Проект цеха сушки пиломатериалов

Министерство образования Российской Федерации

Сибирский государственный технологический университет

Факультет Механической технологии древесины

Кафедра Теплотехники

ПРОЕКТ ЦЕХА СУШКИ ПИЛОМАТЕРИАЛОВ

Курсовой проект

(КП.ТТ.000000.095.ПЗ)

Руководитель:

________________Ермолина Т.В.

                 ^{(подпись)}

___________________________

                ^{(оценка, дата)}   

Разработал:

студент группы 44-1

________________ Иванов И. А.

                      ^{(подпись)}

 

СОДЕРЖАНИЕ

Введение                                                                                                                                        4

1.1 Назначение и область применения                                                                                       5

1.2 Принцип действия                                                                                                                  5

1.3 Устройство и принцип действия                                                                                           5

1.4 Техническая характеристика                                                                                                  6

2 Технологический расчёт камер и цеха                                                                                     8

  2.1 Пересчет объёма фактического пиломатериала в объём условного материала             8

  2.2 Определение производительности камер в условном материале                                               12

  2.3 Определение необходимого количества камер                                                                 13

3 Тепловой расчёт камеры                                                                                                            14

  3.1 Выбор расчётного материала                                                                                               14

  3.2 Определение массы испаряемой влаги                                                                               14

  3.3 Выбор режима сушки                                                                                                           15

  3.4 Определение параметров агента сушки на входе в штабель                                            15

  3.5 Определение объёма и массы циркулирующего агента сушки                                       16

  3.6 Определение объёма свежего и отработанного воздуха                                                   19

  3.7 Определение расхода тепла на сушку                                                                                 20

4 Аэродинамический расчёт камеры                                                                                          26

  4.1 Расчёт потребного напора вентилятора                                                                              26

  4.2 Выбор вентилятора                                                                                                               30

  4.3 Определение мощности и выбор электродвигателя                                                         31

Заключение                                                                                                                                    32

Список использованных источников                                                                                         33

Реферат

В данном курсовом проекте произведен технологический, тепловой и аэродинамические расчеты лесосушильной камеры "СПЛК-2".

Курсовой проект содержит расчётно-пояснительную записку из 40 страниц печатного текста, 8 таблиц, 1 рисунка, 7 литературных источников и графическая часть из 2 листов формата А1.         

 

ВВЕДЕНИЕ

            Сушка – обязательная часть технологического процесса выработки пиломатериалов. Непросушенные пиломатериалы не могут считаться готовой продукцией, подлежащей реализации, а технологический процесс их изготовления законченным. Влажные пиломатериалы подвержены грибковым заболеваниям и непригодны для дальнейшей механической обработки и производства из них готовых изделий.

            В настоящее время увеличение объёмов камерной сушки пиломатериалов происходит за счёт разработки, организации серийного производства и строительства новых лесосушильных камер, модернизации действующих устаревших конструкций и интенсификации работы камер, а также за счёт упорядочения технологической дисциплины в лесосушильных цехах и реализации мероприятий по улучшению качества сушки. Большое влияние на увеличение мощности камерной сушки пиломатериалов оказывает строительство новых камер непрерывного действия как отечественных так и импортных.

            Современные лесосушильные камеры – сложный комплекс оборудования, требующий квалифицированного обслуживания.

            Целью данной работы является выполнение технологического, теплового и аэродинамического расчётов лесосушильной камеры

1.1  Назначение и область применения

Камера СПЛК-2 предназначена для сушки пиломатериалов различных древесных пород и толщин в паровоздушной среде нормальными или форсированными режимами при температуре сушильного агента до 180⁰С.

Камера рекомендуется для деревообрабатывающих предприятий по производству мебели, лыж, музыкальных инструментов, паркета, столярных изделий, специальной тары. Она обеспечивает сушку пиломатериалов по I и II категориям качества.

На базе лесосушильной камеры СПЛК-2 рекомендуется разрабатывать проекты лесосушильных хозяйств и цехов мощностью 50 тыс. м³ условных пиломатериалов в год

1.2  Устройство камеры и её составных частей

Здание лесосушильной камеры выполнено из кирпича и железобетона. Камера по длине разделена металлической перегородкой на сушильное пространство и вентиляторное помещение.

В сушильном пространстве размещаются пиломатериалы, тепловое оборудование, направляющие экраны и оборотные блоки. Объем сушильного пространства рассчитан на загрузку двух штабелей, для загрузки и выгрузки которых уложены рельсовые пути.

В вентиляторном помещении размещаются вентиляторная установка и металлоконструкция для ее крепления, устройство для установки датчиков, приточно-вытяжные трубы, увлажнительные, паровые и конденсационные трубы. Для доступа в вентиляторное помещение в металлической перегородке устанавливаются две дверцы.

Для создания циркуляции сушильного агента в торцовой части камеры по ее оси на промежуточных валах устанавливается два осевых реверсивных вентилятора ЦАГИ серии У-12 №12,5. вентиляторы располагаются один над другим, приводятся в действие трехскоростным электродвигателем.

Агент сушки равномерно распределяется по длине штабелей благодаря циркуляционным каналам переменного сечения и направляющим экранам, установленным в начале этих каналов.

По длине камеры размещаются стационарные металлические и бетонные экраны и повторные шторки с устройством для управления ими.

Автоматическое регулирование процесса сушки основано на принципе регулирования температур и психрометрической разности приборами, серийно изготовляемыми отечественной промышленностью.

   Реверсирование вентиляторов происходит автоматически с помощью КЭП-12У.

1.3  Техническая характеристика

1. Габаритный размер штабеля, мм:

            длина * ширина* высота                                                                           6500*1800*2600

2. Количество штабелей, загружаемых

камеру, шт                                                                                                                          2

3. Вместимость камеры в условных

пиломатериалах, м³                                                                                                                                         27

4. Годовая производительность в условных

пиломатериалах, м³ :

нормальный                                                                                                         2600

форсированный                                                                                                   3450      

5. Побудитель циркуляции сушильного агента – осевой

реверсивный вентилятор, шт                                                                                           2                    

6. Скорость циркуляции агента сушки через штабель, м/с                                     1,5-3,0                                                               

7. Устанавливаемая мощность электродвигателя

привода ротора вентилятора, кВт                                                                                   10

                                                                                             

8. Тепловое оборудование двухметровые

калориферов из биметаллических труб   

9. Давление пара на вводе в камеру, МПа                                                                               0,4-0,5              

10. Удельные расход пара на 1м³ условных

пиломатериалов, кг/м³, при режиме:

            -нормальный                                                                                                           490

-форсированном                                                                                                     475

11. Внутренний объем камеры, м³                                                                                   126,5

12. Габаритные размеры камеры:

            длина*ширина*высота                                                                           9820*6380*3400         

                                  

2 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ КАМЕР И ЦЕХА

2.1 Пересчёт объёма фактического пиломатериала в объём условного материала

Объём высушенного или подлежащего сушке пиломатериала заданной спецификации пересчитывается в объём условного материала ,  по формуле:

,                                                                                                             (2.1)

где:      - объём высушенных или подлежащего сушке пиломатериала заданной

спецификации, ;

 - коэффициент пересчёта.

Принимается 2000, 4000, 3000м³- по заданной спецификации пиломатериалов.

Определение коэффициента пересчёта :

,                                                                                                           (2.2)

где:    - коэффициент продолжительности оборота камеры;

- коэффициент вместимости камеры.

2.1.1 Коэффициент вместимости камеры:

,                                                                                                                (2.3)

где:     - коэффициент объёмного заполнения штабеля условным материалом;

 - коэффициент объёмного заполнения штабеля фактическим материалом;

Коэффициенты  иопределяются по формуле:

,                                                                                      (2.4)

где:    - коэффициент заполнения штабеля по высоте;

- коэффициент заполнения штабеля по ширине;

- коэффициент заполнения штабеля по длине.

Принимается:           = 0,9 – таблица 1.1[1] для обрезного пиломатериала, уложенного без шпаций;

=1,0 – при кладки в штабель материала одинаковой длинны.

=0,85 – с.8[1] – для условного материала.

Все расчёты по определению коэффициентов  и сведены в таблице 2.1.

Определение коэффициента заполнения штабеля по высоте:

,                                                                                                           (2.5)

где:    S - номинальная толщина высушиваемого материала, мм;

S_пр - толщина прокладок, мм;

Принимается  25; 40; 50мм – по заданной спецификации пиломатериалов;

 =25 мм – с.9[1] – для условного материала;

 =25 мм – с.7 [1] – для штабеля высотой 4,5 м.

Определение объёмной усушки , %:

,                                                                                                (2.6)

где:     - коэффициент объёмной усушки;

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

            - конечная влажность высушенных пиломатериалов, %.

Принимается:- таблица 1.2[1] для ели;

- таблица 1.2[1] для сосна;

- таблица 1.2[1] для пихта;

- таблица 1.2[1] для сосны;

=20 % - с.8[1] для пиломатериалов внутрисоюзного потребления;

=10 % - c.8[3] для второй категории качества сушки пиломатериалов

=12 % - 6[1] для условного материала.

Таблица 2.1 – Определение коэффициентов объёмного заполнения штабеля фактическими

пиломатериалами и условным материалом

Порода, вид и размеры пиломатериалов, мм					, %	,%	,%	,
1.Ель, обр. пиломат.	0,5	0,9	1,0	0,43	20	8	5,16	0,427	1,07
2. Сосна, обр. пиломат.	0,62	0,9	1,0	0,44	20	8	5,28	0,528	0,87
3. Пихта, обр. пиломатер.	0,67	0,9	1,0	0,39	20	8	4,68	0,575	0,79
4. Сосна, обр. пиломат. (усл. матер.)	0,62	0,9	0,85	0,44	20	12	3,52	0,457	-

2.1.2 Определение коэффициента продолжительности оборота камеры :

,                                                                                                   (2.7)

где:     - продолжительность оборота камеры при сушке фактического материала данного размера и породы, суток;

- продолжительность оборота камеры при сушке условного материала, суток;

Продолжительность одного оборота камеры при сушке фактического  или условного  материала, суток, для камер периодического действия:

,                                                                                          (2.8)

,                                                                                          (2.9)

где:     - продолжительность сушки фактического или условного материала, суток.

Определение продолжительности сушки пиломатериалов (в часах), включая начальный прогрев и влаготеплообработку в воздушной камере с реверсивной циркуляцией при низкотемпературном процессе , ч:

,                                                                    (2.10)

где;   - исходная продолжительность собственно сушки сосновых пиломатериалов заданной породы, толщины S₁ и ширины S₂ нормальными режимами в камерах с принудительной реверсивной циркуляцией средней интенсивности от начальной влажности 60 % до конечной влажности 12 %

- коэффициент, учитывающий категорию применяемого режима сушки;

- коэффициент, учитывающий характер и интенсивность циркуляции;

- коэффициент, учитывающий категорию качества сушки и характеризующий среднюю длительность влаготеплообработок;

- коэффициент, учитывающий начальную и конечную влажность древесины;

- коэффициент, учитывающий влияние длины заготовок на продолжительность процесса;

Принимается:

=55 ч – таблица 1.4[1] для нормального режима при сушке пиломатериала

толщиной 25 мм и шириной 250 мм;

=88 ч – таблица 1.4[1] для нормального режима при сушке пиломатериала толщиной 40 мм и шириной 250 мм;

=108 ч – таблица 1.4[1] для нормального режима при сушке пиломатериала толщиной 50 мм и шириной 280 мм;

=88 ч – таблица 1.4[1] для нормального режима при сушке пиломатериала толщиной 40 мм шириной 150 мм;

===1,0 с.11[1] для нормального режима;

=0,71– таблица 1.5[1] для ели;

=0,78– таблица 1.5[1] для  сосна;

=0,81– таблица 1.5[1] для пихта;

=0,78 – таблица 1.5[1] для условного материала;

===1,15 – с.11[1] для пиломатериалов второй категории качества.

1,29; 1,29; 1,29; 1 – таблица 1.6[1];

1 – с.11[1]

Результаты по определению продолжительности сушки сведены в таблицу 2.2.

Таблица 2.2 – Определение продолжительности сушки пиломатериалов

Порода, сечение пиломате риалов, мм	Категория режима	Категория качества сушки	Влажность		Исходная продолжительность сушки τисх	Коэффициенты					, ч	,, сут.
			,%	,%
1. Ель, обр	Н	II	80	10	55	1,0	0,71	1,15	1,29	1,0	57,9	2,5	0,8
2. Сосна, обр.	Н	II	80	10	88	1,0	0,78	1,15	1,29	1,0	101,8	4,4	1,42
3. Пихта., обр.	Н	II	80	10	108	1,0	0,81	1,15	1,29	1,0	129,7	5,5	1,8
4. Сосна, обр. (усл.матер.)	М	II	60	12	88	1,0	0,78	1,05	1	1,0	72,1	3,1	-

Таблица 2.3 – Пересчёт объёма фактических пиломатериалов в объём условного материала

Порода, вид и сечение пиломатериалов, мм	Заданный объём сушки Ф,	Коэффициент вместимости камеры	Коэффициент оборота камеры	Коэффициент пересчёта	Объём в условном материале ,
1. Ель, обр	2000	1,07	0,8	0,856	1712
2. Сосна, обр.	4000	0,87	1,42	1,235	4940
3. Пихта., обр.	3000	0,79	1,8	1,422	4266
Итого	9000				10918

Общий объём условного материала , :

=У₁+У₂+У₃,                                                                                                       (2.11)

Результаты пересчёта объёма фактических пиломатериалов в объём условного материала сведены в таблицу 2.3.

2.2 Определение производительности камер в условном материале

Годовая производительность камеры в условном материале , , определяется по формуле:

,                                                                                                    (2.12)

где:   - габаритный объём всех штабелей в камере, ;

335 – время работы камеры в году, суток;

Габаритный объём штабелей , , определяется по формуле:

,                                                                                                      (2.13)

где:   n_шт – число штабелей в камере;

l, b, h – соответственно габаритная длина, ширина и высота штабеля, м.

Принимается:         n_шт=2;  l=6,5 м;  b=1,8 м;  h=2,6 м – для камеры “СПЛК-2”

 

2.3 Определение необходимого количества камер

Необходимое количество камер , определяется по формуле:

,                                                                                                              (2.14)

где:      - общий объем условного материала, подсчитан по формуле (2.11);

 - годовая производительность камеры в условном материале.

Принимается 4 сушильных камеры.

2.4 Определение производственной мощности лесосушильного цеха

Производственная мощность лесосушильного цеха , , определяется по формуле:

,                                                                                                     (2.15)

 

3 ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ КАМЕРЫ

3.1 Выбор расчётного материала

За расчётный материал принимаются еловые обрезные доски толщиной 25 мм, шириной 250 мм, начальной влажностью 80 %, конечной 10 %.

3.2 Определение массы испаряемой влаги

3.2.1 Масса влаги, испаряемой из 1  пиломатериалов , :

,                                                                                                  (3.1)

где:   - базисная плотность расчётного материала, ;

Принимается =360  - таблица 1.2[1] – для ели;

.

3.2.2 Масса влаги, испаряемой за время одного оборота камеры , :

,                                                                                                     (3.2)

где:   Е – вместимость камеры, ;

Определение вместимости камеры Е, :

,                                                                                                              (3.3)

где:   Г – габаритный объём всех штабелей в камере, ;

- коэффициент объёмного заполнения штабеля расчётным материалом.

Принимается:         Г=60,84  - формула 2.13;

=0,427 – таблица 2.1.

3.2.3 Масса влаги, испаряемой из камеры в секунду , :

,                                                                                                    (3.4)

где:   - продолжительность собственно сушки, ч;

Определение продолжительности собственно сушки ,ч:

,                                                                                (3.5)

где:   - продолжительность сушки расчётного пиломатериала, ч;

- продолжительность начального прогрева материала, ч;

Принимается =57,9ч – таблица 2.2;

  - с.27[1]

ч

3.2.4 Расчётная масса испаряемой влаги , :

,                                                                                                             (3.6)

где:     k – коэффициент неравномерности скорости сушки.

Принимается: k=1,3 – с.28[1] для камер периодического действия, при W<12%

3.3 Выбор режима сушки

Для еловых досок толщиной 25 мм с второй категорией качества из таблица 3.1[3] выбирается нормальный режим сушки 2-Н (ГОСТ 19773-84).

3.4 Определение параметров агента сушки на входе в штабель

По выбранному режиму 2-Н из таблицы 16[3] принимается расчётная температура на входе в штабель , относительная влажность воздуха на входе в штабель , психрометрическая разность .

3.4.1 Определение влагосодержания на входе в штабель, г/кг;

,                                                                                                  (3.7)

где:     p_п1 – парциальное давление водяного пара, Па;

            p_а – атмосферное давление воздуха (p_а=1 бар =10⁵ Па).

Так как

 

φ₁= p_п1: p_н1, то p_п1=φ₁ p_н1 Па,                                                                                              (3.8)

где:     φ₁ – относительная влажность воздуха расчетной ступени режима;

p_н1 – давление насыщения водяного пара при расчетной температуре режима, берется из табл. 2.2.

p_п1=0,59*53803=31744Па;

 г/кг.

3.4.2 Определение теплосодержания на входе в штабель, кДж/кг;

,                                                                         (3.9)

 кДж/кг.

3.4.3 Определение плотности воздуха на входе в штабель, кг/м³;

,                                                                                        (3.10)

где:     Т₁ – Термодинамическая температура, К;

Определение термодинамической температуры, К;

                                                                                                             (3.11)

где:     t₁ - расчётная температура на входе в штабель;

Принимается: t₁=84 - из таблицы 16[3];

 К;

 кг/м³.

3.4.4 Определение приведенного удельного объема на входе в штабель, м³/кг сух. возд.;

,                                                                               (3.12)

м³/кг

 

3.5 Определение объёма и массы циркулирующего агента сушки

3.5.1 Объём циркулирующего агента сушки , , определяется по формуле:

,                                                                                                  (3.13)

где:   - живое сечение штабеля, .

Определение живого сечения штабеля ,:

,                                                                                        (3.14)

где:   п – количество штабелей в плоскости перпендикулярной входу циркулирующего агента

сушки.

Принимается: п=1 – по спецификации для камеры “СПЛК-2”.

3.5.2 Масса циркулирующего агента сушки на 1 кг испаряемой влаги , кг/кг:

,                                                                                                    (3.15)

 кг/кг

3.5.3 Определение параметров воздуха на выходе из штабеля

3.5.3.1 Определение влагосодержания на выходе из штабеля, г/кг

,                                                                                                        (3.16)

где:     m_ц - масса циркулирующего агента сушки на 1 кг испаряемой влаги, кг/кг;

            d₁ - влагосодержания на входе в штабель, г/кг.

            Принимается: m_ц =247,6 – формула (3.15)

                                    d₁ =289,2 - формула 3.7

г/кг

3.5.3.2 Определение расчётной температуры на выходе из штабеля;

,                                                                                                          (3.17)

 

где:   I₂ – теплосодержание на выходе из штабеля, кДж/кг;

            d₂ – влагосодержание на выходе из штабеля, г/кг

Принимается: I₂=I₁=851 кДж/кг;

d₂ – по формуле (3.16)

3.5.3.3 Определение теплосодержания на выходе из штабеля, кДж/кг;

,                                                                        (3.18)

 кДж/кг.

3.5.3.4 Определение плотности воздуха на выходе из штабеля, кг/м³;

,                                                                                        (3.19)

где:     Т₂ – Термодинамическая температура, К;

Определение термодинамической температуры, К;

                                                                                                            (3.20)

где:     t₂ - расчётная температура на выходе из штабеля;

Принимается: t₂=80,6 – по формуле (3.17);

 К;

 кг/м³.

3.5.3.5 Определение приведенного удельного объема на выходе из штабеля, м³/кг сух. возд.;

,                                                                               (3.21)

м³/кг

3.5.4 Уточнение объёма и массы циркулирующего агента сушки

Уточнённая масса циркулирующего агента сушки на 1 кг испаряемой влаги , кг/кг:

,                                                                                                                      (3.22)

 кг/кг

Уточнённый объём циркулирующего агента сушки , :

,                                                                                                     (3.23)

Уточнённая масса циркулирующего агента сушки , :

,                                                                                                           (3.24)

Уточнение скорости агента сушки, м/с;

,                                                                                                       (3.25)

 м/с

3.6 Определение объёма свежего и отработанного воздуха

3.6.1 Масса свежего и отработанного воздуха на 1 кг испаряемой влаги , кг/кг:

,                                                                                                          (3.26)

где:   - влагосодержание свежего воздуха, г/кг.

Принимается  =10 г/кг – с.35[1] при поступлении воздуха из цеха.

 кг/кг

3.6.2 Объём свежего (приточного) воздуха, поступающего в камеру , :

,                                                                                                  (3.27)

где:   - приведённый удельный объём свежего воздуха, .

Принимается  =0,87  - с.35[1].

 

3.6.3 Объём отработанного воздуха (выбрасываемого из камеры) , :

,                                                                                               (3.28)

3.6.4 Расчёт приточно-вытяжных каналов камеры

Площадь поперечного сечения приточного канала , :

,                                                                                                            (3.29)

где:   - скорость движения свежего воздуха агента сушки в каналах, м/с.

Принимается  =4 м/с – с.36[1].

Площадь поперечного сечения вытяжного канала ,:

,                                                                                                            (3.30)

Принять площадь поперечного сечения проточного канала  (в сечении квадрат, со сторонами 0,19 м, и площадь поперечного сечения вытяжного канала  (в сечении квадрат, со сторонами 0,25 м))

3.7 Определение расхода тепла на сушку

3.7.1 Расход тепла на начальный прогрев 1  древесины

1)   Для зимних условий ,:

,                                      (3.31)

где:     - плотность древесины расчётного материала при заданной начальной влажности,;

- содержание незамёрзшей связанной (гигроскопической) влаги, %;

- скрытая теплота плавления льда;

- средняя удельная теплоёмкость соответственно при отрицательной, положительной температуре, ;

- начальная расчётная температура для зимних условий, ;

- температура древесины при её прогреве, .

Принимается  = 630 -  рисунок 12[5] для = 360  и %;

    =84 - таблица 2.4[1] для камеры периодического действия;

    = -39 - таблица 2.5[1] для Томска;

    =14 % - рисунок 2.3[1] для =-39 ;

    =335 - с.37[1];

    =2,09 - рисунок 13[5] для и %;

    =3,5 - рисунок 13[5] для и %.

2) Для среднегодовых условий ,:

,                                                                                    (3.32)

где:   - среднегодовая температура древесины, .

Принимается  =3,5 - рисунок 13[5] для и %;

   =-0,8 - таблица 2.5[1] для Томска.

3.7.2 Удельный расход тепла при начальном прогреве на1 кг испаряемой влаги , :

,                                                                                                            (3.33)

3.7.3 Общий расход тепла на камеру при начальном прогреве , кВт:

,                                                                                                      (3.34)

где:   - продолжительность прогрева, ч;

            Принимается  ,ч – с.39[1]

 кВт

 кВт

3.7.4 Определение расхода тепла на испарение влаги

Удельный расход тепла на испарение влаги в лесосушильных камерах с многократной циркуляцией при сушке воздухом , :

,                                                                                   (3.35)

где:   - теплосодержание свежего воздуха, ;

- влагосодержание свежего воздуха, г/кг;

- удельная теплоёмкость воды, ;

Принимается  =4,19 - с.40[1];

=46 , =10 г/кг – с.40[1] при поступлении воздуха из цеха.

Общий расход тепла на испарение влаги , :

,                                                                                                       (3.36)

3.7.5 Потери тепла через ограждения камеры

Суммарные теплопотери через ограждения камеры , :

,                                                             (3.37)

где:   - теплопотери через наружную боковую стену, ;

- теплопотери через торцовую стену на входе или на выходе из камеры, ;

- теплопотери через перекрытие, ;

- теплопотери через пол, ;

- теплопотери через дверь на входе или на выходе из камеры, .

Теплопотери через ограждения камеры в единицу времени , :

,                                                                                         (3.38)

где:   - площадь ограждения, ;

- коэффициент теплопередачи ограждения, ;

- температура среды в камере, ;

- расчётная температура наружного воздуха, .

Таблица 3.1 – Расчёт поверхности ограждений камеры

Наименование ограждений	Формула	Площадь, м2
1. Наружная боковая стена		33,98
2. Торцовая стена		22,07
3. Торцовая стена со стороны загрузки		8,27
4. Перекрытие		62,65
5. Пол		62,65
6. Дверь		13,8

Коэффициент теплопередачи для многослойных ограждений , :

,                                                     (3.39)

где:   - коэффициент теплоотдачи для внутренних поверхностей ограждений, ;

- коэффициент теплоотдачи для наружных поверхностей ограждений, ;

- толщина слоя ограждения, м;

- коэффициент теплопроводности, .

Принимается =25- с.42[1];

=9- с.42[1] для отапливаемого помещения;

=0,4м, =0,15м, =0,5м, =0,2м, , –с.43[1];

=0,0015м, =0,157 м –с.43[1];

=58- таблица 2.6[1] для строительной стали;

=0,07- таблица 2.6[1] для минеральной ваты;

=0,8- таблица 2.6[1] для минеральной ваты;

=0,4- таблица 2.6[1] для минеральной ваты;

=1,6- таблица 2.6[1] для минеральной ваты;

для стен:

для потолка:

для дверей:

Коэффициент теплопередачи пола , :

,                                                                                                              (3.40)

Температура среды в камере , °C:

,                                                                                                              (3.41)

°C

Таблица 3.2 – Расчёт потерь тепла через ограждения

Наименование ограждения	Fог, м2	kог, Вт/(м2×°С)	tc, °C	t0, °C		tc-t0, °C		Qог, кВт
				зимн	срг	зимн	срг	зим	Срг
1.Бок. стена	33,98	0,68	80,6	-39	-0,8	119,6	81,4	2,76	1,9
2.Торцовая стена	22,07	0,68						1,79	1,22
3. Боковая стена с воротами	8,27	0,68						0,67	0,46
4.Перекрытие	62,65	0,65						4,87	3,31
5. Пол	62,65	0,34						2,54	1,73
6. Дверь	13,8	0,41						0,68	0,46

кВт

 кВт

Суммарные теплопотери через ограждения камеры с учётом поправки , кВт:

,                                                                                                       (3.42)

кВт

кВт

Удельный расход тепла на потери через ограждения , :

,                                                                                                             (3.43)

кДж/кг

кДж/кг

3.7.6 Определение удельного расхода тепла на сушку , :

,                                                                                      (3.44)

где:   - коэффициент, учитывающий дополнительный расход тепла на начальный прогрев камер, транспортных средств, оборудования и др.

Принимается =1,2 – с.45[1].

 кДж/кг

 кДж/кг

3.7.7 Определение расхода тепла на 1 м³ расчётного материала , :

Производится для среднегодовых условий по формуле:

,                                                                                                (3.45)

3.8 Выбор типа и расчет поверхности нагрева калорифера

3.8.1 Выбор типа калорифера:

В качестве теплового оборудования применены биметаллические калориферы, состоящие из трех секций.

3.8.2 Тепловая мощность калорифера:

Тепловая мощность калорифера, то есть количество передаваемой им в единицу времени тепловой энергии в кВт, определяют расходом тепла на сушку в единицу времени для зимних условий:

,

где: с₂ – коэффициент неучтенного расхода тепла на сушку, с₂=1,2;

кВт.

3.8.2 Расчет поверхности нагрева калорифера, м²:

где:  k – коэффициент теплопередачи калорифера, Вт/(м²*⁰С);

t_т – температура теплоносителя, ⁰С;

t_с – температура нагреваемой среды, ⁰С;

с_з – коэффициент запаса, учитывающий загрязнение поверхности калорифера с_з=1,2

Температура среды в камере , °C:

,                                                                                                              (3.46)

°C

Для биметаллических труб k находим по табл. 2.11 (1) в зависимости от v_k.

Скорость агента сушки через калорифер определяем по формуле:

, м/с;                                                                                                   (3.47)

где F_{ж.сеч.к.}- площадь живого сечения калориферов,

 м²,                                                                                          (3.48)

где   k_f – коэффициент проекции труб на площадь, перпендикулярную потоку. При шаге размещения труб 74 мм k_f =0,466;

F_k – площадь живого сечения рециркуляционного канала, F_k =18,76м².

 

 м²;

 м/с;

Для определения k биметаллических калориферов находим по табл. 2.11 [1] в зависимости от v_k, т.е. k=21 .

м²;

Определяем требуемое количество биметаллических труб:

Площадь нагрева 1,4м биметаллической трубы диаметром 56 мм равна 2,6 м²;

шт.                                                                                     (3.49)

Ряды биметаллических калориферов компонуем таким образом, что бы получилось два ряда калориферов, располагающихся с противоположных сторон сушильной камеры. Таким образом получаем, что в каждом ряду по 36 калориферов высотой 2 метра. Из этих труб компонуем 3 секции по 12 труб в каждом. Размещаем их таким образом, чтобы общая длинна одного ряда составляла не менее 6,5 метров, т.е длине штабеля.

3.9 ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСХОДА ПАРА

3.9.1 Расход пара на 1 м³ расчетного материала (кг/м³)

                                                                                                                          (3.50)

где:     q_суш – суммарный удельный расход тепла на сушку для среднегодовых условий, кДж/кг;

            i_п – энтальпия сухого насыщенного пара при определенном давлении, кДж/кг;

            i_к – энтальпия кипящей воды при том же давлении, кДж/кг;

Ориентировочно при p=3-5 бар ∆i = 2100 кДж/кг;

                         кг/м³

3.9.2 Расход пара на камеру (кг/ч)

            Определяется для зимних и среднегодовых условий

            а) в период прогрева

                                                                                                       (3.51)

                         кг/ч

 кг/ч

            б) в период сушки

                                                                                                     (3.52)

 кг/ч

 кг/ч

где:     с₂ – коэффициент, учитывающий потери тепла паропроводами ≈ 1,25

3.9.3 Расход пара на сушильный цех (кг/ч)

            Максимальный расход пара в зимних условиях на сушильный цех, состоящий из камер:

                                                                                                  (3.53)

где:     n_кам.пр – число камер, в которых одновременно идет прогрев материала (принимается равным 1/6 от общего числа камер и не менее 1 при малом количестве камер)

            n_{кам.суш} – остальные камеры цеха, в которых идее процесс сушки;

  кг/ч      

           

3.9.4 Среднегодовой расход пара на сушку всего заданного объема пиломатериалов (кг/год)

                                                                                                                          (3.54)

где:   Ф – объем фактически высушенного или подлежащего сушки пиломатериала данного размера и породы, м³;

            с_{длит –} коэффициент, учитывающий увеличение расхода пара при сушке пиломатериалов, сохнущих медленнее расчетного материала;

            Средневзвешенная продолжительность сушки фактических пиломатериалов (ч);

                                                                                                              (3.55)

                         ч

где:    τ_n – продолжительность сушки фактических пиломатериалов отдельно по породам и сечениям, ч;

            Ф_n – годовой объем этих же пиломатериалов отдельно по породам и сечениям, м³;

τ_расч – продолжительность сушки расчетного материала, ч;

           

 кг/год

3.10 Определение диаметров паропроводов и конденсатопроводов

1. Диаметр главной паровой магистрали d_маг (м) в сушильном цехе:

                                                                                            (3.56)

            где:     ρ_п – плотность пара, кг/м³

                        v_п – скорость движения пара, для магистрали 50-80 м/с;

                        м

Принимаем диаметр паровой магистрали 100 мм.

1. Диаметр паропровода (отвода) к коллектору камеры (м):

                                                                                            (3.57)

            где:     Р_кам.пр – расход пара для зимних условий в период прогрева, кг/ч;

                        v_п – скорость движения пара 40-50 м/с;

                         м

Принимаем диаметр паропровода 75 мм

1. Диаметр паропровода к калориферу камеры (м)

                                                                                                          (3.58) 

            где:     Р_{кам.суш} – расход пара на сушку в зимний период, кг/ч;

                        v_п – скорость движения пара 25-40 м/с;

                         м

      Принимаем диаметр паропровода 50 мм

1. Диаметр паропровода к увлажнительным трубам (м)

                                                                                   (3.59)

                        кг/ч

                       

            где      Q_пр – общий расход тепла на прогрев материала в зимних условиях, кВт

                        v_п – скорость движения пара 25-40 м/с;

                        м

            Принимаем диаметр паропровода 75 мм

1. Диаметр конденсационного трубопровода от калорифера камеры

                                                                                      (3.60)

            где:     ρ_к – плотность конденсата, кг/м³

                        v_к – скорость конденсата 0,5-1 м/с;

                        м

            Принимаем диаметр трубопровода 15 мм

1. Диаметр конденсационной магистрали (м)

                                                                                     (3.61)

            где:     n_кам – количество камер в цехи;

                        v_к – скорость конденсата 1-1,5 м/с;

                        м

            Принимаем диаметр трубопровода 20 мм

2.11 Выбор конденсатоотводчиков

           

            Выбор их производится по коэффициенту пропускной способности k_v (кг/ч)

                                                                                                                                 (3.62)

            где:     ρ_к – плотность конденсата, кг/м³

                        Р_{кам.суш} – расход пара на сушку в зимний период, кг/ч;

                        ∆р – перепад давления в конденсатоотводчике, бар;

                        Сr – коэффициент, учитывающий снижение пропускной способности конденсатоотводчика при удалении горячего конденсата по сравнению с холодным;

            Перепад давления в конденсатоотводчике

                                                                                                                                    (3.63)

            где:     р₁ – абсолютное давление пароводяной смеси перед конденсатоотводчиком, бар

                        р₂ – абсолютное давление конденсата после конденсатоотводчика, бар ( 1-2 бар)

бар

 кг/ч

Выбирается два конденсатоотводчика 45ч15нж с условным проходом d_у=20мм, k_v=1000 кг/ч, L=100 мм, Н_max=335 мм, D_о=140 мм, М=17,3 кг.
4 АЭРОДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ КАМЕРЫ

4.1 Расчёт потребного напора вентилятора

4.1.1 Составление аэродинамической схемы камеры

 

Рисунок 4 – Схема к аэродинамическому расчёту камеры типа “СПЛК-2”

Таблица 4.1 – Участки циркуляции воздуха в сборно-металлической камере периодического

            действия типа “СПЛКА-2”

Номера участков	Наименования участков
1 2, 15 3, 14 4, 13 5, 12 6, 9 7, 10 8, 11	Вентилятор Боковой циркуляционный канал Поворот под углом 1200 Боковой канал Биметаллические калориферы Вход в штабель Штабель Выход из штабеля

4.1.2 Определение скорости циркуляции агента на каждом участке , м/с:

,                                                                                                                   (4.1)

где:   - площадь поперечного сечения канала в плоскости, перпендикулярной потоку агента сушки на соответствующем участке, .

Определение площади поперечного сечения канала в плоскости, перпендикулярной потоку агента сушки на соответствующем участке, :

Участок 1:Вентилятор

                        

где:   - диаметр ротора вентилятора

 

Участок 2, 15 Боковой циркуляционный канал

,                                                                                         

где:   - ширина циркуляционного канала, м. Принимается  =1,75 м.

L – внутренний размер камеры по высоте, м. Принимается L₁=3,2 м.

Участок 3,14: Поворот на 120 ⁰

Примем сечение канала на участке до поворота агента сушки, т.е равным

                                                                                

Участок 4, 13: Боковой канал:

,                                                                                             

где b –ширина канала равная 0,5 м

L – длинна канала равная 7м

Участок 5,12: Биметаллический калорифер

 м²;                                                   

Участок 6, 9: Вход в штабель

,               

                                              

Участок 7, 10: Штабели

                                                                           

Участок 8, 11: Выход из штабеля

                                                                                                 

Все расчёты по определению скорости циркуляции агента сушки сведены в таблицу 4.2.

 

Таблица 4.2 – Скорость циркуляции агента сушки на каждом участке

Номера  участков	1	2, 15 3,14	4,13	5,12	6,9 7,10 8,11
fi, м2 υi, м/с	2,45 6,9	5,6 3,0	3,5 4,8	10 1,7	8,45 2,0

4.1.3 Определение сопротивлений движению агента сушки на каждом участке , Па:

 

Участок 1.Вентилятор

,                                                                                                   

 Па

где:   - коэффициент местного сопротивления.

Принимается =0,8;

Участок 2, 15. Боковой циркуляционный канал

                                                                                         

    Па

где:   u- периметр канала.

          - коэффициент трения, принимаем =0,03;

          l – длина участка.

                      

Участок 3, 14  Поворот под углом 120⁰

                                                                                 

 Па

где:   - коэффициент для поворота 120^о

Принимается =0,55 – таблица 3.7[1]

Участок 4, 13 Боковой канал

                                                                                           

 Па

где:   u- периметр канала.

          - коэффициент трения, принимаем =0,03;

          l – длина участка.

Участок 5, 12 Биметаллический калорифер

По справочным данным находим сопротивление одного ряда биметаллических труб с шагом 74 мм при v=1,7м/с равно , число рядов 1        

         

Па                                                                                                                                                     

Участок 6,9 Вход в штабель

,                                                                              

 Па

где:   - коэффициент внезапного сужения потока .

Принимается =0,18 – таблица 3.8[1]

Участок 7,10 Штабель

,                                                                                         

 Па

где:   - коэффициент сопротивления штабеля.

Принимается =20 – таблица 3.10[1] при толщине досок 40 мм.

                                                                                   

Участок 8,11 Выход из штабеля

,                                                                            

Па

Принимается  =0,25-коэффициент для внезапного расширения потока.                                 

Все расчёты по определению сопротивлений сведены в таблицу 4.3.

Таблица 4.3 – Подсчёт сопротивлений

№ Учас тков	Наименования участков	ρ, кг/м3	υi, м/с	, Па		Сопротивление участков , Па
1	Вентилятор	0,87	6,9	0,8	-	16,56
2	Боковой циркуляционный канал		3,0	0,03	0,042	0,166
3	Поворот под углом 1200		3,0	0,55	-	4,3
4	Боковой канал		4,8	0,03	0,225	9,02
5	Биметаллические калориферы		1,7	-		4,2
6	Вход в штабель		2,0	0,18	-	0,63
7	Штабель		2,0	2,0	-	34,8
8	Выход из штабеля		2,0	0,87	-	0,87
9	Вход в штабель		2,0	0,18	-	0,63
10	Штабель		2,0	2,0	-	34,8
11	Выход из штабеля		2,0	0,87	-	0,87
12	Биметаллические калориферы		1,7	-	-	4,2
13	Боковой канал		4,8	0,03	0,225	9,02
14	Поворот под углом 1200		3,0	0,55	-	4,3
15	Боковой циркуляционный канал		3,0	0,03	0,042	0,166
						124,5

4.1.4 Определение потребного напора вентилятора , Па:

,                                                                                                     (4.2)

 Па

4.2 Выбор вентилятора

4.2.1 Определение производительности вентилятора , :

,                                                                                                                   (4.3)

4.2.2 Определение характерного (приведённого) напора вентилятора , Па:

,                                                                                                         (4.4)

 Па

Определяем безразмерную производительность и безразмерный напор:

  Выбран вентилятор осевой, реверсивный тип У-12, КПД=0,3

4.3 Определение мощности и выбор электродвигателя

4.3.1 Мощность на валу ротора вентиляторакВт:

,                                                                                               (4.5)

 кВт,

где:     - полное давление вентилятора,

             -производительность вентилятора,

            - КПД вентилятора.

4.3.2 Мощность потребляемая из сети, при КПД электродвигателя =0,87:

,                                                                                                       (4.6)

4.3.3   По расчётной мощности  электродвигателякВт и частоте вращения ротора

 из таблицы 3.17[1] выбирается  асинхронный электродвигатель типа

4А160М8/6/4У3 с максимальной мощностью кВт и частотой вращения ротора  .

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данном курсовом проекте был произведен расчет лесосушильной камеры “СПЛК-2”.  Тип вентилятора- ЦАГИ серии У12№12,5. Определена мощность и выбран тип электродвигателя 4А160М8/6/4У3 – с максимальной мощностью 6,3 кВт.

При планировке сушильных цехов на базе камер СПЛК-2 применять схему сушильного отделения с четырьмя камерами СПЛК-2. Такая схема расположения технологического оборудования предполагает блокировку сушильного отделения с деревообрабатывающим цехом. Следует отметить, что подача штабелей сырых пиломатериалов к лифту для набора сушильных штабелей осуществляется с помощью траверсной тележки, закатка и выкатка штабелей из сушильных камер также производится с помощью трособлочной системы траверсной тележки.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ.

1.   Акишенков С.И. Проектирование лесосушильных камер и цехов: Учебное пособие по курсовому и дипломному проектированию для студентов спец. 26.02, 17.04. – Л.: ЛТА, 1992. – 87 с.

2.   Шубин Г.С. Проектирование установок для гидротермической обработки древесины. – М.: Лесн. пром-сть, 1983. – 272 с.

3.   Руководящие технические материалы по технологии камерной сушки древесины. – Архангельск: Изд-во ЦНИИМОД, 1985. – 142 с.

4.   Богданов Е.С. Сушка пиломатериалов. – М.: Лесн. пром-сть, 1988. – 248 с.

5.   Серговский П.С., Расев А.И. Гидротермическая обработка и консервирование древесины. – М.: Лесн. пром-сть, 1987. – 360 с.

6.   СТП СибГТУ 17-98. Единая система конструкторской документации. Требования к оформлению текстовых документов.

7.   Сергеев В.В. ”Аэродинамические лесосушильные камеры”. М.,Лесн. пром-сть, 1981, 72 с.

Индивидуальное задание

Индуктивная сушка

Основана на передаче теплоты материалу от ферромагнитных элементов, уложенных в штабеля между рядами досок. Штабель вместе с этими элементами находится в переменном электромагнитном поле промышленной частоты, образованном соленойдом, смонтированном внутри сушильной камеры. Стальные элементы нагреваются в электромагнитном поле, передавая теплоту древесине и воздуху. При этом происходит комбинированная передача теплоты материалу: кондуктивным путем от контакта нагретых сеток с древесиной и конвекцией от циркулирующего воздуха, нагреваемого также сетками.

Хотя при этом способе и достигается некоторая интенсификация сушки, распространения он не получил из-за следующих основных недостатков: высокой себестоимости сушки по сравнению с обычной камерной; неудовлетворительное качество сушки. Электромагнитные камеры по результатам межведомственных испытаний не рекомендованы для применения на лесопильных и деревообрабатывающих предприятиях.