6 Определение расхода тепловой энергии на сушку
Расход тепловой энергии на сушку включает затраты тепла на подогрев древесины, испарение из неё влаги и компенсацию тепловых потерь через ограждение камеры. Расход тепла на подогрев древесины 1 м3 древесины Qпр.м3,кДж/ м3,для для зимних условий рассчитываем по формуле:
Qпр.м3 =p*(C(-)*(-t0)+С(+)tм)+pб*(Wн -Wг.ж /100)*rот
В этой формуле: плотность древесины при Wн=60% p=640кг/ м3(парагров 6) tм1- температура, до которой прогревается в камере древесина; она равна температуре смоченного термометра на 1 ступени режима сушки tм1=69 0C(табл.П3.2); теплота плавления льда rот=335кДж/ кг.
Количество связанной незамёрзшей влаги, содержащей в древесине.
Wг.ж =30+0,772* t0 +0,0082*t0 2 =30-0,772*24+0,0082+24 2=16,2%
Величины удельной теплоёмкости C(-) и С(+) находим в зависимости от начальной влажности Wн=60% и расчётной температуры tр В свою очередь, для
C(-): tр=а для С(+):C(-) =2,15кДж/кг*0С, С(+) =2,84 кДж/кг*0С.
Qпр.м3=640*(2,15*24+2,85*69)+400*(60-16,2/100)*335=217572кДж/м3.
Расход тепла на прогрев древесины для средне годовых условий.
Qпр.м3 =р*С(+)(tм -t0)=640*2,85(69-5)=116736кДж/м3
Удельную теплоёмкость определяем при расчётной температуре tр =(tм -t0) /2=(69+5)=370C и влажности Wн=60%;С(+) =2,85кДж/(кг*0С).
Удельная расход тепла при прогреве древесины, кДж/кг, в расчёте на 1 кг испаряемой влаги для зимних и среднегодовых условий определяется по формуле. gпр=для среднегодовой условий:
=
Расход тепла на испарение влаги. Удалёный расход тепла на испарение влаги:
gисп.3=1000*(I2-I0)/( d2 - d0 )-Cвtм =1000*(536+24)/176,02--4,19*69=2892 кДж/кг
для среднегодовых условий:
gисп.ср=1000*(I2-I0)/( d2 - d0 )-Cвtм =1000*(536-15)/176,02--4,19*69=2740 кДж/кг
Теплосодержание отработанного воздуха I2= I1 (табл П3,2);удельная теплоёмкость воды равна С в = 4,19кДж/(кг*0С).
Тепловая мощность необходима для испарения из материала влаги, рассчитывается только для зимних условий
Qисп=gисп.3*Мс=2892*8,6* 10-3=24,9 кВт.
Расчёт расхода тепла на компенсацию тепловых потерь через ограждения камеры. Коэффициент теплопередачи пола принимаем К=0,5Кст а площадь -равной произведению двухметровой полосы пола вдоль стены её длину.
Kу ? авн* t1-tp/ t1-t0 =14,9*75-68/75+24=1,05 Вт/( м2*0С).
В этой расчёте: коэффициент теплообмена на внутренней поверхности ограждения, авн=5,8+3,95*2,3=14,9 Вт/( м2*0С).температура агента сушки на 1 ступени режима t1 =75 0С;температура точки росы tp = tм -1=69-1=68 0С
Температура снаружи камеры принимается для зимних условий t0 =-240С
Расчётный коэффициент теплоотдачи:
K=0,8Ky=0,8*1,05=0,84Вт/( м2*0С).
Стены камеры выкладываются из пенобетонных блоков плотностью 600кг/ м3. На внутреннюю поверхность стен наносится цементная штукатура толщиной 2 см с последующей их гидроизоляцией битумным лаком.
Камеры перекрываю железобетонными плитами толщиной 150мм, на которые наносятся два слоя гидро-изотопа и засыпают керамзитом. Внутреннюю поверхность так же покрывают битумным лаком.
Основу дверей составляют «сэндвич-панели», заполнение минерало-ватным теплоизоляционным материалом.
Пол камеры заливают бетоном с толщиной слоя 200 мм на песчаной подушке, толщина которой 300 мм.
Расчёту подлежит толщина теплоизоляционного слоя стен, перекрытия и двери камеры.
Толщину теплоизоляционного слоя S т.,м, ограждения рассчитываем по формуле
S т =л т ().
Коэффициент обмена равен:
для наружных поверхностей ограждений, выходящих в отапливаемых помещениях, при скорости движения воздуха щвн = 0,5 м/с:
Бн. от =5,8 + 3,9*щвн = 5,8+3,9*0,5 =7,8 Вт/(м2 *0С);
для наружной поверхности перекрытия(скорость ветра принимаем равной 5 м/с):
бн=7,12*щ0,78 =7,12 *50,78 =25 Вт/(м2*0С).
Для штукатурки стен и лакового покрытия величинами S/л (термическим сопротивлением) пренебрегаем ввиду их ничтожно малой велечины.
Рассчитываем толщину стен из пенобетона (л = 0,14 Вт/м*0С
Sст.р=0,14(1/0,84-1/7,8-1/14,9)=0,14 м.
Такая толщина, удовлетворяя условию отсутствия конденсации, не соответствует требованиям прочности и устойчивости стены с точки зрения строительных норм. Для несущей стены из пенобетона плотностью 600 кг/м3, высотой около 4 м её толщина должна быть не менее 400 мм.
При Sст =0,4 м коэффициент теплопередачи будет равен
Кст =(1/бн+Sст/лт+1/бвн)-1 =(1/7,8+0,4/0,14+1/14,9)=0,33 Вт/(м2*0С).
При расчёте толщины теплоизоляции двери («сендвич-панель») термическим сопротивлением металлических листов их облицовки также пренебрегаем. Коэффициент теплопроводности минерало-ватной теплоизоляции равен 0,0560 Вт/(м*0С)
Толщина панели:
Sпан.р=0,052(1/0,84-1/7,8-1/14,9)=0,056 м.
Из конструктивных соображений, связанных с обеспечением формоустойчивости двери, принимаем толщину панели 100 мм
При Sпан=0,1 м
Кст=(1/7,8+0,1/0,056+1+14,9)=0,47 Вт/(м2*0С).
Толщина засыпки керамзитом (плотность 800 кг/м3) перекрытия исходя из его конструкции [коэффициент теплопроводности: керамзита лкер=0,18 Вт/(м*0С); железобетона лж.б=1,69 Вт/м(* 0С);толщина плит перекрытия 0,15 м]:
Sкер=0,18(1/0,84-1/,25-0,15/1,69-1/14,9)=0,18 м.
Величину удельных затрат тепла qогр, кДж/кг, компенсирующих потери через ограждения, рассчитывают по выражению:
Зимние условия:
Qогр.зим=Qогр.зимМс=2,52/8,6*10-3=377 кДж/кг;
Среднегодовые условия:
qогр.ср=Qогр.ср/Mc=2,52/8,6*10-3=293 кДж/кг.
Общий расход тепловой энергии на сушку пиломатериалов. Удельный расход тепловой энергии на сушку пиломатериалов qсуш, кДж/кг, складывается из затрат тепла на прогрев древесины, на испарение из неё влаги и компенсацию тепловых потерь через ограждения камеры (расчёт ведём только для среднегодовых условий):
qсуш=(qпр +qисп+qогр)*1,15=(561+2740+293)*1,15=4133 кДж/кг.
Где 1,15-коэффициент характеризующий дополнительные неучтённые расходы тепла на кондиционирование, на подогрев камеры, транспортных средств, оборудование и пр.
Расход тепла на сушку, отнесённый к 1 м3 высушенной древесины (расчёт ведётся только для среднегодовых условий):
Qисп.м3=qсуш*Мм3/3600 = 4133*208/3600=239 кВт*ч/м3.
6.7 Подбор и расчёт мощности калориферов
выполняем в следующем порядке. Сначала рассчитываем тепловую мощность калориферов. Затем проводим выбор модели, номера калориферов и размещаем их в камере в соответствии с её конструктивной схемой. Далее рассчитываем кооэффициент теплопередачи калориферов и поверхность их нагрева. В конечном итоге уточняем число калориферов, их параметры и составляем схему их монтажа в камере.
Тепловая мощность калориферов Qкал, кВт, рассчитываем по выражению
Qкал=(Qисп+Qогр)*1,15=(24,9+3,24)*1,15=32,4 кВт.
Выбор модели и номер калорифера. В соответствии с техническим заданием теплоносителя является горячая вода при tв=920С. Калориферы устанавливаем в верхнем циркуляционном канале. Для обеспечения равномерности нагрева циркулирующего воздуха они должны быть равномерно распределены по длине камеры. По таким признакам, как малое аэродинамическое сопротивление и компактность, наиболее подходящими являются калориферы базовой серии ТБ3. Учитывая длину камеры и высоту циркуляционного канала, принимаем к установке три калорифера марки ТБ3 10.10.02УЗ.
При монтаже калориферов установка дополнительных экранов, ограничивающих движение циркулирующего в плоскости расположения калориферов, не планируется. Поэтому приближённо за скорость сушильного агента во фронтальном сечении ?фр калориферов принимается скорость в циркуляционном канале щц. Массовая скорость в этом канале
(щ*р)ц=Vp p1/3600*LkHц= 46750*0,92/3600*6,3*1,1=1,72 кг/(м3*с)
Коэффициент теплопередачи калорифера при скорости циркуляции греющей воды в калорифере щвод=0,5 м/с.
К=34,4(щр)ц0,429 *щ 0,123вод=34,4*1,720,429* 0,50,123=39,91Вт/(м2*0С).
Расчётная поверхность нагрева калориферов:
Fкал=кf Qкал/0,001*К(tвод -t1 )=1,3 32,4/0,001*39,91*(92-75)=62 м2.
Требуемое количество калориферов в камере:
n=Fкал/F=62/29,6=2,09/
Окончательно принимаем для установки в камере три калорифера марки ТБЗ-10.10.02УЗ. Подбор др. марок не представляется целесообразным, поскольку выбранная марка имеет минимальную поверхность нагрева из тех калориферов, которые по своим размерам полностью перекрывали были циркуляционный канал.
6.8 Теплоснабжение камеры и сушильного агента
Разработку теплоснабжения производим в следующем порядке:
а) составляем схему теплоснабжения камеры и сушильного цеха;
б) определяем тепловую мощность сушильного цеха;
в) рассчитываем диаметры трубопроводов и расход воды, которая циркулирует в системе.
Схема теплоснабжения сушильного цеха вкл. схемы: монтажа калориферов в камере, системы управления (места расположения вентилей, гидроклапанов САР), магистральных труб подачи воды к камерам и отвода от камер.(Выполняется в виде отдельного чертежа).
Тепловая мощность сушильного цеха:
Nцех=1,2*Qкал*nk=1,2*32,4*6=233,3 кВт.
Расчёт диаметров трубопроводов. Первоначально расчитываем расход воды, проходящей через калориферы одной камеры:
Wk=щвод ?вn=0,5*0,00163*3=0,00245 м/с3.
Диаметры подводящей и отводящей труб, к которым подсоединяются калориферы в камере, имеют одинаковый диаметр.
Диаметр этих труб при скорости движения воды 1,2 м/с3 равен:
Dk=1000 1,27 Wk/щкол.к=1000 1,27*0,00245/1,2=50мм.
Расчётный диаметр точно совпадает со стандартным (ГОСТ 10704-76). Трубы этого диаметра выходят из камеры в коридор управления. На подводящей трубе монтируется регулирующий клапан, снабжённый исполнительным механизмом для САР. На отводящей трубе устанавливается вентиль ручного управления. Предусмотрены вентили для сливаводы из системы Dy=20мм.
Секундный расход воды в магистральных трубах при числе камер, равном шести:
Wм=Wкn = 0,00245*6=0,0147 м3/c,
а часовой расход(для выбора циркуляционного насосасистемы теплоснабжения):
Wм.ч=3600*0,0147=53м3/ч.
Диаметр магистральных труб, поводящих (отводящих) воду к камерам:
Dм= 1000 1,27 Wм/щвод.м =1000 1,27 0,0147/2,0=97 мм.
Полученный расчётом диаметр магистральных труб округляем в большую сторону до величины Dу = 100 мм.
7. Аэродинамический расчёт сушильной камеры
Целями аэродинамического расчёта сушильной камеры являются:
а) определение кол-ва циркулирующего сушильного агента в камере;
б) выбор схемы его циркуляции в камере;
в) выбор класса циркуляционного вентилятора;
г) выбор типа и расчёт параметров вентилятора.
Класс вентилятора и схема циркуляции сушильного агента в камере установлены выше (см. п. 2). Расчётный объём циркулирующего воздуха определён в тепловом расчёте (см. п. 5.5).
Задача аэродинамического расчёта сводится к выбору типа и расчёту основных параметров циркуляционного вентилятора, а именно, его марки, номера, производительности и развиваемого давления, КПД, а также мощности привода.
7.1 Выбор типа и марки вентилятора
В современные сушилки устанавливают осевые вентиляторы, которые вместе с электродвигателями находятся внутри камеры. Выбираем отечественный вентилятор серии FTDA, выпускаемый ЗАО «ЛАДА-ФЛЕКТ», г. Тольятти.
С учётом высоты циркуляционного канала, равной 1100 мм, и габаритных размеров вентилятора возможна установка вентиляторов 063 и 071. Предварительно выбираем реверсивный вентилятор серии FTDA-REV-063-6.
Количество вентиляторов устанавливаем по рекомендациям, приведённых в §74 уч. А.И. Расев, А.А. Косарин. При общей длине штабеля, равной 6,0м, принимаем три вентилятора по длине камеры.
Объём циркулирующего в камере агента сушки составляет Vр = 48600 м3/ч, а его плотность р1=0,92 кг/м3.
Производительность одного вентилятора составляет:
Vвен=Vр/3=46750/3=15580 м3/ч.
Техническая характеристика вентилятора FTDA-REV-063-6.
Приведена в табл. ПЗ.6.
|
Модель Вентилятора |
Исполнение корпуса 2 |
Мощ- ность кВт |
Класс Изоля- ции |
Максимальная Производительность и давление |
Темпе- ратура среды, 0С |
|||||
|
А, мм |
Б, мм |
Вmax, мм |
В1, мм |
м3/ч |
Па |
|||||
|
FTDA-REV-063-6. |
830 |
834 |
456 |
268 |
2,2 |
H |
18500 |
165 |
100 |
Давление, развиваемое вентилятором. Для уточнения номера вентилятора и определения остальных его характеристик требуется рассчитать давление, Рвен, Па, развиваемое вентилятором.
Камеры имеют замкнутое кольцо циркуляции.
8. Описание технологического процесса сушки древесины
Сушка пиломатериалов происходит при определенном температурном и влажностном режиме, под которым понимают закономерное чередование процессов температурного и влажностного воздействия на древесину в соответствии с ее влажностью и сроками сушки. В процессе сушки в камере постепенно повышается (по ступеням) температура воздуха и понижается относительная влажность сушильного агента. Режимы сушки назначают с учетом породы древесины, толщины пиломатериалов, конечной влажности, категории качества высушиваемых материалов и конструкций (типа) камер.
Режимами сушки в зависимости от назначения пиломатериалов, предусматриваются два процесса - низкотемпературный и высокотемпературный. При низкотемпературных режимах в качестве сушильного агента на первой ступени сушки применяют влажный воздух с температурой менее 100°С.
В зависимости от требований, предъявляемых к пиломатериалам, режимы делятся на:
мягкие М, при мягких режимах получается бездефектная сушка с сохранением физико-механических свойств древесины и цвета;
нормальные Н, при нормальных режимах получается бездефектная сушка с возможным небольшим изменением цвета у хвойной древесины, но с сохранением прочности;
форсированные Ф, при форсированных режимах сушки получается древесина с сохранением прочности на изгиб, растяжение и сжатие, но со снижением прочности на скалывание и раскалывание на 15 - 20% и с возможным потемнением древесины. Режимы сушки выбирают по таблице в соответствии с требованиями ГОСТ 19773.
Режимы низкотемпературного процесса сушки даны в таблице ГОСТ 19773. По этим режимам предусмотрено трехступенчатое изменение параметров агента сушки, причем переход с каждой ступени режима на последующую можно производить лишь по достижении материалом определенной влажности, предусмотренной по режиму.
Режимы высокотемпературного процесса сушки для камер периодического действия приведены в таблице ГОСТ 19773.
По этим режимам предусматривается двухступенчатое изменение параметров сушильного агента, причем переход с первой ступени на вторую производится при достижении древесиной влажности (переходной) 20%. Определяют высокотемпературный режим в зависимости от породы и толщины пиломатериалов по таблице ГОСТ 19773.
Высокотемпературные режимы допускается применять для сушки древесины, идущей на изготовление ненесущих элементов строительных конструкций, в которых допускается снижение прочности и потемнение древесины.
9. Заключение
Рядом с достигнутыми успехами в отрасли сушения древесины все еще есть недостатки и не решенные вопросы, объемы сушения не в полной мере удовлетворяют потребности в сухих пиломатериалах. Качество сушения пиломатериалов на некоторых предприятиях находится на недостаточно высоком уровне. Наблюдается покоробленность древесины, переход из высоких в низшие сорта, неравномерность высыхания пиломатериалов по объему штабеля. Не хватает мощностей машиностроения 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 очень большие. На предприятиях часто задерживаются сроки монтажа и введения в эксплуатацию новых конструкций сушилок.
И все же все исследования рынка, осуществляемые фирмами-производителями сушилок, приводят маркетологов к заключению в будущем 90-95% сушильного оборудования составят классические, традиционные устройства с системами приточного и отходящего воздуха. Несмотря на все инновации последних лет, технология сушки так и не нашла достойного заменителя воздуху. Принцип действия традиционной сушилки таков: нагретый воздух направляется на древесину и отдает ей тепло, затем насыщается паром, выделяемым из дерева. И заменяется новой порцией воздуха.
10. Список литературы
1. Учебник А.И. Расев, А.А. Косарин. ГТО и КО.
2. http://woodtools.nov.ru/books/sushka_drev/sm_sush_drev.pdf.
3. http://www.lesopilka.narod.ru/s/sd24.htm.
4. Сушка древесины.- Спецмонтаж, 170040, г. Тверь.
5. Описание сушильной камеры КАD 1x6S. О. В. Юрова, составление 2007 Сыктывкарский лесной институт-филиал ГОУ ВПО «Санкт-Петербургская государственная лесотехническая академия имени С. М. Кирова», 2007.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Выбор и расчет влаготеплообработок в сушильной камере. Определение параметров агента сушки на входе в штабель. Расчет расходов тепла на сушку. Подготовка сушильной камеры к работе. Погрузочно-разгрузочные работы. Планировка сушильного цеха, охрана труда.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 28.05.2013Конструкция и принцип действия сушильного аппарата. Расчет барабанной сушилки. Выбор параметров агента на входе в сушилку. Определение параметров сушильного агента на выходе из сушилки. Подбор калорифера, циклона и вентилятора. Внутренний тепловой баланс.
курсовая работа [3,7 M], добавлен 02.10.2012Описание сушильной камеры и выбор параметров режима сушки. Расчет продолжительности камерной сушки пиломатериалов. Показатели качества сушки древесины. Определение параметров сушильного агента на входе и выходе из штабеля. Выбор конденсатоотводчика.
курсовая работа [3,9 M], добавлен 08.01.2016Устройство и принцип действия сушильной камеры. Выбор режимов сушки и влаготеплообработки. Расчет требуемого количества камер. Определение массы испаряемой влаги, параметров агентов сушки, расходов теплоты на сушку. Разработка технологического процесса.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 11.10.2012Материальный расчет, внутренний баланс сушильной камеры. Расход сушильного агента, греющего пара и топлива. Параметры барабанной сушилки, ее гидравлическое сопротивление, плотность влажного газа. Расчет калорифера при сушке воздухом, выбор пылеуловителей.
курсовая работа [103,5 K], добавлен 09.03.2013Характеристика и назначение аммиачной селитры. Технологическая схема производства аммиачной селитры. Параметры топочных газов, подаваемых в сушильную установку. Расчет параметров отработанных газов, расхода сушильного агента, тепла и топлива на сушку.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 19.02.2023Принцип работы лесосушильной камеры. Определение расхода теплоносителя на сушку пиломатериалов. Составление аэродинамической схемы камеры. Расчет поверхности нагрева калориферной установки. Определение скорости циркуляции агента сушки на каждом участке.
курсовая работа [410,0 K], добавлен 16.02.2014Изучение устройства сушильной камеры УЛ-1. Обоснование и выбор режимов сушки, начального прогрева и влаготелообработки пиломатериалов из древесины ели и осины. Определение массы испаряемой влаги и расхода теплоносителя. Контроль технологического процесса.
курсовая работа [650,0 K], добавлен 15.04.2019Процесс обезвоживания полотна на сушильной машине. Современные конструкции прессовых частей машин. Технология и оборудование для изготовления товарной целлюлозы. Расчет теплового баланса сушильной части пресспата и расхода пара на сушку целлюлозы.
дипломная работа [1,5 M], добавлен 02.02.2013Выбор способа обработки и описание типа лесосушильной камеры. Режимы и продолжительность сушки. Выбор расчетного материала. Определение параметров агента сушки. Выбор и расчет конденсата отводчиков, калориферов, вытяжных каналов. Контроль качества сушки.
курсовая работа [46,5 K], добавлен 07.06.2010Устройство и принцип действия сушильной камеры ВК-4 и вспомогательного оборудования. Обоснование режимов сушки и влаготеплообработки древесины. Расчёт количества сушильных камер. Определение параметров агента сушки. Организация технологического процесса.
курсовая работа [599,7 K], добавлен 24.08.2012Классификация сушилок по способу подвода тепла, уровню давления сушильного агента в рабочем пространстве сушильной камеры, применяемому сушильному агенту. Принцип работы барабанных сушилок. Графоаналитический расчет процесса сушки в теоретической сушилке.
курсовая работа [3,0 M], добавлен 26.05.2015Назначение, классификация и конструкция сушилок, обоснование выбора метода и тепловой расчет процесса сушки. Определение параметров воздуха в сушильной камере. Расчет и выбор основного и вспомогательного оборудования, калориферной установки, вентилятора.
курсовая работа [755,4 K], добавлен 05.07.2010Расчет расходов сушильного агента, греющего пара и топлива, рабочего объема сушилки, коэффициента теплоотдачи, параметров барабанной сушилки, гидравлического сопротивления сушильной установки. Характеристика процесса выбора вентиляторов и дымососов.
курсовая работа [86,7 K], добавлен 24.05.2019Устройство и принцип действия сушильной камеры CM 3000 90. Выбор и обоснование режима сушки и влаготеплообработки древесины. Определение количества сушильных камер и вспомогательного оборудования. Тепловой расчет процесса сушки. План сушильного цеха.
курсовая работа [540,7 K], добавлен 20.05.2014Характеристика двухкамерной сушильной камеры. Расчет количества испаряемой влаги, тепла на прогрев древесины и поверхности нагрева калорифера. Аэродинамическая схема циркуляции агента сушки. Описание вентилятора, трубопроводов и конденсатоотводчиков.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 29.09.2013Расчёт одноштабельной сушильной камеры СПВ-62М: продолжительность сушки и оборота камеры; годовая производительность на условном материале. Технологический процесс в сушильном цеху; показатели качества сушки древесины; противопожарная безопасность.
курсовая работа [4,4 M], добавлен 05.12.2012Технологический проект сушильной установки аммофоса для зимних и летних условий: параметры топочных и отработанных газов, расход сушильного агента. Производственный расчет вспомогательного оборудования: вытяжного циклона, вентилятора и рукавного фильтра.
курсовая работа [2,2 M], добавлен 02.04.2011Расчет продолжительности сушки пиломатериалов и оборота камеры. Определение параметров агента сушки на входе в штабель. Составление схемы циркуляции агента сушки с выявлением участков сопротивления. Транспортировка сырых пиломатериалов в сушильный цех.
курсовая работа [396,5 K], добавлен 19.10.2012Исследование конструкции бункерной зерносушилки СБВС-5. Характеристика газовоздушной смеси и состояния зерна в процессе сушки и охлаждения. Расчет испаренной влаги в сушильной камере, размеров барабанной сушилки. Определение расхода теплоты на сушку.
курсовая работа [49,7 K], добавлен 23.12.2012
