Проект сушильной камеры ВК-4

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

ФИЛИАЛ ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО БЮДЖЕТНОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«БАЙКАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ЭКОНОМИКИ И ПРАВА» В Г. УСТЬ-ИЛИМСКЕ

(Филиал ФГБОУ ВПО «БГУЭП» в г. Усть-Илимске)

КУРСОВАЯ РАБОТА

НА ТЕМУ: «ПРОЕКТ СУШИЛЬНОЙ КАМЕРЫ ВК-4»

Усть-Илимск 2015

Содержание

сушка цех цикл оборудование

Введение

1. Устройство и принцип действия оборудования

1.1 Описание устройства и принципа действия сушильной камеры ВК-4

1.2 Устройство и принцип действия вспомогательного оборудования

2. Выбор режима сушки

3. Расчет продолжительности цикла сушки

4.2 Определение параметров агента сушки

4.3 Определение расхода пара

5. Разработка технологического процесса

5.1 План сушильного цеха

5.2 Организация технологического процесса

5.3 Контроль технологического процесса

Заключение

Список использованных источников



Введение

Курсовой проект состоит из пояснительной записки и 1 листа графического материала (А1).Пояснительная записка включает страниц 35, таблиц 10, рисунков 2, источников информации 4.

Целью курсового проекта является разработка лесосушильного цеха на базе сушильных камер ВК-4.

Пояснительная записка включает:

Изучение и описание сушильной камеры ВК-4, описание вспомогательного оборудования, даны их технические характеристики, расчет потребного количества сушильных камер и расхода пара, разработку плана сушильного цеха и описание технологического процесса сушки пиломатериалов.

Графическая часть работы содержит:

- План проектируемого сушильного цеха.

- Общий вид сушильной камеры ВК-4.

Сушкой древесины называется процесс удаления из нее влаги путем испарения или выпаривания.

Древесину сушат:

Для предупреждения изменения размеров и формы деталей;

Предохранения от загнивания;

Повышение прочности;

Улучшения качества склеивания и отделки.

Исключительно велико значение качественной сушки древесины. Оно предопределяется необходимостью выработки предприятиями высококачественной продукции по всем показателям, а главное по ресурсу её эксплуатации.

Слабо контролируемый процесс сушки приводит так же к значительным убыткам из-за возникновения большого коробления высушиваемого материала, растрескивания, внутренних деформаций и снижения, в связи с этим, точности механической его обработки. Совершенно не допустимо нарушение технологии сушки пиломатериалов - досрочная выгрузка из камеры в недосушенном состоянии. Это приводит к нерациональному её использованию и обострению дефицитности древесины[3].



1. Устройство и принцип действия оборудования

1.1 Описание устройства и принципа действия сушильной камеры ВК-4

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 2. 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[4].

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 3, 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[4].

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 около штабельных 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.

Следует учесть и то, что такие вентиляторные блоки промышленность не производит.

Для воздухообмена при использовании для сушки нормальных и форсированных режимов камера оборудована приточно-вытяжной системой 4 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 1 и откидных участков рельсов обеспечивает надежную герметизацию дверных проемов. Штабель формируется на подштабельной тележки 6 с помощью лифтов - подъёмников и перемещаются траверсной тележкой[4].

Для предотвращения коробления пиломатериалов камеры оборудованы пневмоприжимами, что позволяет сушить пиломатериалы в зажатом состоянии. Сила прижима в четыре тонны действует на штабель в течение всего процесса сушки, включая и период остывания пиломатериалов. 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.

Закладные детали для прохода паровых труб, психрометрического устройства приточно-вытяжных труб, герметизируются во время строительных работ.

В камере ВК-4 предусматривается автоматическое регулирование температуры и психрометрической разности агента сушки с помощью регулирующих приборов 7.

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

Техническая характеристика сушильной камеры ВК-4 представлена в таблице1.1.1[4].

Таблица 1.1.1 - Техническая характеристика

Показатели	Значения
1. Габаритные размеры штабелей, мм Длина Ширина Высота	6500 1800 2600
2. Число штабелей, загружаемых в камеру, шт.	4
3. Ёмкость камеры в условном материале, м3	57,6
4. Годовая производительность, м3; при режиме: Форсированный Нормальный	6000 4400
5. Побудитель циркуляции сушильного агента	Осевой реверсивный вентилятор серии У12 №10
6. Число вентиляторов, шт.	6
7. Установленная мощность, кВт	21; 16,6; 14,2;
8. Скорость циркуляции сушильного агента через штабель, м/с	2 - 3
9. Удельный расход электроэнергии, кВт, при режиме: Форсированный, Нормальный	36,4 40
10. Характеристика теплового оборудования	Пластинчатые и ребристые трубы
11. Средний расход пара, кг/час при режиме: Форсированный	450
Нормальный	369
12. Габаритные размеры, мм Длина Ширина Высота	14400 6200 5210

1.2 Устройство и принцип действия вспомогательного оборудования

Траверсная тележка (рисунок 1.2.1) движется вдоль фронта сушильных камер по рельсам, уложенным в специальном углублении - траверсной траншее. Штабель закатывают на траверсную тележку по уложенному на ее платформе рельсовому пути. Уровень рельсов этого пути точно соответствует уровню головки рельсов транспортных и камерных путей. Тележка со штабелем перемещается вдоль фронта камер и останавливается против камеры, подлежащей загрузке. После этого штабель перекатывают с тележки в камеру. Из камеры штабель выгружают в обратном порядке.

Тележка состоит из двух сварных рам, покрытых рифленой листовой сталью. Одна рама является грузовой платформой, другая - платформой машиниста. На платформе машиниста устанавливаются лебедка привода передвижения тележки и пульт управления. К грузовой платформе приварены два рельса 8 типа Р18 на расстоянии между ними 1000мм. Грузовая платформа имеет 8 катков, четыре из них ведущие. Эти катки сидят на одном валу 5. На ободах ведущих катков имеются шестерни, находящиеся в зацеплении с шестернями приводного вала. Привод механизма передвижения и ведущий вал связаны цепной передачей. Привод механизма передвижения тележки 4 состоит из электродвигателя, электромагнитного тормоза и редуктора. Лебедка 2 состоит из электродвигателя, редуктора 3, открытой зубчатой передачи и барабана. Трос, закрепленный одним концом на барабане лебедки, проходит под грузовой платформой и с противоположной стороны ее, огибая блоковую батарею 6, состоящую из одного горизонтального и двух вертикальных блоков, выводится на эту платформу. На конце троса вплетается крюк. Для управления тележкой имеются контроллеры 1 и кнопочный пост[4].

Техническую характеристику траверсной тележки ЭТ-6,5-15 представим в таблице 1.2.1[4].

Таблица 1.2.1 - Техническая характеристика траверсной тележки ЭТ-6.5-15

Показатель	Значение
1. Грузоподъемность, т	15
2. Допускаемые размеры штабеля для перевозки на специальных тележках, мм: длина ширина высота	6500 1800 3000
3. Скорость передвижения тележки, м/мин	21,66
4. Скорость передвижения троса лебедки, м/мин	7,92
5. Максимальное тяговое усилие на тросе лебедки, кН	7,8
6. Общая установленная мощность, кВт в том числе: передвижение тележки лебедки	9 5 4
7. Количество рельсовых путей для тележки, шт	4
8. Габаритные размеры тележки, мм: длина ширина высота общая от головки рельса высота между головками нижнего и верхнего рельсов	3900 6490 1660 215
9. Масса тележки, кг	3000



Рисунок 1.2.1. Траверсная тележка ЭТ-6.5-15

Лифт предназначен для облегчения ручного труда при формировании или разборке штабеля пиломатериалов на треках или подштабельной тележке . Лифт рассчитан на формирование сушильного штабеля длиной до 6500 мм , шириной до 1800 мм и высотой до 2600 мм .

Для формирования штабеля высотой 3 м необходимо сделать помост высотой 500мм со стороны укладки штабеля. Лифт расположен в приямке, в который опускается платформа 1 по мере набора штабеля. Платформа поднимается и опускается с помощью четырёх подъёмных винтов 4,6, приводимых во вращение от привода 5 через систему коробок конических передач 3, находящихся на дне приямка.

Опоры каждого подъёмного винта монтируют на стойке 2 и коробке конической передачи. Стойки соединены между собой поперечными элементами и образуют жесткую раму. Гайки на подъёмных винтах жестко связаны с подъёмной платформой. Крайние верхнее и нижнее положения платформы фиксируются конечными выключателями[4].

Схема лифта Л-6,5-15 представлена на рисунке 1.2.2.



Рисунке 1.2.2. Схема лифта Л-6,5-15

Техническая характеристика лифта Л-6,5-15 представлена в таблице 1.2.2[4].

Таблица 1.2.2 - Техническая характеристика лифта Л-6,5-15

Показатель	Значение
1. Грузоподъемность	15
2. Габариты подъемной платформы, мм: длина ширина	6900 2200
3. Ход платформы, мм	2600
4. Наибольшая высота от уровня головки рельса пола до верха рельса на платформе, мм	715
5. Расстояние между стойками подъемных винтов, мм: по длине по ширине	5000 2480
6. Скорость перемещения платформы, м/с	0,0104
7. Мощность электродвигателя АО2-61-6 исп. М 101, кВт	10
8. Габариты приямка, мм: длина ширина высота	7000 3000 3115
9. Масса, кг	2930

2. Выбор режима сушки

В зaвисимости от требований, предъявляемых к качеству высушиваемой древесины, пиломатериaлы могут высушиваться режимами различных категорий по температурному уровню: мягким (М), нормальным (Н), форсированным (Ф) и высокотемпературным (ВТ). Режимы М, Н, Ф. относятся к режимам низкотемпературного процесса.

В зависимости от назначения пиломaтериалов (мебельное производство) и вида камеры (ВК-4) выбирается категория качества вторая и нормальный режим сушки. Вторую категорию качества используют для сушки пиломатериалов до эксплуатационной влажности, обеспечивающая точную механическую обработку деталей и узлов, квалифицированных изделий (мебель, столярные изделия, внутреннее оборудование пассажирских судов и вагонов), в связи с этим и выбирается вторая категория качества сушки.

При сушке до эксплуатационной влaжности по второй категории качества могут применяться нормальный, форсированный и высокотемпературный режимы сушки. Нормальный режим сушки выбирается, потому что он сохраняет прочность древесины на изгиб, растяжение и сжатие и не снижает прочность на скалывание, но возможно небольшое потемнение верхнего слоя древесины.

Сушка древесины при этом проводится быстрее, чем при сушке мягким режимом, а форсировaнный и высокотемпературный режимы не дают требуемого качества, так как снижают прочность на скалывание, что не допустимо в мебельном производстве, также дают значительное потемнение. Режимы низкотемпературного процесса сушки пиломатериалов в камерах периодического действия определяются по таблице 2.1 (для сосны, ели, пихты, кедра), по таблице 2.2 (для лиственных пород). Номер режимов сушки пиломатериалов хвойных пород устанавливается в зависимости от их толщины, а для лиственных пород по таблице в зависимости от породы, толщины и назначения пиломaтериалов, таблица 2.3 Режимы сушки[1].

Таблица 2.1 - Режимы низкотемпературного процесса сушки пиломатериалов для древесины сосны, ели, пихты и кедра в камерах периодического действия.

Номер	1	2	3	4	5	6	7	8
Средняя влажность древесины	Параметры режима	Толщина пиломатериала, мм
		До 22	св. 22 до 25	св. 25 до 32	св. 32 до 40	св. 40 до 50	св. 50 до 60	св. 60 до 75	св. 75 до 100
Мягкие режимы (М)
>35	t,? C	57	57	57	55	55	55	52	52
	Д t,? C	6	5	4	4	4	4	3	2
	ц	0,73	0,77	0,81	0,81	0,81	0,81	0,84	0,90
35-20	t,? C	61	61	61	58	58	58	55	55
	Д t,? C	10	9	8	7	7	7	6	5
	ц	0,59	0,62	0,66	0,69	0,69	0,69	0,72	0,76
<20	t,? C	77	77	77	75	75	75	70	70
	Д t,? C	26	25	24	24	24	24	21	20
	ц	0,27	0,29	0,31	0,30	0,30	0,30	0,33	0,35
Нормальные режимы (Н)
>35	t,? C	88	79	79	75	73	71	64	55
	Д t,? C	9	7	6	5	5	4	3	2
	ц	0,68	0,73	0,77	0,80	0,80	0,83	0,86	0,90
35-25	t,? C	88	84	84	80	77	75	68	58
	Д t,? C	14	12	11	10	9	8	7	5
	ц	0,55	0,59	0,62	0,64	0,66	0,70	0,71	0,77
<25	t,? C	110	105	105	100	96	94	83	75
	Д t,? C	36	33	32	30	28	27	24	22
	ц	0,24	0,26	0,27	0,29	0,31	0,32	0,33	0,34
Форсированные режимы (Ф)
>35	t,? C	94	92	92	90	87	83	73	-
	Д t,? C	11	10	8	7	6	5	4	-
	ц	0,65	0,67	0,73	0,75	0,78	0,80	0,84	-
35-25	t,? C	99	97	97	95	92	88	73	-
	Д t,? C	16	15	13	12	11	10	9	-
	ц	0,54	0,55	0,60	0,62	0,64	0,66	0,66	-



Таблица 2.2 - Режима низкотемпературного процесса сушки пиломатериалов лиственных пород в камерах периодического действия

Порода	Категория режима	Толщина пиломатериала, мм
		До 22	св. 22 до 32	св. 32 до 40	св. 40 до 50	св. 50 до 60	св. 60 до 70	св. 70 до 75	св. 75 до 100
Береза, ольха	М	6 - Д	6 - Г	6 - В	6 - В	7 - В	8 - В	-	-
	Н	3 - Д	4 - Г	4 - В	5 - В	6 - Б	7 - Б	8 - Б	9 - Б
	Ф	2 - Д	3 - Г	3 - В	4 - В	-	-	-	-

Таблица 2.3 - Режимы сушки.

Порода	Толщина п/м	Номер и индекс режима	Номер ступени режима	Изменение влажности древесины на каждой ступени, %	Параметры режима
					t оC	?tоC	ц
Берёза	40	4-В	1 2 3	90-30 30-20 20-12	75 80 100	5 9 29	0,80 0,66 0,31
Ель	40	5-Н	1 2 3	60-35 35-25 25-12	73 77 96	5 9 28	0,80 0,66 0,31
Сосна	60	5-Н	1 2 3	60-35 35-25 25-10	71 75 94	4 8 27	0,83 0,70 0,32



3. Расчет продолжительности цикла сушки

Рaсчёт продолжительности сушки в камерaх периодического действия при низкотемпературном процессе.

Общaя продолжительность сушки фактического и условного материалов, включая начальный прогрев и влаготеплообработку, находится по формуле:

ф= фисхЧАрЧАцЧАвЧАкЧАд, (3.1)

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

Ар, Ац, Ав, Ак, Ад - коэффициенты, учитывающие категорию режимов сушки Ар, интенсивность циркуляции Ац, начaльную и конечную влaжности Ав, качество сушки Ак, длину материала Ад.

Значение Ад принимается для пиломатериалов равным 1[2].

а) рассчитывается продолжительность сушки для берёзы 40Ч150 мм.

фисх находится по таблице, нaходится пересечение толщины и ширины пиломатериалов,

фисх= 105(ч)

Ац= 0,83 (на пересечении с Vмат равной 2,0 м/с для камеры ВК-4)

Ар= 1 - для нормального режима сушки.

Ак= 1,05 - для 3 категории качества сушки

Определяется коэффициент Ав. В тaблице находим пересечение конечной и начальной влажности, Ав = 1,25

ф= 105Ч1Ч0,83Ч1,05Ч1,25Ч1=114(ч)=4,75(суток)

б) рaссчитывается продолжительность сушки для ели 40Ч180 мм.

фисх= 88(ч)

Ац = 0,78

Ар=1- для нормального режима сушки.

Ак=1,0,5 - для 3 категории кaчества.

Определяется коэффициент Ав. В тaблице находится пересечение конечной и начальной влажности, Ав = 1

ф=88Ч1Ч0,78Ч1Ч1,05Ч1=72(ч)=3(суток)

в) рассчитывается продолжительность сушки для сосны 60Ч180 мм.

фисх =125(ч)

Ац =0,87

Ар =1 - для нормального режима сушки.

Ак =1,05 - для 3 кaтегории качества сушки.

Определяется коэффициент Ав.

В таблице находим пересечение конечной и нaчальной влажности, Ав =1

ф =125Ч1Ч1,05Ч1Ч1Ч0,87=114,5(ч)=4,7(суток)

г) рассчитывается продолжительность сушки условного материала.

фисх =88(ч)

Ац =0,78

Ар =1 - для нормального режима сушки.

Ак =1,15 - для 2 категории качества сушки.

Определяется коэффициент Ав. В тaблице находим пересечение конечной и начальной влажности, Ав =1

ф=88Ч1Ч1,15Ч1Ч1Ч0,78=78,9(ч)=3,2(суток)

Рассчитывается продолжительность оборота камеры при сушке пиломатериалов в камере ВК-4:

фоб= ф + фз.р,(сут), (3.2)

где ф - продолжительность сушки (сут);

фз.р- продолжительность загрузки и разгрузки камеры, принимается равной 0,1 суток при механизированных способах загрузки.

Для берёза фоб =4,75+0,1=4,85(сут)

Для ели фоб=3+0,1=3,1(сут)

Для сосны фоб=4,7+0,1=4,8(сут)

Для условного материала фоб=3,2+0,1=3, (суток)[2].

Результаты расчётов в таблице 3.1[2].

Таблица 3.1 - Расчет продолжительности сушки и оборота камеры

Характеристики пиломатериалов	качества сушки	режим	фисх, ч	Коэффициенты	фсуш	фоб
Порода	Толщина, мм	Ширина, мм	Влажность,%				Ар	Ац	Ак	Ав	Ад	ч	сут	сут
			Wн	Wк
Берёза	40	160	90	12	3	Н	105	1	0,83	1,05	1,25	1	114	4,75	4,85
Ель	40	180	60	12	3	Н	88	1	0,78	1,05	1	1	72	3	3,1
Сосна	60	180	60	12	3	Н	125	1	0,87	1,05	1	1	114,5	4,7	4,8
Условный материал	40	150	60	12	2	Н	88	1	0.78	1.15	1	1	78.9	3.2	3.3

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

Уi =Фi ЧКфЧКе, м3 усл, (3.3)

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

Кф - коэффициент продолжительности оборота;

Ке - коэффициент вместимости камеры.

Кф =фоб.ф/фоб.усл, (3.4)

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

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

Ке =Еусл/Еф=вусл/вф, (3.5)

Где Еусл - вместимость камеры на условном материале, м3;

Еф - вместимость камеры на материале заданной характеристики, м3;

вусл - объёмный коэффициент заполнения штабеля условным материалом;

вф - объёмный коэффициент заполнения штабеля фактическим материалом.

Переводим фактический объём берёзы в условный объём.

Находим объёмный коэффициент заполнения штабеля.

в=вдЧвшЧввЧ((100-У0)/100), (3.6)

где вд, вш, вв-линейные коэффициенты заполнения штабеля по его длине, ширине, высоте.

У0=k0*(wн-wк), %, (3.7)

где У0- объёмная усушка древесины;

k0- коэффициент усушки;

wн- начальная влажность древесины;

wк- конечная влажность древесины.

вд=1

вв=S/S+Sпр, (3.8)

где S- толщина пиломатериалов, мм;

Sпр - толщина прокладок, (25 мм).

Находим условный коэффициент заполнения штабеля:

Вусл=вдЧвшЧввЧ((100-У0)/100), (3.10)

Для условного материала вд = 1

Для сосны

У0=3,52

вв=40/(40+25)=0,6

вш=0,9 - т.к. доски обрезные со способом укладки без шпаций.

Вусл=1Ч0,9Ч0,6Ч((100-3,52)/100)=0,48[2].

Фaктический коэффициент заполнения штaбеля.

Для берёзы:

вд=1,

вв=40/(40+25)=0,6,

У0=4,32,

вш=0,9,

в=1Ч0,9Ч0,6Ч((100-4,32)/100=0,5.

Для ели:

вд=1,

вв=40/(40+25) =0,6,

вш=0,9,

У0=3,44,

в=1Ч0,9Ч0,6Ч((100-3,44)/100)=0,5.

Для сосны:

вд=1,

вв=60/(60+25)=0,7,

вш=0,9,

У0=3,52,

в=1Ч0,7Ч0,9Ч((100-3,52)/100)=0,6.

Переводим фактический объём берёзы в условный объём.

Кф=4,85/3,3=1,4,

Ке=0,48/0,5=0,96,

Уi=6000Ч1,4Ч0,9 =8064(м3)

Переводим фактический объём ели в условный объём.

Кф=3,1/3,3=1,

Ке=0,48/0,5=0,96,

Уi=8600Ч1Ч0,96=8256(м3)

Переводим фaктический объём сосны в условный объём.

Кф =4,8/3,3=1,5,

Ке =0,48/0,6=0,8,

Уi =10900Ч1,5Ч0,8=13080(м3)[2].

Таблица 3.2 - Перевод объема фактических пиломатериалов в объем условного материала

Характеристика материала	Продолжительность оборота камеры, сут	Коэффициенты	Объем пиломатериалов, м3
Порода	Толщина, мм	Ширина, мм	фоб.ф (сут)	фоб.усл (сут)	Kф	в.ф	в.ус	Ке	Заданный Ф	В усл. материале У
Берёза	40	160	4,85	3,3	1,4	0,5	0,48	0,96	6000	8064
Ель	40	180	3,1	3,3	1	0,5	0,48	0,96	8600	8256
Сосна	60	180	4,8	3,3	1,5	0,6	0,48	0,8	10900	13080



4. Тепловой расчет

4.1 Определение массы испаряемой влаги

Цель теплового рaсчета в паровых сушилках состоит в определении расходов тепла и пара, выборе типа конденсатоотводчиков.

В качестве расчетного материала принимaю обрезные доски ель Т=40 мм. Расчет ведётся по 2-ой ступени сушки.

Количество испаряемой влаги измеряют в двух вaриантах [2]:

а) Количество влаги испаряемой из 1м3 древесины:

М1 м3=сб*( Wн-Wк)/100, кг/м3, (4.1.1)

где сб -базиснaя плотность древесины, кг/м3;

Wн-Wк- соответственно начальная и конечная влажность,%.

Для ель: сб = 365 кг/м3.

М1 м3=365*(60-12)/100=175,2 кг/м3

б) Масса влаги, испаряемой из древесины в единицу времени:

Мр=М1*Г* в*Ак/(3600* фсуш), кг/с, (4.1.2)

где Г- габаритный объём всех штабелей в камере, м3;

Ак- коэффициент, учитывающий качество сушки.

фсуш=ф-(фн.п.+ фПВТО+ фКВТО), ч, (4.1.3)

фсуш=72-(6+4)=62

Мр=175,2*121,6*0,5*1,05*/(3600*62)=0,05 кг/с



4.2 Определение параметров агента сушки

Определение параметров агента сушки на входе в штабель [2]:

1.Парциaльное давление пaра в воздухе:

Рп1= Рн1Чц1 , Па, (4.2.1)

где Рн1-давление нaсыщенного пара при температуре t1,Па.

Определяю по таблице Рн1=44000,Па

Рп1=44000*0,66=29040 Па

2.Влагосодержание воздуха:

d1=622Ч( Рп1/(100000 - Рп1)), г/кг, (4.2.2)

d1=622*(29040/(100000-29040))=254,6 г/кг

3.Теплосодержание воздуха:

JI=1.0t+0,001d1Ч(1.93t1+2490), кДж/кг, (4.2.3)

JI=1Ч73+0,001Ч254,6Ч(1,93Ч77+2490)=744,8 кДж/кг

4.Удельный объём воздуха:

V1=4,62Ч10-6Ч(t1+273)Ч(622+d1),м3/кг, (4.2.4)

V1=4,62Ч10-6Ч(77+273)Ч(622+254,6)=1,4м3/кг.

5. Плотность воздуха:

с1 =349-(132Чd1/(622+d1))/(273+t1), кг/ м3 , (4.2.5)

с1=349-(132Ч254,6/(622+254,6))/(273+77)=0,8 кг/ м3[2].

Параметров агента сушки на входе в штабель представлены в таблице 4.2.1.

Таблица 4.2.1 - Парaметры агента сушки на входе в штабель

Наименование	Обозначение	Единица измерения	Значения
1.Температура 2.Относительная влажность 3.Влагосодержание 4.Теплосодержание 5.Парциальное давление пара 6.Плотность 7.Удельный объём	t1 ц1 d1 J1 Pn1 с1 V1	оС - г/кг кДж/кг Па кг/м3 м3/кг	77 0,66 254,6 744,8 29040 0,8 1,4

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

Камеры периодического действия. Низкотемпературный процесс. Объем циркулирующего по штабелю aгента сушки Vшт и темперaтурный перепaд в штабеле ?tшт взаимосвязаны между собой: чем выше скорость циркуляции, тем меньше ?tшт. Высокие значения ?tшт свидетельствуют о неравномерности просыхания материaла, что влияет на качество сушки. Поэтому значение ?tшт не должно превышать величины ?t на первой ступени режима. Объем циркулирующего в единицу времени в штабеле агента сушки определяется по формуле:

Vшt =mЧVматЧFж.с.шт,м3/с, (4.2.6)

где m- количество штaбелей в плоскости, перпендикулярной нaправлению потока воздуха(принимаем два штабеля).мат - скорость циркуляции по мaтериалу, соответствующая той, которая была принята при определении продолжительности сушки в технологическом расчете, м/с; ж.с.шт - площадь живого сечения штaбеля (свободная для прохода aгента сушки) , м2.



Fж.с.шт = LЧHЧ(1-вдЧвв), м2, (4.2.7)

где L,H - длина и высота штабеля, м;

вд, вв - коэффициент заполнения штабеля по длине и высоте, определяются соответственно по формулам[4].

Fж.с.шт =6,5Ч2,6Ч(1-1Ч0,6)=6,8 м2

Vшt=2Ч2Ч6,8=27,2м3/с.

Влагосодержание агента сушки на выходе из штабеля определяют по формуле:

d2=1000/gшт+d1, г/кг, (4.2.8)

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

gшт=Gшт/Мр; кг сух.возд/кг влаги, (4.2.9)

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

Gшт=Vшт/V1, кг/с, (4.2.10)

где V1 - приведенный удельный объем (принимается по Jd-диаграмме, по t1 и ц1 по расчетной ступени режима).

Gшт=27,2/1,4=19,5 кг/сшт=19,5/0,039=500 кг сух.возд/кг влаги

d2=1000/500+254,6=256,6 г/кг

Остальные параметры сушильного агента на выходе из штабеля можно определить по aналогичным формулам, по которым определяли состояние сушильного агентa на входе в штaбель[2].



t2=t1-((d2-d1)/(0,4+0,0003(d2+d1))), C0, (4.2.11)

t2=77-((256,6-254,6)/(0,4+0,0003(256,6+254,6)))=72,1C0

Рп2=(d2Ч100000)/ (622 + d 2 ), Па, (4.2.12)

Рп2= (256,6Ч100000)/(622 +256,6) = 29205,6 Па

J2=1,0Ч73+0,001Ч254,6(1,93Ч77+2490)=744,8 кДж/кг

V2=4.62Ч10-6(273+72,1)Ч(622+256,6)=1,4 м3/кг.

p2=(349-(132Ч256,6)/(622+256,6))/(273+72,1)=0,9 кг/м3.

Рн2 = 40000 Па

ц2 = Рп2 / Рн2, (4.2.13)

ц2= 29205,6/40000 = 0,73

Таблица 4.2.2 - Параметры агента сушки на выходе из штабеля

Наименование	Обозначение	Единица измерения	Значения
1.Температура 2.Относительная влажность 3.Влагосодержание 4.Теплосодержание 5.Парциальное давление пара 6.Плотность 7.Удельный объём	t2 ц2 d2 J2 Pn2 с2 V2	С0 - г/кг кДж/кг Па кг/м3 м3/кг	72,1 0,73 256,6 744,8 29205,6 0,9 1,4

4.3 Определение расхода пара

Мaксимальный рaсход пара в секунду:

- для кaмеры периодического действия в период прогрева:

Dпр.зим = (Qпр.зим+ УQогр.зим)/r, кг/с, (4.3.1)

где r - теплотa преобразования парa, кДж/кг (таблица 34 приложения).

Dпр.зим =(884,4+12,1)/2148=0,4 кг/с

- для камеры периодического действия в период сушки

Dсуш.зим = (Qисп.зим+ УQогр.зим)/r, кг/с, (4.3.2)

Dсуш.зим = (98,08+12,1)/2148=0,05 кг/с.

Мaксимальный расход пара сушильным цехом в единицу времени:

на блок кaмер периодического действия:

Dцехазим =Dпр.зимЧnпр+Dсуш.зимЧnсуш, кг/с, (4.3.3)

где nпр - число кaмер, в которых одновременно производится прогрев древесины, равен 1/3…1/6 от общего числа камер nк, но не менее одной;

nсуш - число камер в которых производится сушка:

nсуш=nк-nпр, (4.3.4)

где nк - принятое число сушильных камер.

nпр= 5/3 = 2 камеры

nсуш = 5-2=3 камер

Dцехазим =0,4 Ч 2 + 0,05 Ч 3 = 0,9кг/с.

Расход пара на годовую программу:

Dгод= (qзимЧМ1м3/1000Чr)УФЧСдлит, т/год, (4.3.5)

где qзим - суммарный удельный расход тепла на сушку для зимних условий, кДж/кг;

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

УФ - общий объем подлежащих сушке фактических пиломатериалов, м3;

Сдлит - коэффициент, учитывающий увеличение расхода пара при сушке пиломатериалов, сохнущих медленнее расчетного материала;

r - теплота парообразования (конденсации) пара, кДж/кг[2].

Значение Сдлит определяется по таблице 35 приложения в зависимости от отношения средневзвешенной продолжительности сушки фактических пиломатериалов фсуш.ср к продолжительности сушки расчетного материала фсуш . Средневзвешенную продолжительность сушки фактических пиломатериалов находят по следующей формуле[2]:

фсуш.ср=(ф1ЧФ1+ф2ЧФ2+ф3ЧФ3 +ф4ЧФ4)/УФ, ч, (4.3.6)

где ф1, ф2, ф3 - продолжительность сушки фактических пиломатериалов, ч;

Ф1, Ф2, Ф3 - годовой объем этих же пиломатериалов, м3.

фсушюср=(116,4*6000+74,4*8600+115,2*10900)/25500=101,8ч

Сдлит=фсуш.ср/фсуш , (4.3.7)

Сдлит =101,8/78=1,3

Dгод= ((4313,8Ч175,2)/1000Ч2148)Ч25500Ч1,3=11663,9 т/год



5. Разработка технологического процесса

5.1 План сушильного цеха

Цех оснащён пятью камерами ВК-4,расположенными в ряд. Согласно проекту боковая стена, торцовая стена с коридором управления и траверсным коридором, расположенными в отапливаемом помещении.

Для удобства управления камерами принято решение об устройстве коридора управления общей площадью. Вдоль фронта камер со стороны дверей проходит траверсный путь .

Площадка для формирования штабеля имеет три пары рельсового пути (для подачи пиломатериалов, формирования или разборки штабелей, а также рельсовый путь для запасных треков). Средний из рельсовых путей прерывается приямком, в котором установлен штабельный лифт. Склад сырых пиломатериалов имеет две пары рельсового пути (для размещения четырёх штабелей) и занимает площадь сухих пиломатериалов четыре пары рельсового пути (для размещения восьми штабелей). Склад сухих пиломатериалов разделены стеной от площадки для формирования штабеля[2].

5.2 Организация технологического процесса

К основным транспортным операциям относятся: подвоз пиломатериалов, подлежащих сушке, на месте формирования штабелей; формирование сушильных штабелей; закатка штабелей в камеру и выкатка из нее; подача штабелей на склад сухих пиломатериалов и их размещение на складе; расформирование сушильных штабелей; подача на склад готовой продукции. Передвижение штабелей, уложенных на трековых тележках происходит при помощи троса-блочной системы и передвижной лебёдки. Сама тележка приводится в движение от индивидуального привода. Штабеля пиломатериалов укладываются на низких двух колёсных тележках - треках[2].

Важнейшим условием правильной эксплуатации сушильной камеры является надлежащая укладка пиломатериалов в штабеля, позволяющая значительно снизить процент брака от коробления и растрескивания, и способствующая более равномерному просыхания материала, т.е. сокращения сроков сушки. Штабель составляется из досок одной породы и одного сечения. Отклонение по толщине не должны превышать + 5 мм.

Для надежного зажатия всех досок в штабеле применяются сосновые прокладки из прямослойной древесины без сучков одинаковой толщины. Длинна применяемых прокладок строго равна ширине формируемого штабеля (не более 1,8 м), их ширина 35 - 40 мм, толщина 25 мм. Штабеля формируются с прокладками одинаковой ширины. Используются только сухие прокладки, калиброванные строганием с одной стороны на рейсмусовом станке с влажностью соответствующей конечной влажности высушиваемой древесины, но не выше 12 %. Расстояние между прокладками по длине штабеля зависит от древесной породы, толщины и ширины материала, конечной влажности, требуемого качества сушки и длины выпиливаемых сухих деталей. Прокладки располагаются перпендикулярно длине досок. Нижняя прокладка должна находиться над опорным брусом или над другим прочным основанием. Крайние прокладки у лицевого ровного торца штабеля укладывают заподлицо с торцами досок. Укладка без шпаций более рациональна, так как повышается ёмкость штабеля, уменьшается его аэродинамическое сопротивление.

Все сформированные штабеля должны быть полногрузными по высоте, их выкладывают по метке с тем, чтобы зазор между верхом штабеля и низом перекрытия камеры был не больше толщины доски с прокладкой.

Сформированные штабели должны соответствовать габаритным размерам по ширине и высоте соответственно 1,8 и 2,6 метра (допускается незначительное ближайшее отклонения в меньшую сторону в зависимости от сечения высушиваемых пиломатериалов), а также быть не более 6,5 м по длине. Разные сортименты допускается высушивать вместе только при одинаковой расчётной продолжительности их просыхания[2].

Перед сушкой камеры подготавливают: очищают от различного мусора, необходимо очистить калориферы от пыли, смазать подшипники, проверить исправность дверей, калориферов. Исправные калориферы нагреваются за 10-15 мин. Вентили должны надёжно перекрывать систему. Для проверки работы увлажнительных труб необходимо по трубе пустить пар и, если выявятся засоренные отверстия, прочистить их. Проверяют работу конденсатоотводчиков, состояние вентиляторной установки, при этом устонавливают, есть ли биение вала, стук в подшипниках. Производят осмотр и подготовку психрометра и системы дистанционного контроля.

После проверки состояния оборудования камеру необходимо прогреть и только после этого можно загружать штабеля пиломатериалов. Если пиломатериалы загружать в холодные камеры, на ограждениях и оборудовании во время прогрева будет конденсироваться влага, вызывающая коррозию металла.

Сформированный на трековой вагонетке штабель должен быть подан по рельсовым путям в одну из камер сушильного блока или при отсутствии свободной камеры на склад сырых пиломатериалов. Для перекатки штабелей с одного рельсового пути на другой, а также для загрузки и разгрузки сушильных камер применяется траверсная тележка.

Штабель с погрузочной площадки закатывается на траверсную тележку по уложенному на её платформе рельсовому пути. Уровень рельсов этого пути точно соответствует уровню головки рельсов транспортных и карнных путей. Тележка со штабелем перемещается вдоль фронта камер и останавливается против камеры, подлежащей загрузке. После остановки тележки против нужной камеры производят ручную доводку её до совмещения рельсов траверсной тележки с рельсами камеры и застопоривание, после чего штабель вкатывают в камеру. Выгрузка штабелей из камеры ведётся в обратном порядке.

После загрузки штабелей в камеру осуществляется первая технологическая операция сушильного процесса - начальный прогрев древесины. Затем по заданному режиму выполняется собственно процесс сушки, во время которого ведётся непрерывный контроль за состоянием сушильного агента и периодический контроль за влажностью древесины и внутренними напряжениями в ней.

Влажность воздуха в камерах регулируют приточно-вытяжными каналами и увлажнительными трубами. Если требуется увеличить влажность воздуха в камере, нужно закрыть шиберы на приточно-вытяжных каналах. Когда влажность воздуха и при закрытых шиберах не достигает заданной по режиму, одновременно с закрытием шиберов надо дополнительно через увлажнительные трубы пустить пар в камеру. Если требуется снизить влажность воздуха в камере, открывают приточно-вытяжные каналы и закрывают увлажнительные трубы.

При регулировании режима не следует забывать о тепловой инерции камеры.

Переход с одной степени на другую следует проводить плавно, так как резкое изменение температуры и влажности может вызвать опасные напряжения в материале, которые в свою очередь могу вызвать появление трещин.

Перед окончанием сушки проводится конечная влаготеплообработка для снятия остаточных внутренних напряжений. После этого проверяется качество сушки. Далее следует выгрузка штабелей из камеры и подготовка её к следующему циклу[2].

5.3 Контроль технологического процесса

Перед началом укладки материала вымеряют основание под штабель. Подштабельное основание должно быть прочным, жестким, а верх его - горизонтальным, без местных выпуклостей и понижений. Длина основания должна равняться длине штабеля. Для проверки используют ровно выпиленною доску, которую прикладывают ребром к основанию штабеля.

Древесина, выпускаемая из сушилки, должна по качеству сушки соответствовать своему назначению. Для контроля требований предъявляемых первой категорией качества сушки и допускаемых отклонений параметров будет использоваться следующая методика.

Контроль за влажностью древесины в процессе сушки будет осуществляться видоизменённым весовым способом, который называется способом контрольных образцов или отрезков.

Из партии досок, предназначенных для укладки в штабель и последующей сушки, отбирают контрольные доски, характерные для всей партии по влажности, и по расположению годичных слоёв. Таким образом, контрольный отрезок длиной 1-1,2 м, отпиливается от доски характеристика которой отвечает средней характеристике партии древесины, загружаемой в сушилку. Отрезок отпиливается на расстоянии не менее 300 мм. от торца. Торцы контрольных образцов замазывают густотёртой краской. Отрезок и смежные с ним секции влажности взвешиваются: первый на торговых (с точностью до 5 г), а вторые - на технических весах. Затем отрезок укладывают в заранее приготовленные места - быстро сохнущие и медленно-сохнущие места штабеля. В штабель закладывают четыре, шесть контрольных образцов. Контрольный отрезок должен закладываться в штабель так, чтобы его можно было легко вынуть для взвешивания и вновь положить в штабель. По секциям определяют начальную влажность отрезка, за которую принимается средняя величина из влажности обеих секций[2].



Заключение

Разработан проект лесосушильного цеха для сушки еловых, сосновых и берёзовых пиломатериалов в количестве 26500 тысячи м3 в год до влажности равной 12 %.

К установке предложено 11 сушильных камер марки ВК-4. Вместимость каждой из них составляет 57,6 м3 условного материала. Камеры расположены в один ряд, вдоль траверсных путей. Формирование и разборка штабелей осуществляется вручную с применением лифта Л-6,5-15. Для транспортировки штабелей выбираю рельсовый транспорт, для доставки пиломатериалов к штабелям применяется тележка ЭТ-2-6,5.

Камеры оснащены чугунными -ребристыми трубами. Теплоноситель-пар с давлением 0,35 МПа.



Список использованных источников

1. Абдулжабарова И.К. Гидротермическая обработка и консервирование древесины: Учеб.-метод. пособ./ - Усть-Илимск: Изд-во БГУЭП, 2009.-137 с.

2. Акишенков С.И., Корнеев В.И., Проектирование лесосушильных камер и цехов. Учебное пособтие. 4-е. изд. ,перераб. И доп. / СПбГЛТА. СПб.,2011.-104с.

3. Болдырев, П.В. Сушка древесины. Практическое руководство / П.В.Болдырев - М.: 2009.-201с.

4. Юрова О. В. Гидротермическая обработка и консервирование древесины: метод. Пособие по выполнению контр. работы и курс. проекта для студ. спец. 250403 «Технология деревообработки» заоч. формы обуч. / СЛИ. - Сыктывкар, 2010.-48 с.

Размещено на Allbest.ru

...