Технологический, тепловой и аэродинамический расчет лесосушильной камеры типа УЛ-2

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Введение.

Сушкой называется процесс удаления влаги из материала путем испарения или выпаривания.

Технологические цели определяют изменениями физических и эксплуатационных свойств древесины при изменении её влажности.

Древесина, содержащая большое количество воды, легко поражается грибами, в результате чего она загнивает. Сухая же отличается большой стойкостью. Сухая древесина в отличие от сырой легко склеивается и отделывается.

К основным технологическим целям сушки древесины относят:

а) Предупреждение формоизменяемости и размероизменяемости деталей.

б) Предохранение от загнивания.

в) Уменьшение массы при одновременном повышении прочности.

г) Улучшение качества склеивания и отделки.

В основном древесину сушат в виде пиломатериалов (досок, брусьев, заготовок), шпона (тонколистного материала), щепы, стружки и волокна. Некоторое распространение имеет сушка круглых лесоматериалов (детали опор линий электропередачи, связи, строительные детали).

Промышленная сушка древесины относится к отраслям индустрии, технологические процессы которых практически не вызывают загрязнения окружающей среды.

Некачественная сушка и в недостаточных объёмах приводит к резкому сокращению сроков службы деревянных конструкций и изделий, значительным потерям материала при его транспортировании, а в конечном итоге - к громадному перерасходу древесины.

Технологические процессы сушки и применяемое оборудование специфичны и достаточно сложны, поэтому нужны специальные знания и высокая квалификация оператора для правильной организации и проведения сушки в сушильных установках.

Разработка проекта ведётся в две или одну стадию. В первом случае составляется технологический проект и рабочие чертежи, во втором - технорабочий проект.

Курсовой проект лесосушильного цеха и камер - это сокращенный технорабочий проект. Он состоит из расчетно-пояснительной записки, включает технологический, тепловой и аэродинамический расчеты камер, и графической части на одном листе.

В данном курсовом проекте в соответствии с техническим заданием производится технологический, тепловой и аэродинамический расчет лесосушильной камеры типа УЛ-2, которая является стационарной камерой с горизонтально-поперечной циркуляцией агента сушки.

лесосушильный камера пар электродвигатель



Техническая характеристика камеры УЛ-2

Внутренние размеры камеры: длина, ширина, высота (сушильного устройства + вентиляторного устройства), м	13,8*3,0*4,4( +1,3)
Количество штабелей, при их длине 6,6м	2
Ширина и высота штабеля, м	1,8*2,6
Тип калорифера	Пластинчатые КВБП
Поверхность нагрева, м2	550
Тип и номер вентилятора	У12 №12,5
Частота вращения об/мин	960
Количество вентиляторов	6
Скорость циркуляции агента сушки через штабель, м/с расчетная	4,5
Установленная мощность электродвигателя для привода вентилятора, кВт	33



ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ КАМЕР ЦЕХА

Пересчет объема фактического пиломатериала в объем условного материала

Для учета производительности лесосушильных камер и планирования их работы установлена неизменная учетная единица - кубометр условного материала, которому эквивалентны сосновые обрезные доски толщиной 40мм, шириной 150 мм, длиной более 1м, высушиваемые по II категории качества от начальной влажности 60% до конечной 12%.

Объем высушенного или подлежащего сушке пиломатериала заданной спецификации Фi, м3, пересчитываются в объем условного материала, Уi, м3,усл., по формуле:

Уi= Кi Фi ,

Где: Фi - объем высушенных или подлежащих сушке фактических пиломатериалов данного размера и породы (задается в спецификации) , м3;

Кi - коэффициент пересчета, определяется по формуле

Кi=Кт Ке ,

Где Кт - коэффициент продолжительности оборота камеры;

Ке - коэффициент вместимости камеры.

Ке=ву/вф

где ву - коэффициент объемного заполнения штабеля условным материалом

вф - коэффициент объемного заполнения штабеля фактическим материалом.

Коэффициент ву или вф равен произведению коэффициентов заполнения штабеля по высоте вв, ширине вш и длине вдл. С учетом объемной усушки пиломатериалов Уо величина ву и вф находится по формуле:

Коэффициент вв зависит от номинальной толщины высушиваемого материала S и толщины прокладок Sпр:

Для штабелей высотой до 3,0 м толщина прокладок Sпр=25 мм

вв=S/(S+ Sпр),

вв1=25/(25+25)=0,5 мм вв2= 32/(32+25)=0,56 мм

вв3=40/(40+25)=0,61 мм вв4= 50/(50+25)=0,66 мм

вв5=60/(60+25)=0,7 мм

Коэффициент вш зависит от способа укладки вида пиломатериалов. Способ укладки без шпации, вид пиломатериалов: обрезные, коэффициент вш=0,90.

Коэффициент вдл равен отношению средней длины пиломатериалов lср в штабеле к его габаритной длине lгаб.шт, вдл=6/6,6=0,9 мм.

Если в штабель укладываются доски без сортировки по длине, то средний коэффициент заполнения вдл принимается равным 1. для условного материала вдл=1.

Объемную усушку Уо %, предполагается определить так:

Уо = Ко(Wном-Wк)=0,54(15-12)=1,62%

Где Ко - коэффициент объемной усушки, зависящей от породы древесины, табл. 14, Ко = 0,54;

Wном - влажность, для которой установлены номинальные размеры по толщине и ширине пиломатериалов, %;

Wк - конечная влажность высушиваемых пиломатериалов, Wк - 12%.

По ГОСТ 8486-86 для пиломатериалов внутрисоюзного потребления и экспортных Wном=20%.

Для условного материала Уо=0,44(20-22) =-0,88%

Коэффициент объемного заполнения штабеля условным материалом:

Ву=(40/(25+40))*0,9*0,85*((100-3,52)/100)=0,45.

Коэффициент условного заполнения штабеля пиломатериалов

Вф1=0,5*0,9*1*((100-1,62)/100)=0,441

Вф2=0,56*0,9*1*((100-1,62)/100)=0,494

Вф3=0,61*0,9*1*((100-1,62)/100)=0,538

Вф4=0,66*0,9*1*((100-1,62)/100)=0,582

Вф5=0,7*0,9*1*((100-1,62)/100)=0,617

Рассчитываем коэффициент вместимости камеры

Ке1=0,45/0,441=1,02

Ке1=0,45/0,494=0,91

Ке1=0,45/0,538=0,836

Ке1=0,45/0,582=0,773

Ке1=0,45/0,617=0,729



Таблица 1.1

Определение коэффициентов объемного заполнения штабеля фактическими пиломатериалами Вф и условными материалами Ву

Порода, вид и размеры пиломатериалов, мм	вВ	вШ	вД	K0	Wном.,%	Wк.,%	У0,%	вф, ву
Береза, обработанный пиломатериал 25*150*2000	0,5	0,9	1	0,54	85	12	1,62	0,441	1,02
Береза, обработанный пиломатериал 32*150*1800	0,56	0,9	1	0,54	85	12	1,62	0,494	0,91
Береза, обработанный пиломатериал 40*150*2000	0,61	0,9	1	0,54	85	12	1,62	0,538	0,836
Береза, обработанный пиломатериал 50*150*1700	0,66	0,9	1	0,54	85	12	1,62	0,582	0,773
Береза, обработанный пиломатериал 60*150*1000	0,7	0,9	1	0,54	85	12	1,62	0,617	0,729

Коэффициент продолжительности оборота камеры:

,

Где -продолжительность оборота камеры при сушке фактического материала данного размера, породы, суток;

- продолжительность оборота камеры при сушке условного материала, суток.

Продолжительность одного оборота камеры при сушке фактического () или условного () материала (в сутках):

-для камер непрерывного действия:

=

= ,

Где - продолжительность сушки фактического или условного материала, суток. Находится в соответствии с режимом «Определение продолжительности камерной сушки пиломатериалов»;

Где -общая продолжительность сушки, час

Где - исходная продолжительность сушки пиломатериалов заданной породы, толщины S1 и ширины S2 (табл.9)

=57ч (для 25*150)

=96ч (для 32*150)

=138ч (для 40*150)

=195ч (50*150)

=274ч (960*150)

Ап - коэффициент, учитывающий породу древесины, принимаем 1,4;

Ац - коэффициент, учитывающий характер и интенсивность циркуляции воздуха в камере. (табл 10), принимаем 0,76;

Ав - коэффициент, учитывающий начальную влажность, принимаем в зависимости от спецификации (20-1,2; 32-1,18; 40-1,18; 50-1,18; 60-1,18);

Ак - коэффициент, учитывающий качество сушки.

1 = 57*1,7*1,2*1,2=139,5 ч=2,3 суток



Таблица 1.2

Определение продолжительности сушки пиломатериалов

Порода, вид и размеры пиломатериалов, мм	Категория режима сушки	Категория качества сушки	Влажность	Исходная продолжительность сушки	Коэффициенты	Время сушки, ч	Время об. факт, сут	Кт
			W н %	W к %		Ап	Ак	Ав	Ац
Береза, обработанный пиломатериал 25*150*2000	Н	1	85	12	57	1,4	1,2	1,18	0,76	18,8	2,3	0,5
Береза, обработанный пиломатериал 32*150*1800	Н	1	85	12	96	1,4	1,2	1,18	0,76	30,2	3,9	0,6
Береза, обработанный пиломатериал 40*150*2000	Н	1	85	12	138	1,4	1,2	1,18	0,76	38,82	5,5	0,6
Береза, обработанный пиломатериал 50*150*1700	Н	1	85	12	195	1,4	1,2	1,18	0,76	48,82	7,8	0,7
Береза, обработанный пиломатериал 60*150*1000	Н	1	85	12	274	1,4	1,2	1,18	0,76	58,82	11	0,8

Таблица 1.3

Пересчет объема фактических пиломатериалов в объем условного материала

Порода, вид и размеры пиломатериалов, мм	Заданный объем сушки, Ф, м3	Коэффициент вместимости камеры, Ке	Коэффициент оборота камеры, Кт	Коэффициент пересчета, К= Ке* Кт	Объем в условном материале У=Ф*К
Береза, обработанный пиломатериал 25*150*2000	2000	1,02	0,5	0,51	1020
Береза, обработанный пиломатериал 32*150*1800	1800	0,91	0,6	0,55	990
Береза, обработанный пиломатериал 40*150*2000	2000	0,836	0,6	0,5	1000
Береза, обработанный пиломатериал 50*150*1700	1700	0,773	0,7	0,54	918
Береза, обработанный пиломатериал 60*150*1000	1000	0,729	0,8	0,6	600
Итого	УФ=8500				4528

Общий объем условного материала определяется как сумма

УУ=У1+У2+У3+У4+У5

УУ= 1020+990+1000+918+600=4528 м3/усл.

Определение производительности камер в условном материале.

Годовая производительность камеры в условном материале, м3 усл/год, определяется по формуле:

Пу=Еу*Пу,

Где Еу - вместимость камеры в условном материале, м3/усл.;

Пу - число оборотов камеры в год при сушке условного материала.

Вместимость камеры в условном материале, м3/усл, находится по формуле:

Еу=Г*Ву ,

Где Г - габаритный объем всех штабелей в камере, м3;

Ву - коэффициент объемного заполнения штабеля условным материалом.

Габаритный объем штабеле Г, м3 , вычисляем:

Г=n*l*b*h=2*2,6*1,8*6,6=61,7 м3,

Где n - число штабелей в камере,

L, b, h - соответственно габаритная длина, ширина и высота штабеля, м.

Число оборотов камеры в год (число загрузок), об/год:

,

Где 335 - время работы камеры в году, суток;

rОБ.У - продолжительность оборота камеры для условного пиломатериала, суток.

В конечном виде формула имеет вид:

Пу= 39,5*70,2=2772 м3усл/год.

Определение необходимого количества камер

, где

- общий объём условного материала (см. таблицу 4);

Пу - годовая (плановая) производительность одной камеры в условном материале (см. пункт 2.3).

= 4528/2772=1,63=2 камеры.

Округляя полученное значение до целого, определяем количество камер. В данном случае получаем 2 камеры.

Определение производительной мощности действующего лесосушильного цеха (участка)

Производительная мощность лесосушильного цеха Пцеха, м3усл./год, определяется суммой произведений числа камер соответствующего типа (ni) на производительность камер того же типа Пуi, м3усл./год,

При правильном планировании работы лесосушильного цеха общий годовой объём условного материала(см. таблицу 4), должен быть примерно равен Пцеха.

2*2772=5544 м3усл/год.



ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ КАМЕР ЦЕХА

Выбор расчетного материала

За расчетный материал принимаются самые быстросохнущие доски из заданной спецификации, т.е. 25*150*2000, начальной влажностью 85%.

Определение массы испаряемой влаги

Масса влаги, испаряемой из 1 м3, пиломатериалов, кг/м3

,

Где сб - базисная плотность расчётного материала, кг/м3;

Wн,Wк - соответственно начальная и конечная влажность расчётного материала, %

=((58-12)/100)*500=365 кг/м3

Масса влаги, испаряемой за время одного оборота камеры, кг/об

;

Е=Г, где

где Е-- вместимость камеры, м3; Г -- габаритный объем всех штабелей в камере, м3; -- коэффициент объемного заполнения штабеля расчетным материалом.

Е=Г=61,7*0,441=27,2;

=365*27,2=9931,5 кг/оборот

Масса влаги, испаряемой из камеры в секунду, кг/с

=9931,5/(3600*1,15)=2,4,

Где фсоб.суш.- продолжительность собственно сушки, ч

Определяется из следующего выражения:

фсоб.суш. =фсуш -(фпр+фкон.ВТО)=2,3-1,15=1,15,

где фсуш - продолжительность сушки расчетного материала, ч;

фпр-- продолжительность начального прогрева материала, ч;

фкон.ВТО -- продолжительность конечной влаготеплообработки (ВТО),ч.

Для камер непрерывного действия продолжительность прогрева принимается равной периоду между загрузками штабелей:

фпр=,

где фсуш - общая продолжительность сушки расчетного материала, ч;

nшт - число штабелей по длине камеры непрерывного действия.

фпр== 2,3/2=1,15 ч;

Расчетная масса испаряемой влаги

mp=mc?k,

где k -- коэффициент неравномерности скорости сушки (для камер непрерывного действия k=1,0)

mp=2,4?1,0 =2,4 кг/с.

Выбор режима сушки

Режим сушки выбирается в зависимости от толщины расчетного материала и его породы, а также требований, предъявляемых к качеству сухой древесины.

В настоящее время установлены четыре категории качества сушки пиломатериалов [27, с. 7--13]. Мы принимаем I режим сушки -- это сушка пиломатериалов до Wcp, к = 7 ... 15% (мебельное производство, столярно-строительные изделия, автостроение и др.).

В зависимости от требований, предъявляемых к качеству сухой древесины, пиломатериалы могут высушиваться режимами различной жесткости. Выбор в каждом конкретном случае режимов той или иной категории производится с учетом характера их воздействия на свойства древесины [27, с. 13--15]. Принимаем режим сушки 10-Н.

Размещено на Allbest.ru

...