Разработка проекта лесосушильного участка на базе сушильных камер

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Реферат

Введение

1. Устройство и принцип действия оборудования

1.1 Устройство и принцип действия сушильной камеры

1.2 Устройство и принцип действия вспомогательного оборудования

2. Выбор и обоснование режима сушки и влаготеплообработки

2.1 Выбор режимов сушки

2.2 Выбор режимов начального прогрева и влаготеплообработки

3. Технологический расчет

3.1 Расчёт продолжительности цикла сушки

3.2 Расчёт количества сушильных камер

3.3 Расчёт вспомогательного оборудования

4. Тепловой расчёт

4.1 Определение массы испаряемой влаги

4.2 Определение параметров агента сушки

4.3 Определение расхода теплоты на сушку

4.3.1 Расход теплоты на начальный прогрев

4.3.2 Расход теплоты на испарение влаги

4.3.3 Тепловые потери через ограждения

4.3.4 Суммарный расход теплоты

4.4 Определение расхода теплоносителя

4.5 Расчет калориферов

4.5.1 Характеристика калориферов

4.5.2 Выбор места установки и компоновка калориферов

4.5.3 Расчет тепловой мощности калориферов

5. Разработка технологического процесса

5.1 План сушильного цеха

5.2 Организация технологического процесса

5.3 Контроль технологического процесса

Заключение

Список источников информации

Реферат

Курсовой проект состоит из пояснительной записки и 2 листов графического материала. Пояснительная записка включает: 50 страниц формата А4, 18 таблиц, 7 рисунков, 3 источника информации.

ПИЛОМАТЕРИАЛ, СУШКА, СУШИЛЬНАЯ КАМЕРА, РЕЖИМ, КАЛОРИФЕР, ТЕХНОЛОГИЯ, ПЛАН УЧАСТКА.

Целью курсового проекта является разработка проекта лесосушильного участка на базе сушильных камер 3AS-6Ч4В.

Изучено и описано устройство сушильной камеры 3AS-6Ч4В. Обоснованы и выбраны режимы сушки, начального прогрева и влаготеплообработки пиломатериалов из древесины бука и сосны. Выполнен технологический расчет. Установлено, что для выполнения программы необходимо 6 камер. Произведен расчет и выбор вспомогательного оборудования.

Разработаны план цеха (участка) и технологический процесс сушки пиломатериалов.

Введение

Под гидротермической обработкой древесины понимаются процессы воздействия на нее тепла, влажного газа или жидкости, предназначенные для изменения температуры и влажности древесины или введения в нее веществ, улучшающих ее технологические и эксплуатационные характеристики.

Процессы гидротермической обработки базируются на физических явлениях переноса, и в частности, на явлениях тепло- и массообмена материала с окружающей средой. По своим особенностям и назначению они разделяются на три группы:

1) процессы тепловой обработки, связанные с нагреванием древесины и поддержанием ее температуры в течении определенного времени на заданном уровне;

2) процессы сушки, связанные со снижением влажности древесины;

3) процессы пропитки, связанные с введением в древесину веществ, изменяющих ее свойства.

Сушкой называется процесс удаления из материала влаги путем ее испарения или выпаривания. Технологические цели сушки определяются изменениями физических и эксплуатационных свойств древесины при изменении ее влажности.

Влажность древесины, идущей на изделия и сооружения, для которых требуется стабильность размеров и формы деталей, должна быть заранее снижена до величины, соответствующей условиям эксплуатации изделий, а сами они должны предохраняться от повторных увлажнений.

Древесина с большим содержанием влаги подвержена загниванию, в то время как сухая обладает большей стойкостью. При снижении влажности древесины уменьшается ее масса и одновременно повышается прочность. Наконец, сухая древесина значительно лучше склеивается и отделывается, чем сырая.

Таким образом, к основным технологическим целям сушки древесины относятся:

· предупреждение формоизменяемости и размероизменяемости деталей;

· предохранение от загнивания;

· уменьшение массы при одновременном повышении прочности;

· улучшение качества склеивания и отделки.

· Целью курсового проекта является разработка проекта лесосушильного цеха (участка) на базе сушильных камер 3AS-6Ч4В.Размещено на http://www.allbest.ru/

Основными решаемыми задачами проекта являются:

1) определение продолжительности сушки;

2) определение вместимости сушильной камеры и ее производительности;

3) определение количества камер, необходимых для проведения сушки;

4) выбор калориферов;

5) разработка технологического процесса.

1. Устройство и принцип действия оборудования

1.1 Устройство и принцип действия сушильной камеры

Лесосушильная установка 3AS-6х4B предназначена для сушки пиломатериалов хвойных и лиственных пород различной толщины до эксплуатационной и транспортной влажности она имеет непроходное исполнение, предназначенное для расположения вне помещения.

Установка имеет модульно-блочную конструкцию. Её основу образует каркас из алюминиевого проката, на котором крепятся стеновые и потолочные панели. Панели многослойные пакетного исполнения, имеют длину 2,15 м. Они состоят из двух оребрённых или гофрированных листов алюминия, пространство между которыми заполнено теплоизоляционным материалом (пенопласт ПВ-1). Толщина алюминиевых листов 1,5 мм, слоя теплоизоляционного материала 100 мм. Конструкция ограждений обеспечивает надежную теплоизоляцию и герметизацию внутреннего пространства установки. В одной из торцовых стен предусмотрен проём, предназначенный для загрузки и выгрузки пиломатериалов. В рабочем состоянии проём перекрывает сдвижная щитовая дверь. Габаритные размеры сушильной установки: длина - 9,0 м, ширина - 7,30м, высота - 5,9 м. размеры сушильного пространства: длина - 8,8м, ширина 7,1м, высота - 4,8м.

Пиломатериалы загружают в сушильное пространство установки с помощью погрузчика, имеющего торцовые вилочные захваты. Штабеля, располагаются внутри установки в три ряда. Размеры штабелей: высота-4.3 м, ширина-1.5 м, длина - 4 м. Между боковыми стенами камеры и штабелями предусмотрены циркуляционные каналы шириной 1000 мм.

Сушильная установка имеет поперечно-вертикальную циркуляцию сушильного агента. В верхней её части расположен циркуляционный канал, отделённый от сушильного пространства горизонтальным экраном. Высота верхнего канала 1000 мм. Внутри него установлены осевые реверсивные вентиляторы №8 в количестве 8 шт. Вентиляторы имеют индивидуальные приводы мощностью 3.0 кВт.

В качестве теплового оборудования применены водяные калориферы модели КСк4.

Они расположены в промежутке между горизонтальным экраном и боковой стеной установки. Количество калориферов - 16 шт., суммарная поверхность нагрева - 387,04 м2. Теплоносителем является горячая вода, имеющая температуру 95 0С.

Для поддержания в сушильном пространстве заданной относительной влажности агента сушки, а также для проведения влаготеплообработки высушиваемого материала в боковом циркуляционном канале под калориферами смонтирована увлажнительная труба. Для увлажнения сушильного агента используют воду, распылённую с помощью форсунок.

Удаление влаги, испаряемой из пиломатериалов, а также поступление свежего атмосферного воздуха происходит через приточно-вытяжные трубы, вмонтированные в потолочное перекрытие. Количество труб - 6 шт. Для регулирования интенсивности воздухообмена они имеют поворотные заслонки. Лесосушильная установка оснащена системой автоматического контроля и регистрации основных технологических параметров, дистанционного автоматического управления процессов сушки. Управление осуществляется путём регулирования подачи теплоносителя в калориферы, частоты вращения вентиляторов, положения поворотных заслонок приточно-вытяжных труб. Технические показатели лесосушильной камеры 3AS-6Ч4B приведены в табл.1.1.

Таблица 1.1 - Техническая характеристика сушильной камеры 3AS-6Ч4B

Параметры	Значения параметров
1	2
1. Размеры сушильного пространства, м: длина ширина высота	8,8 7,1 4,8
2. Количество штабелей, загружаемых в камеру, шт.	6
3. Размеры штабелей, м: длина ширина высота	4 1,5 4,3
4. Вместимость камеры, м3, для материала: условного заданного №1 заданного №2 заданного №3 заданного №4	65,04 61,92 61,92 62,34 62,40
5. Производительность камеры, м3/год, в материале: условном заданном №1 заданном №2 заданном №3 заданном №4	9256,49 1411,16 636,54 1065,39 950,35
6. Характеристика калориферов: тип количество, шт. вид теплоносителя температура теплоносителя, 0С суммарная поверхность нагрева, м2 тепловая мощность, кВт	КСк4 №09 16 вода 95 387,04 120,4
7. Характеристика вентиляторов: тип, номер количество, шт. мощность привода, кВт частота вращения, об/мин производительность, м3/ч	осевой реверсивный №8 8 3 1500 19250-27800
8. Габаритные размеры камеры, м: длина ширина высота	9 7,3 5,9

1.2 Устройство и принцип действия вспомогательного оборудования

В качестве вспомогательного оборудования в данном сушильном цехе применяется автопогрузчик.

Погрузчик - погрузочная, самоходная машина, предназначенная для выполнения операций захвата, подъема, транспортирования и укладки грузов в транспортные средства, штабели или отвалы.

Погрузчики периодического действия производят захват, транспортирование и выдачу груза поочередно; непрерывного действия - непрерывно. Оборудование погрузчика монтируют на специально конструируемых шасси или используют шасси тракторов, колесных тягачей, автомобилей.

Наиболее распространенные погрузчик периодического действия - электропогрузчики и автопогрузчики. В нашем цехе имеется автопогрузчик Nissan VF05H60U. Техническая характеристика автопогрузчика дана в таблице 1.2, а внешний вид на рисунке 1.1.

Таблица 1.2 -Техническая характеристика автопогрузчика Nissan VF05H60U

Модель	Ед.изм.	VF05H60U
Модель двигателей		Дизельный TB45, TD42, FE6
Номинальная грузоподъемность	кг	6000
Расположение центра тяжести груза от спинки вил	мм	600
Высота подъема вил	мм	2700-6000
Длина без вил	мм	3540
Ширина	мм	1990
Высота по решетке ограждения водителя	мм	2375
Длина вил	мм	1220
Радиус поворота внешний	мм	3200



Рисунок 1.1 - Автопогрузчик Nissan VF05H60U.

2. Выбор и обоснование режима сушки и влаготеплообработки

2.1 Выбор режимов сушки

Пиломатериалы, предназначенные для производства мебели должны сушиться по II категории качества, обеспечивающей точную механическую обработку деталей и узлов квалифицированных изделий. При сушке пиломатериалов будут использоваться низкотемпературные режимы сушки по нормальной категории, при которой сохраняется прочность, но возможно незначительное изменение цвета древесины. Режимы сушки материалов спецификации представлены в таблице 2.1.

Таблица 2.1 - Выбор режимов сушки

Порода древесины	Размеры, мм	Категория качества	Категория режима	Обозначение режима
	толщина	ширина
Бук	60	90	II	нормативная	К-5
	70	90			К-6
Сосна	70	120	II	мягкий	7-М
	75	140			7-М

В таблице 2.2. приведены значения параметров сушильного агента для выбранных режимов.

Таблица 2.2 - Параметры сушильного агента

Режим сушки		Параметры
	Влажность древесины, %	температура, 0C	психрометрическая разность, 0C	Степень насыщенности
Бук 60 К-5	>35	56	3	0, 84
	35-25	59	5	0,77
	25-20	63	6	0,74
	20-15	69	11	0,58
	<15	78	21	0,36
Бук 70 К-6	>35	52	2	0,90
	35-25	55	4	0,81
	25-20	58	5	0,77
	20-15	64	10	0,60
	<15	70	19	0,37
Сосна 70, 75 7-М	>35	52	3	0,84
	35-25	55	6	0,72
	<20	70	21	0,33

Размещено на http://www.allbest.ru/

2.2 Выбор режимов начального прогрева и влаготеплообработки

Выбор режимов начального прогрева (НП), конечной (КВТО) и промежуточной (ПВТО) влаготеплообработки проводят в соответствии с рекомендациями, изложенными в [2, с. 109 - 111]. Продолжительность НП ориентировочно принимаем для мягких хвойных пород 1,5 часа на каждый сантиметр толщины пиломатериалов. Для твердых лиственных пород время прогрева увеличивают на 50%.

Начальный прогрев древесины является первой технологической операцией процесса сушки. Психрометрическую разность ?tнп в период начального прогрева поддерживают в пределах 0,5 - 1,5 С (при начальной влажности выше 25%). При прогреве твердых лиственных пород температуру среды при прогреве назначают на 5С выше температуры первой ступени сушки, но не выше 100С

Для буковых пиломатериалов (НП):

толщиной 60мм: tнп60=56+5=61С;

толщиной 70мм: tнп70=52+5=57С

Для сосновых пиломатериалов (НП):

толщиной 70 мм: tнп70= 60С;

толщиной 75 мм: tнп75 = 60С.

Продолжительность прогрева определяем по формуле:

пр = 1,5 S ,

где S - толщина материала, см;

1,5 - продолжительность прогрева одного сантиметра материала, ч.

Для сосновых материалов продолжительность начального прогрева составит:

толщиной 70 мм: пр = 1,57 = 10,5 ч;

толщиной 75 мм: пр = 1,57,5 = 11,3 ч;

Для буковых материалов продолжительность начального прогрева увеличиваем на 50% и она составит:

толщиной 60 мм: пр = 1,561,5= 13,5 ч;

толщиной 70 мм: пр = 1,571,5= 15,75ч.

Определяем суммарную продолжительность влаготеплообработок заданный пиломатериалов по табл.23[2,с.228]:

вто_сосна_70= 14ч;

вто_сосна_75 = 14ч;

вто_бук_60= 24ч;

вто_бук_70= 40ч.

Промежуточная влаготеплообратботка (ПВТО) нужна для всех пиломатериалов.

Промежуточная влаготеплообратботка нужна для снятия или уменьшения остаточных внутренних напряжений. При низкотемпературных режимах ее проводят при переходе со второй на третью ступень сушки. Температуру среды поддерживают на 8 С выше температуры второй ступени сушки, но не более 100С.

пвто_сосна_70_1/3= 4,67 ч;	квто_сосна_70_2/3= 9,33ч;
пвто_сосна_75_1/3= 4,67 ч;	квто_сосна_75_2/3= 9,33ч;
пвто_бук_60_1/3= 8 ч;	квто_бук_60_2/3= 16 ч;
пвто_бук_70_1/3= 13,33 ч;	квто_бук_70_2/3= 26,66 ч.

Находим температуры последних ступеней сушки выбранных режимов по табл.7, 12 [2, с.217, 222]:

t_темп._посл._ступ._суш._сосна_70=70С ;	t_ темп._посл._ступ._суш._сосна _75=70С;
t темп._посл._ступ._суш. бук_60=78С;	t темп._посл._ступ._суш. бук 70=70С.

Определяем температуру конечной влаготеплообработки (КВТО) пиломатериалов:

t_квто_сосна_70=70+8=78 С;	t_квто_сосна_70=70+8=78 С;
t_квто_бук_60=78+8=86 С;	t_квто_бук_70=70+8=78 С.

Принимаем решение проводить промежуточную влаготеплообработку сосновых пиломатериалов между 2 - й и 3 -й ступенями. Температура сушильного агента на 2-й ступени составляет, согласно табл.7 [2,c.217] t_3_ сосна_70,75= 55 С. Тогда температура среды во время промежуточной влаготеплообработки составит:

t_пвто_сосна_70, 75= t_3_сосна_70,75+8=55+8=63 С.

Для всех пиломатериалов принимаем решение проводить промежуточную влаготеплообработку:

1. для S=60 мм, назначаем при переходе со 2-й ступени на 3-ю.

Температура сушильного агента на 2-й ступени составляет, согласно табл12 [2,c.222] t_2_ бук_60= 59 С. Тогда температура среды во время промежуточной влаготеплообработки составит:

t_пвто_бук_60= t_2_бук_60+8=59+8=67 С.

2. для S=70 мм, назначаем при переходе со 2-й ступени на 3-ю.

Температура сушильного агента на 2-й ступени составляет, согласно табл.12 [2,c.222] t_2_ бук_60= 55 С. Тогда температура среды во время промежуточной влаготеплообработки составит:

t_пвто_бук_70= t_2_бук_70+8=55+8=63 С.

Для ПВТО психрометрическую разность t устанавливаем равной 1,0-2,0 С.

Для КВТО психрометрическая разность t будет равной 0,5-1,0 С.

Таблица 2.3 - Режимы начального прогрева, промежуточной и конечной влаготеплообработок

Режим сушки	Наименование обработки	Влажность древесины, %	Параметры обработки
			температура, 0C	Психрометри- ческая разность, 0C	Продолжи- тельность, ч
К-5 Бук 60	НП	50	61	0,5-1,5	13,5
	ПВТО	15	67	1,0-2,0	8
	КВТО	9	86	0,5-1,5	16
К-6 Бук 70	НП	60	57	0,5-1,5	15,75
	ПВТО	15	63	1,0-2,0	13,33
	КВТО	9	78	0,5-1,5	26,66
7-М Сосна 70	НП	110	60	0,5-1,5	10,5
	ПВТО	20	63	1,0-2,0	4,67
	КВТО	9	78	0,5-1,5	9,33
7-М Сосна 75	НП	90	60	0,5-1,5	11,3
	ПВТО	20	63	1,0-2,0	4,67
	КВТО	9	78	0,5-1,5	9,33

Размещено на http://www.allbest.ru/

3. Технологический расчет

Целью технологического расчёта является определения камер, необходимого для сушки заданного объёма пиломатериалов, и количества вспомогательного оборудования, достаточного для обеспечения бесперебойной работы камер. На основании выполненного расчёта разрабатывают план сушильного цеха.

3.1 Расчёт продолжительности цикла сушки

Прежде чем приступить к расчёту продолжительности процесса сушки, определим скорость циркуляции сушильного агента (щ, м/с) по формуле:

щ = V/fш ,

где V=100000 м3/ч или 27,7 м3/с - объём циркулирующего агента сушки;

fш - площади живого сечения штабелей, м2:

fш = u+ ·L·H·(1-вв·вд),

где u+ - количество штабелей в плоскости, перпендикулярной потоку циркулирующего агента сушки, шт.;

L, H - длина и высота штабелей, м;

вв,·вд - коэффициенты заполнения штабеля по высоте и длине.

Необходимые для расчёта размеры принимаем из технической характеристики камеры. Для камеры 3AS-6Ч4В длина штабеля L=4 м, высота штабеля H = 4,3 м, количество штабелей в плоскости, перпендикулярной потоку циркулирующего агента сушки, u+ =2 шт. (Ширина штабеля B=1,5м, количество штабелей в камере u=6 шт.). Коэффициенты заполнения камеры по высоте и длине определяем в соответствии с рекомендациями [2,с.124 - 125].

вд= l/L,

где l - средняя длина пиломатериалов, м.

Коэффициент заполнения штабеля по высоте определяем по формуле:

,

где s - толщина пиломатериалов, мм; hп- высота пакета,мм;

s1 - толщина межрядовых прокладок, мм;

s2 - толщина межпакетных прокладок, мм.

Таблица 3.1

Порода	Размеры, мм
	Длина	Ширина	Толщина
Бук	1	3700	90	60
	2	3500	90	70
Сосна	3	4000	120	70
	4	4000	140	75
Усл.материал	5	1000	150	40

Принимаем толщину межрядовых прокладок s1=25 мм, толщина межпакетных прокладок s2=75 мм и высоту пакета hп=1000 мм получаем коэффициенты по высоте вв и длине вд:

вв1= =0,66;	вд1==0,93;
вв2= =0,69;	вд2==0,88;
вв3= =0,69;	вд3==1;
вв4= =0,70;	вд4==1;
Рассчитываем коэффициенты для условного материала
вв5у= =0,58;	вд5у=0,85.

Рассчитываем площадь живого сечения штабелей:

fш1 = 2·4·4,3·(1-0,66·0,93)= 13,42 м2;

fш21 = 2·4·4,3·(1-0,69·0,88)= 13,42м2;

fш3 = 2·4·4,3·(1-0,69·1)= 10,66м2;

fш4 = 2·4·4,3·(1-0,7·1)= 10,32 м2;

fш5у = 2·4·4,3·(1-0,58·0,85)= 17,54 м2.

Скорость сушильного агента в штабелях пиломатериалов будет равна:

щ1==2,06 м/с;	щ2==2,06 м/с;
щ3==2,60 м/с;	щ4==2,684 м/с;
щ5у==1,58 м/с.

Результаты расчета скорости циркуляции сушильного агента для всех пиломатериалов, сводим в таблице 3.2.

Для случая хвойных и мягких лиственных пород скорость агента сушки составляет 1,0 - 2,5 м/с. При скорости сушильного агента в штабеле менее 1,0 м/с психрометрическую разность на всех ступенях кроме последней увеличивают на 10C. При скорости превышающей 2,5 м/с , ее уменьшают на 10C. Если скорость циркуляции сушильного агента ниже 1,5 м/с, использование форсированных режимов не рекомендуется

Таблица 3.2 - Результаты расчета скорости циркуляции сушильного агента

№	Пиломатериалы, толщина, мм	Объём агента сушки, м3/с	Характеристики сушильного пространства, м	Коэффициенты заполнения штабеля	Площадь живого сечения штабеля, м2	Скорость циркуляции агента сушки, м/с
			L	H	по высоте вв	по длине вд
1	Бук, 60	27,7	4	4,3	0,66	0,93	13,42	2,06
2	Бук, 70	27,7	4	4,3	0,69	0,88	13,42	2,06
3	Сосна, 70	27,7	4	4,3	0,69	1	10,66	2,60
4	Сосна, 75	27,7	4	4,3	0,70	1	10,32	2,68
5	Усл. материал	27,7	4	4,3	0,58	0,85	17,54	1,58

Режимы сушки твердых лиственных пород составлены для диапазона скорости агента сушки 0,8 - 2,0 м/с. При фактической скорости ниже 0,8 м/с психрометрическая разность на всех ступенях режима, кроме последнего, увеличивается по сравнению с табличной на 10C , а при фактической скорости выше 2 м/с уменьшается на 10C, на всех ступенях сушки кроме последней, в соответствии с рекомендациями [2,с.99 - 105], заносим в таблицу 3.3.

Таблица 3.3 - Скорректированные параметры сушильного агента

Режим сушки		Параметры
	Влажность древесины, %	температура, 0C	психрометрическая разность, 0C	Степень насыщенности
К-5	>35	56	2	0,90
	35-25	59	4	0,81
	25-20	63	5	0,78
	20-15	69	10	0,61
	<15	78	21	0,36
К-6	>35	52	1	0,95
	35-25	55	3	0,85
	25-20	58	4	0,81
	20-15	64	9	0,63
	<15	70	19	0,37
7-М	>35	52	2	0,90
	35-25	55	5	0,72
	<20	70	21	0,33
Усл.материал: 4-М	>35	55	4	0,76
	35-25	58	7	0,69
	<20	75	24	0,30

Для условного материала s=40 мм, режим остается таким, как показано в таблице 3.3.

Полученные значения скоростей циркуляции сушильного агента через штабель для всех пиломатериалов удовлетворяют значениям скоростей, для которых составлены режимы сушки.

Продолжительность процесса сушки рассчитаем для всех заданных пиломатериалов, а также для условного материала. За условный материал принимают сосновые обрезные доски толщиной 40 мм, шириной 150 мм, длиной более 1 м, высушиваемые по II категории от начальной влажности 60% до конечной 12%.

Продолжительность процесса сушки, включая начальный прогрев и влаготеплообработку, определяем табличным методом по формуле:

= исх Ар Ац Ав Ад Ак, ч

где исх - исходная продолжительность сушки пиломатериалов заданных размеров и породы при начальной влажности 60 и 12 % в камерах с реверсивной циркуляцией средней интенсивности (скорость воздуха по материалу 1 м/с);

Ар - коэффициент, учитывающий фактическую категорию режима сушки;

Ац - коэффициент, учитывающий фактическую интенсивность циркуляции;

Ав - коэффициент, учитывающий фактическую начальную и конечную влажность древесины;

Ад - коэффициент, учитывающий фактическую длину сортиментов;

Ак - коэффициент, учитывающий фактическую категорию качества сушки.

Исходную продолжительность сушки исх выбираем в зависимости от ширины и толщины пиломатериалов по табл.24 [2,с.228-229].

Коэффициент Ар для нормальных режимов равен 1, для мягких режимов 1,7.

Коэффициент Ац выбираем по прил. 5 [3] в зависимости от скорости циркуляции сушильного агента по материалу и значения произведения исходной продолжительности сушки пиломатериалов на коэффициент категории режима сушки (исх Ар).

Коэффициент Ад для досок равен 1.

Коэффициент Ав принимаем по табл.26 [2,с.230]в зависимости от начальной и конечной влажности древесины.

Коэффициент Ак определяется категорией качества сушки. Для II категории, Ак = 1,15.

Рассчитаем продолжительность цикла сушки буковых пиломатериалов толщиной 60 мм.

исх = 296 ч;

Ар=1;

исх Ар = 2961 =296;

Ац = 0,974;

Ав = 1,06 при Wн = 50% и Wк = 9%;

Ад = 1; Ак = 1,15.

= 296 ·1· 0,974· 1,06·1· 1,15= 351,4 ч=14,6 сут.

Рассчитаем продолжительность цикла сушки буковых пиломатериалов толщиной 70 мм.

исх = 591ч;

исх Ар = 5911=591;

Ац = 0,974;

Ав = 1,18 при Wн = 60% и Wк = 9%;

Ад = 1; Ак = 1,15;

= 591 ·1· 0,974· 1,18·1· 1,15= 781,1 ч=32,5 сут.

Рассчитаем продолжительность цикла сушки сосновых пиломатериалов толщиной 70 мм.

исх = 161 ч;

Ар=1,7;

исх Ар = 161 1,7 =273,7;

Ац = 0,958;

Ав = 1,55 при Wн = 110% и Wк = 9%;

Ад = 1; Ак = 1,15;

= 161 ·1,7· 0,958· 1,55·1· 1,15= 467,4 ч=19,5 сут.

Рассчитаем продолжительность цикла сушки сосновых пиломатериалов толщиной 75 мм.

исх = 197 ч;

Ар=1,7;

исх Ар = 197 1,7 =334,9;

Ац = 0,956;

Ав = 1,43 при Wн = 90% и Wк = 9%;

Ад = 1; Ак = 1,15;

= 197 ·1,7· 0,956· 1,43·1· 1,15= 526,5 ч=21,9 сут.

Рассчитаем продолжительность цикла сушки условного пиломатериала.

Для нормального режима:	Для мягкого режима:
Ар=1;	Ар=1,7;
исх = 88 ч;	исх = 88 ч;
исх Ар = 88 1 =88;	исх Ар = 88 1,7 =149,6;
Ац = 0,833;	Ац = 0,928;
Ав = 1 при Wн = 60% и Wк = 12%;	Ав = 1 при Wн = 60% и Wк = 12%;
Ад = 1; Ак = 1,15;	Ад = 1; Ак = 1,15;
н = 88 ·1· 0,833· 1·1· 1,15= 84,3 ч=3,5 сут.	м = 88 ·1,7· 0,928· 1·1· 1,15= 159,7 ч=6,7 сут.

Результаты выбора исходной продолжительности сушки, поправочных коэффициентов и расчета по определению продолжительности сушки представлены в таблице 3.4.

3.2 Расчёт количества сушильных камер

Определяем продолжительность оборота камеры при сушке заданных пиломатериалов. Для этого используем формулу 5.8 [2, с.123]:

где фЦ - продолжительность цикла сушки пиломатериалов, сут; фЗР - продолжительность загрузки и разгрузки камер периодического действия, сут. Принимаем фЗР= 0,1сут.

ОБ1=14,6+0,1=14,7 сут;

ОБ2=32,5+0,1=32,6 сут;

ОБ3=19,5+0,1=19,6 сут;

ОБ4=21,9+0,1=22 сут;

ОБ5усл.Н.=3,5+0,1=3,6 сут;

ОБ5усл.М.=6,7+0,1=6,8 сут;

Расчет объемного коэффициента заполнения штабеля определяем по формуле 5.11 [2, с.123]:

в = вв? вш? вд? (100 - Уv) / 100,

где вв - коэффициент заполнения штабеля по высоте;

вш - коэффициент заполнения штабеля по ширине табл.5.2.[2, с 124];

вд - коэффициент заполнения штабеля по длине;

Уv - объемная усушка, %.

По формуле 5.19 [2, с.126] рассчитываем коэффициенты продолжительности оборота камеры:

,

где фоб - продолжительность оборота камеры при сушке заданных пиломатериалов, сут; фоб.у. - продолжительность оборота камеры при сушке условных пиломатериалов, сут.

k 1==4,08;

k 2==9,06;

k 3==2,88;

k 4==3,24.

Коэффициенты заполнения штабеля по длине и по высоте заданными пиломатериалами были рассчитаны в разделе 3.1. Их значения равны:

вв1= =0,66;	вд1==0,93;
вв2= =0,69;	вд2==0,88;
вв3= =0,69;	вд3==1;
вв4= =0,70;	вд4==1;
Рассчитываем коэффициенты для условного материала
вв5у= =0,58;	вд5у=0,85.

Поскольку сушке подвергаются обрезные пиломатериалы, коэффициенты заполнения штабеля по ширине принимаем по таблице 5.2 [2, с.124] для обрезных пиломатериалов вШ1, вШ2, вШ3, вШ4, вШ.У.=0,9.

Согласно табл. 4 [2, с.214], коэффициент объёмной усушки древесины бука составляет kv1= kv2=0,47, коэффициент объёмной усушки древесины сосны составляет kv3= kv4 = kv5у=0,44.

Объемную усушку определяем по формуле:

Уv = kv (W' - Wк),)

где Kv - коэффициент объемной усушки, зависящий от породы древесины, табл.4 [2, с. 214];

W'- влажность, для которой установлены номинальные размеры по толщине и ширине пиломатериалов, %,( Wн'=20%);

Wк - конечная влажность пиломатериалов , согласно условия Wк = 9 %.

Wку - конечная влажность пиломатериалов из условного материала, согласно условия Wк = 12 %.

Уv1=0,47·(20-9)= 5,17;

Уv2=0,47·(20-9)= 5,17;

Уv3=0,44·(20-9)= 4,84;

Уv4=0,44·(20-9)= 4,84;

Уv5у=0,44·(20-12)= 3,52.

Рассчитываем объемный коэффициент заполнения штабеля заданными и условными пиломатериалами:

Коэффициент заполнения штабеля заданным пиломатериалом:

- бук толщиной 60 мм:

в1=0,93·0,9·0,66·(100-5,17)/100=0,52;

- бук толщиной 70 мм:

в2=0,88·0,9·0,69·(100-5,17)/100=0,52;

- сосна толщиной 70 мм:

в3=1·0,9·0,69·(100-4,84)/100=0,59;

- сосна толщиной 75 мм:

в4=1·0,9·0,70·(100-4,84)/100=0,60;

- условный материал 40 мм:

в5у=0,85·0,9·0,58·(100-3,52)/100=0,42.

Таблица 3.5 - Объемный коэффициент заполнения штабеля

Порода древесины	Размеры поперечного сечения SЧb, мм	Коэффициент заполнения штабеля по	Объемная усушка, %	Объемный коэффициент заполнения штабеля
		длине	ширине	высоте
Бук	60Ч90	0,93	0,9	0,66	5,17	0,52
	70Ч90	0,88	0,9	0,69	5,17	0,52
Сосна	70Ч120	1	0,9	0,69	4,84	0,59
	75Ч140	1	0,9	0,70	4,84	0,60
Условный материал	0,85	0,9	0,58	3,52	0,42

Коэффициент вместимости камеры рассчитываем по формуле:

kЕ = у / ф,

где у - объемный коэффициент заполнения штабеля условным материалом;

ф - объемный коэффициент заполнения штабеля фактическим материалом. Переводной коэффициент рассчитываем по формуле:

k = k kЕ,

где k - коэффициент продолжительности оборота камеры;

kЕ - коэффициент вместимости камеры.

Для пиломатериалов из бука:
kЕ1 = 0,42/ 0,52= 0,81;	k1 = 4,080,81=3,3;
kЕ2 = 0,42/ 0,52= 0,81;	k2 = 9,060,81=7,34;
Для пиломатериалов из сосны:
kЕ3 = 0,42/ 0,59= 0,71;	k3 = 2,880,71=2,04;
kЕ4 = 0,42/ 0,60= 0,70;	k4 = 3,240,70=2,27.

Производим перевод объема подлежащих сушке пиломатериалов (Пф) в объем условного материала (Пу) производим по формуле:

Vу = Vф · k,

где Vф - объем фактического материала, м3/год;

Vу - объем условного материала, м3/год;

k - переводной коэффициент.

Из условия :

- бук 60Ч90Ч3700 - Vф1= 3000 м3/год;

- бук 70Ч90Ч3500 - Vф2= 2000 м3/год;

- сосна 70Ч120Ч4000 - Vф3= 1000 м3/год;

- сосна 75Ч140Ч4000 - Vф4= 1000 м3/год.

Vу1=3000 · 3,3=9900 м3/год;	Vу2=2000 · 7,34=14680 м3/год;
Vу3=1000 · 2,04=2040 м3/год;	Vу4=1000 · 2,27=2270 м3/год.

Таблица 3.6 - Пересчет объемов заданных пиломатериалов в объем условного материала

Порода древесины	Объем заданных пиломатериалов, м3/год	Коэффициенты	Объем условного материала, м3/год
		kф	kE	k
Бук	3000	4,08	0,81	3,3	9900
	2000	9,06	0,81	7,34	14680
Всего усл.норм.р.		24580
Сосна	1000	2,88	0,71	2,04	2040
	1000	3,24	0,70	2,27	2270
Всего усл.мягк.р.		4310
Всего		28890

Производительность камеры при сушке условного материала рассчитаем по формуле 5.6 [2, с.123], а требуемое количество сушильных камер по формуле 5.23 [2, с. 126]:

где Тг - период времени, за который определяется производительность, сут; Еу - вместимость камеры в условном материале, м3.

Вместимость камеры в условном материале рассчитываем по формуле 5.9 [2, c. 123] :

, м3;

где Ешу - вместимость штабеля в условном материале,м3; u - количество штабелей.

Вместимость штабеля рассчитаем по формуле 5.10 [2, c. 123]:

, м3;

Получаем:

Ешу=41,54,3 0,42 = 10,84 м3;

Еу=10,846=65,04, м3.

Принимаем Тг=335 сут. Вместимость в условном материале составляет Еу=65,04 м3, по этим данным проведем дальнейший расчет.

В результате расчёта получим:

= 65,04=6052,62 м3/год;	= = 4,06 шт.;
= 65,04=3203,87 м3/год;	= = 1,35 шт.;
=6052,62+3203,87=9256,49 м3/год.	=4,06+1,35=5,41 шт.

Принимаем к установке 6 сушильных камер 3AS-6Ч4B.

3.3 Расчёт вспомогательного оборудования

Количество автопогрузчиков Ni, шт., производим по формуле:

Ni = (Vфi / Пi) · 1/(Tp · nc),

где Vфi - объём i-того фактического материала, подлежащего сушке, м3/год;

Пi - производительность оборудования, м3/смену;

Tp - количество рабочих дней в году;

nc - количество рабочих смен.

Количество рабочих дней в году принимаем за вычетом праздничных дней, т.е.

Tp = 365 - 9 = 356 дн.

Устанавливаем сменность работы при формировании и разборке пакетов nc = 2.

Определяем производительность труда при формировании и разборке пакетов вручную из пиломатериалов толщиной S1=60; S2=70; S3=70; S4=75 , согласно табл.6 [3, с.94] принимаем производительность:

П11= П12= П13= П14 =104 м3/смену.

Производительность при формировании и разборке штабелей автопогрузчиками из пиломатериалов по табл.6 [3, с.94] принимаем:

П21= П22= П23= П24 =170 м3/смену.

N1 = [(3000/104) + (2000/104) + (1000/104)+ (1000/104)] · 1/(356 · 2) = 0,094шт.,

Организуем в цехе одну площадку для формирования пакетов.

Определим нужное количество автопогрузчиков для формирования и разборки штабелей.

N2 = [(3000/170) + (2000/170) + (1000/170)+ (1000/170)] · 1/(356 · 3) = 0,039 шт.

Принимаем один автопогрузчик, который обеспечит формировку, разборку и транспортировку штабелей.

Количество подштабельных мест Ш, шт., на складах сырых и сухих пиломатериалов определяем по формуле 3.5. [3, с.19]:

Ш = (Vфi / Ешi) · nз/(Tp · nc),

где Ешi - вместимость штабеля i-того фактического материала, м3;

nз - количество смен, на которые должен быть создан запас сырых или сухих пиломатериалов.

Определяем количество подштабельных мест на складе сырых пиломатериалов. При этом принимаем трехсменный запас пиломатериалов, т.е. nз = 3 смены. Предварительно рассчитаем вместимость штабеля i-того фактического материала:

Ешi = в ? B ? H ? L,

где в - объемный коэффициент заполнения штабеля i-тым фактическим материалом (табл.3.5).

B, H, L - габаритные размеры штабеля, м.

Еш1 = 0,52 ? 1,5? 4,3? 4 =10,32 м3

Еш2 = 0,52 ? 1,5? 4,3? 4 =10,32 м3

Еш3 = 0,59 ? 1,5? 4,3? 4 =10,39 м3

Еш4 = 0,60 ? 1,5? 4,3? 4 =10,4 м3

Ш1 = [(3000/10,32) + (2000/ 10,32 ) + (1000/ 10,39 )+ (1000/ 10,4 )] Ч 3/(356 · 3) = 1,90 шт.

Приняв шестисменный запас (nз = 6 смен), определяем количество подштабельных мест на складе сухих пиломатериалов:

Ш2 = [(3000/10,32) + (2000/ 10,32 ) + (1000/ 10,39 )+ (1000/ 10,4 )] Ч 6/(356 · 3) = 3,80 шт.

С учетом того, что камеры 3AS-6Ч4В вмещают 6 штабелей, принимаем количество подштабельных мест на складе сырых пиломатериалов Ш1 = 6 шт., на складе сухих пиломатериалов Ш2 = 6 шт.

4. Тепловой расчёт

Тепловой расчет сушильных камер производится с целью определения расхода теплоты на сушку, выбора и расчета теплового оборудования, расхода теплоносителя.

За расчетный материал принимаем самые быстросохнущие доски из спецификации: в нашем случае это буковые доски толщиной 60 мм, сохнущие по режиму К-5.

4.1 Определение массы испаряемой влаги

Массу влаги D1, кг/м3, испаряемой из 1 м3 расчетного материала определяем по формуле:

D1 = Б (Wн - Wк) / 100

где Б - базисная плотность расчетного материала, кг/м3;

Wн - начальная влажность расчетного материала, %;

Wк - конечная влажность расчетного материала, %.

Базисная плотность расчетного материала равна 530 кг/м3 по табл.4 [2, c. 214].

D1 = 530 (110 - 9) / 100 = 535,3 кг/м3

Массу влаги, испаряемой за время одного оборота камеры Dоб, кг, определяем по формуле:

Dоб = D1 Е ,

где Е - вместимость камеры, м3 рассчитываем по формуле 5.9 [2, с.123]:

Е = EшЧu, м3,

где Eш - вместимость штабеля, которая была рассчитана в разд.3.3, м3; u - количество штабелей в камере.

Е = 10,32Ч6=61,92 м3.

Dоб = 535,3 61,92= 33145,78 кг.

Массу влаги Dс, кг/м3, испаряемой в камере за 1 с определяем по формуле:

Dс = Dоб / (3600 с),

где с - продолжительность сушки расчетного материала, ч;

с = ц - (нп + квто+пвто),

где - продолжительность сушки расчетного материала, ч;

нп - продолжительность начального прогрева, ч;

квто - продолжительность КВТО, ч;

пвто - продолжительность ПВТО, ч.

с =351,4- (13,5+16+8) = 313,9 ч

Dс = 33145,78/ (3600 313,9 ) = 0,03 кг/с

Расчетную массу испаряемой влаги mр, кг/с определяем по формуле:

Dр= Dс k.н.с,

где k.н.с - коэффициент, учитывающий неравномерность скорости сушки.

Для камер периодического действия коэффициент k.н.с зависит от конечной влажности пиломатериалов. При Wк = <12 % k.н.с = 1,3. Таким образом:

Dр= 0,03 1,3= 0,04 кг/с.

4.2 Определение параметров агента сушки

Температуру t1 и степень насыщенности 1 на входе в штабель принимаем по второй ступени режима сушки расчетного материала (таблица 3.3).

t1 = 59?С

t=4?С

1=0,81

Остальные параметры воздуха на входе в штабель определяем по формулам. Парциальное давление водяного пара:

pп1 = 1pн1

где pн1 - давление насыщения водяного пара при температуре t1, Па. По таблице 1 [2,с.211] определяем, что при температуре воздуха 59 ?С pн1=19084 Па.

pп1 = 0,81 19084 = 15458 Па

Влагосодержание воздуха:

d1 = 622 pп1 / (pa-pп1)

где pa - атмосферное давление воздуха, Па.

d1 = 622 15458/ (100000-15458) =113,7г/кг

Теплосодержание воздуха (энтальпия):

I1 = 1,01 t1 + 0,001 d1 (1,88 t1 + 2500)

I1=1,01 59 + 0,001 113,7(1,8...