Разработка лесосушильного цеха на базе сушильных камер ВК-4

Разработка лесосушильного цеха на базе сушильных камер ВК-4

Содержание

Реферат

Введение

Устройство и принцип действия оборудования

.1 Устройство и принцип действия сушильной камеры ВК-4

.2 Устройство и принцип действия вспомогательного оборудовани

Выбор и обоснования режимов сушки и влаготеплообработки

.1 Выбор режимов сушки

.2 Выбор режимов начального прогрева и влаготеплообработки

Технологический расчёт

.1 Расчёт продолжительности цикла сушки

.2 Расчёт количества сушильных камер

.3 Разработка плана сушильного цеха

Тепловой расчёт

.1 Определение массы испаряемой влаги

.2 Определение параметров агента сушки

.3 Определение расходов теплоты на сушку

.3.1 Расход теплоты на начальный прогрев

4.3.2 Тепловые потери через ограждения

.3.3 Суммарный расход теплоты

.4 Определение расхода теплоносителя

Разработка технологического процесса

.1 План сушильного цеха

.2 Организация технологического процесса

.3 Контроль технологического процесса

Заключение

Список используемой литературы

Реферат

Курсовой проект состоит из пояснительной записки и 1 листа графического материала (А1).Пояснительная записка включает страниц 56, таблиц 13, рисунков 3, источников информации 9.

ПИЛОМАТЕРИАЛ, СУШКА, АГЕНТ СУШКИ, ТЕПЛОНОСИТЕЛЬ, СУШИЛЬНАЯ КАМЕРА, РЕЖИМ, КАЛЕНДАРЬ, ТЕХНОЛОГИЯ, ПЛАН ЦЕХА.

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

Изучено и описано устройство сушильной камеры ВК-4. Описано вспомогательное оборудование, даны их технические характеристики. Обоснованы и выбраны режимы сушки, начального прогрева, и влаготелообработок пиломатериалов из древесин: берёзы, ели и сосны. Выполнен технологический расчет. Установлено, что для выполнения программы необходимо 5 камер. Произведен выбор вспомогательного оборудования. На основании теплового расчета определена потребность сушильного цеха в паре. Для установки в камерах приняты калориферы пластинчатых и ребристых труб. Разработан план цеха и технологического процесса сушки пиломатериалов. Приведена методика контроля технологического процесса.

Введение

сушильный камера влаготеплообработка древесина

Сушка - это процесс удаления влаги из древесины путём испарения.

Физическая сущность процесса сушки заключается в том, что нагретый воздух направляется к сырому материалу при соприкосновении с которым он отдает свое тепло а сам охлаждается. Влага в древесине за счет восприятия тепла превращается в парообразное состояние.

Цель сушки: превращение древесины из природного сырья в промышленный материал, с конкретными улучшенными биологическими и физико-механическими свойствами.

Задачи процесса:

. Придание древесине биологической стойкости.

. Увеличение прочности древесины (сухая древесина лучше выдерживает механическую нагрузку).

. Превращение природного материала в промышленный материал с одновременным улучшением качества высушиваемого материала в минимальные сроки.

Основные технологические цели, которые преследует сушка при высушивании древесного материала:

.Уменьшение формоизменяемости и коробления материала.

.Уменьшение веса древесины в 1,5 - 2 раза.

.Предохранение древесины от поражений насекомыми, гнилью и грибами и прочими дереворазрушающими организмами.

.Увеличение срока службы древесины.

.Улучшение выполнения последующих технологических операций.

Для сушки пиломатериалов существуют следующие способы сушки древесины:

.Конвективная газопаровая.

.Конвективная атмосферная.

Газообразными агентами сушки могут быть:

атмосферный воздух;

топочные газы;

водяной пар.

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.

1. Устройство и принцип действия оборудования

.1 Устройство и принцип действия сушильной камеры

Камера ВК-4, представлена рисунке 1, 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.[1]

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.

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.

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 околоштабельных 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 .

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.

Таблица 1 - Характеристика сушильной камеры ВК-4

1.2 Устройство и принцип действия вспомогательного оборудования

Траверсная тележка (рисунок 2) 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.

Техническую характеристику траверсной тележки ЭТ-6,5-15 представим в таблице 2.

Таблица 2 Техническая характеристика траверсной тележки ЭТ-6.5-15

Рисунок 2-Траверсная тележкаЭТ-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.

Схема лифта Л-6,5-15 представлена на рисунке 3

Техническая характеристика лифта Л-6,5-15 представлена в таблице 3.

Таблица 3 Техническая характеристика лифта Л-6,5-15

Рисунке 3-Схема лифта Л-6,5-15

2. Выбор и обоснование режимов сушки и влаготеплообработки

2.1 Выбор режимов сушки

В зависимости от требований, предъявляемых к качеству высушенной древесины, пиломатериалы могут высушиваться режимами различных категорий по температурному уровню: мягкими (М), нормальными (Н), форсированными (Ф) и высокотемпературными (ВТ). Режимы М, Н, Ф относятся к режимам низкотемпературного процесса[3].

В зависимости от назначения пиломатериалов (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 влажности 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 форсированный 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 1 (для сосны, ели, пихты, кедра), по таблице 2 (для лиственных пород). Номер режимов сушки пиломатериалов хвойных пород устанавливается в зависимости от их толщины, а для лиственных пород по таблице 4 в зависимости от породы, толщины и назначения пиломатериалов.

Выбранные режимы сушки представлены в таблице 4.

Таблица 4 - Режимы сушки

2.2 Выбор начального прогрева и влаготеплообработки

Начальный прогрев проводится для интенсивного прогрева древесины перед сушкой в камере создаётся высокая степень насыщенности среды при повышенной, по сравнению с первой ступенью режима сушки, температуре.

Температуру среды при прогреве пиломатериалов мягких хвойных пород поддерживают в зависимости от толщины и категории режима сушки. При прогреве пиломатериалов других пород устанавливают температуру среды выше, чем на первой ступени режима сушки: для лиственницы и твёрдых лиственных пород - на 5 ^оС, а для мягких лиственных пород - на 8 ^оС, но в обоих случаях температура не должна быть выше 100 ^оС.

Психрометрическую разность при начальном прогреве поддерживают на уровне 0,5 - 1,5 ^оС. Во время прогрева в камеру подаю пар через увлажнительные трубы при включенных калориферах, работающих вентиляторах и закрытых приточно-вытяжных каналах. На прогрев древесины расходуется много пара, поэтому проводить начальный прогрев одновременно во многих камерах сушильного блока не рекомендуется. Ориентировочно длительность начального прогрева определяю из расчета 1 час на каждый сантиметр толщины материала.

Промежуточная влаготеплообработка непроводится.

Конечная влаготеплообработка проводится с целью снятия остаточных внутренних напряжений. Конечной влаготеплообработке подвергают пиломатериалы, высушиваемые по 2 категории качества. Во время обработки температуру среды поддерживают на 8 ^оС выше, чем температура на последней ступени режима, но не выше 100 ^оС. Психометрическая разность устанавливается 0,5-1 ^оС. Продолжительность конечной влаготеплообработки принимается по таблице.

Температура начального прогрева для берёза определяется по формуле:

t _НП=t+5, ^оС

где t _НП - температура начального прогрева древесины;

t - температура первой ступени сушки (определена в таблице 4)

t _НП=75+5=80 ^оС

Температура конечной влаготеплообработки определяется по формуле:

t _КВТО=t+8, ^оС

где t _НП - температура конечной влаготеплообработки древесины;

t - температура третий ступени сушки.

t _КВТО=80+8=88^оС

Пара метры начального прогрева и влаготеплообработки представлены в таблице 5.

Таблица 5Начальный прогрев и влаготеплообработка

3. Технологический расчет

3.1 Расчет продолжительности цикла сушки

Расчёт продолжительности сушки в камерах периодического действия при низкотемпературном процессе.[3]

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

τ = τ_исх*А_р*А_ц*А_в*А_к*А_д, ч

гдеτ_исх - исходная 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;

А_р, А_ц, А_в, А_к, А_д - коэффициенты, учитывающие категорию режимов сушки А_р, интенсивность циркуляции А_ц, начальную и конечную влажности А_в, качество сушки А_к, длину материала А_д.

Значение Ад принимается для пиломатериалов равным 1.

а) рассчитывается продолжительность сушки для берёзы 40*150 мм.

τ_исх находится по таблице 9, находится пересечение толщины и ширины пиломатериалов,

τ_исх = 105(ч)

А_ц =0,83 (на пересечении с V_мат равной 2,0 м/с для камеры ВК-4 таблица 11)

А_р = 1 - для нормального режима сушки.

А_к = 1,05 - для 3 категории качества сушки

Определяется коэффициент Ав. В таблице 13 находим пересечение конечной и начальной влажности, А_в = 1,25

τ =105*1*0,83*1,05*1,25*1=114(ч)=4,75(суток)

б) рассчитывается продолжительность сушки для ели 40*180 мм.

τ_исх =88(ч)

А_ц= 0,78

А_р=1- для нормального режима сушки.

А_к=1,0,5 - для 3 категории качества.

Определяется коэффициент А_в. В таблице 13 находится пересечение конечной и начальной влажности, А_в = 1

τ=88*1*0,78*1*1,05*1=72(ч)=3(суток)

в) рассчитывается продолжительность сушки для сосны 60*180 мм.

τ_исх =125(ч)

А_ц =0,87

А_р =1 - для нормального режима сушки.

А_к =1,05 - для 3 категории качества сушки.

Определяется коэффициент А_в.

В таблице 13 находим пересечение конечной и начальной влажности, А_в =1

τ =125*1*1,05*1*1*0,87=114,5(ч)=4,7(суток)

г) рассчитывается продолжительность сушки условного материала.

τ_исх =88(ч)

А_ц =0,78

А_р =1 - для нормального режима сушки.

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

Определяется коэффициент А_в. В таблице находим пересечение конечной и начальной влажности, А_в =1

τ =88*1*1,15*1*1*0,78=78,9(ч)=3,2(суток)

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

τ_об = τ + τ_з.р,(сут)

гдеτ - продолжительность сушки (сут).

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

Для берёза τ_об =4,75+0,1=4,85(сут)

Для ели τ_об=3+0,1=3,1(сут)

Для сосны τ_об=4,7+0,1=4,8(сут)

Для условного материала τ_об=3,2+0,1=3, (суток)

Результаты расчётов свожу в таблицу 6.

Таблица 6 Расчет продолжительности сушки и оборота камеры

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

У_i =Ф_i ×К_τ×К_е, м³ усл

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

К_τ - коэффициент продолжительности оборота;

К_е - коэффициент вместимости камеры.

К_τ =τ_об.ф/τ_об.усл

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

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

К_е =Е_усл/Е_ф=β_усл/β_ф

Где Е_усл - вместимость камеры на условном материале, м³;

Е_ф - вместимость камеры на материале заданной характеристики, м³;

β_усл - объёмный коэффициент заполнения штабеля условным материалом;

β_ф - объёмный коэффициент заполнения штабеля фактическим материалом.

Переводим фактический объём берёзы в условный объём.

Находим объёмный коэффициент заполнения штабеля.

β=β_д×β_ш×β_в×((100-У₀)/100)

где β_д, β_ш, β_в-линейные коэффициенты заполнения штабеля по его длине, ширине, высоте.

У₀=k₀*(w_н-w_к), %

где У₀- объёмная усушка древесины;

k₀- коэффициент усушки;

w_н- начальная влажность древесины;

w_к- конечная влажность древесины.

β_д=1

β_в=S/S+S_пр,

где S- толщина пиломатериалов, мм;

S_пр - толщина прокладок, (25 мм).

Находим условный коэффициент заполнения штабеля:

Β_усл=β_д×β_ш×β_в×((100-У0)/100)

Для условного материала β_д = 1

Для сосны

У₀=3,52

β_в=40/(40+25)=0,6

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

Β_усл=1×0,9×0,6×((100-3,52)/100)=0,48

Фактический коэффициент заполнения штабеля.

Для берёзы:

β_д=1,

β_в=40/(40+25)=0,6,

У₀=4,32,

β_ш=0,9,

β=1×0,9×0,6×((100-4,32)/100=0,5.

Для ели:

β_д=1,

β_в=40/(40+25) =0,6,

β_ш=0,9,

У₀=3,44,

β=1×0,9×0,6×((100-3,44)/100)=0,5.

Для сосны:

β_д=1,

β_в=60/(60+25)=0,7,

β_ш=0,9,

У₀=3,52,

β=1×0,7×0,9×((100-3,52)/100)=0,6.

Переводим фактический объём берёзы в условный объём.

К_τ=4,85/3,3=1,4,

К_е=0,48/0,5=0,96,

У_i=6000×1,4×0,9 =8064(м³)

Переводим фактический объём ели в условный объём.

К_τ=3,1/3,3=1,

К_е=0,48/0,5=0,96,

У_i=8600×1×0,96=8256(м³)

Переводим фактический объём сосны в условный объём.

К_τ =4,8/3,3=1,5,

К_е =0,48/0,6=0,8,

У_i =10900×1,5×0,8=13080(м³)

Таблица 7. Перевод объема фактических пиломатериалов в объем условного материала

3.2 Расчет количества сушильных камер

Нормативная годовая производительность камеры на условном материале рассчитывается по формуле:

П_у =335/τоб.усл ×β_усл×Г, м³/год,

где 335-плановая продолжительность работы камеры в течение календарного года с учетом необходимости их периодического ремонта (сутки);

Г- габаритный объем всех штабелей в камере, м³ .

Г= L×B×H×m,

где L,B,H - габаритные размеры штабеля (длина, ширина, высота), м;- число штабелей в камере;

Г=6,5×1,8×2,6×4=121,6(м³),

П_у=335/3,3×0,48×121,6=5926(м³/год).

Расчёт требуемого количества камер:

Требуемое количество камер рассчитывается по формуле:

n=У/П_у

где У-общий объём условного материала, м³ усл. П_у-годовая производительность одной камеры в условном материале, м³усл/год.

Принятое количество камер определяется округлением n до ближайшего целого числа.

n=(13080+8256+8064)/5926=4,9,

Принимаем к строительству 5 четырёхштабельных камер.

3.3 Разработка плана сушильного цеха

Планировка цеха должна обеспечивать рациональную организацию всего технологического процесса в цехе, механизацию трудоёмких погрузочно-разгрузочных и транспортных операций, соблюдение требований техники безопасности и санитарных норм.

Состав основных участков и помещений цеха зависит от применяемого типа камер принятые способов и механизмов по формированию и расформированию сушильных штабелей, а так же от планируемой работы и мощности цеха.

Основы для расчёта площади сушильного цеха служит площадь всех сушильных камер, определяемая исходя из конструкций камеры и их потребного количества определённого в технологическом и составляющая в среднем 25,9% от общей площади цеха.

F_к=l*b*m, м²

Где l- длинна сушильной камеры;

b - ширина сушильной камеры;

m - количества сушильных камер.

F_к=14,4 × 6,2 × 5 = 446,4м²

F_цеха=F_к*100/25,9%,

де F_к - общая площадь сушильных камер;

,9% - среднее от общей S_цеха;

Ориентировочная площадь цеха принимается

F_цеха=446,4*100/25,9=1728 м².

4. Тепловой расчёт

4.1 Определение массы испаряемой влаги

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

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

Количество испаряемой влаги измеряют в двух вариантах [3]:

а) Количество влаги испаряемой из 1м³ древесины:

М_{1 м3}=ρ_б*( W_н-W_к)/100, кг/м³

где ρ_б -базисная плотность древесины, кг/м³;              

W_н-W_к- соответственно начальная и конечная влажность,%.

Для ель: ρ_б = 365 кг/м³.

М_{1 м3}=365*(60-12)/100=175,2 кг/м³

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

М_р=М₁*Г* β*А_к/(3600* τ_суш), кг/с

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

А_к- коэффициент, учитывающий качество сушки.

τ_суш=τ-(τ_н.п.+ τ_ПВТО+ τ_КВТО), ч

 τ_суш=72-(6+4)=62

 М_р=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 [3]:

.Парциальное давление пара в воздухе:

Р_п1= Р_н1*φ₁ , Па

где Р_н1-давление насыщенного пара при температуре t_1,Па.

Определяю по таблице Рн1=44000,Па

Р_п1=44000*0,66=29040 Па                                     

2.Влагосодержание воздуха:

d₁=622*( Р_п1/(100000 - Р_п1)), г/кг

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

3.Теплосодержание воздуха:

J_I=1.0t+0,001d₁*(1.93t₁+2490), кДж/кг

J_I=1*73+0,001*254,6*(1,93*77+2490)=744,8 кДж/кг

4.Удельный объём воздуха:

V₁=4,62*10^-6*(t₁+273)*(622+d₁),м³/кг

V₁=4,62×10^-6*(77+273)*(622+254,6)=1,4м³/кг.

 5. Плотность воздуха:

ρ₁ =349-(132*d₁/(622+d₁))/(273+t₁), кг/ м³

 ρ₁=349-(132*254,6/(622+254,6))/(273+77)=0,8 кг/ м³.

Параметров агента сушки на входе в штабель представлены в таблице 9.

Таблица 9 - Параметры агента сушки на входе в штабель

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

Камеры периодического действия. Низкотемпературный процесс. Объем циркулирующего по штабелю агента сушки V_шт и температурный перепад в штабеле ∆t_шт взаимосвязаны между собой: чем выше скорость циркуляции, тем меньше ∆t_шт. Высокие значения ∆t_шт свидетельствуют о неравномерности просыхания материала, что влияет на качество сушки. Поэтому значение ∆t_шт не должно превышать величины ∆t на первой ступени режима. Объем циркулирующего в единицу времени в штабеле агента сушки определяется по формуле:

V_шt =m*V_мат*F_ж.с.шт,м³/с

где m- количество штабелей в плоскости, перпендикулярной направлению потока воздуха(принимаем два штабеля)._мат - скорость циркуляции по материалу, соответствующая той, которая была принята при определении продолжительности сушки в технологическом расчете, м/с;_ж.с.шт - площадь живого сечения штабеля (свободная для прохода агента сушки) , м².

F_ж.с.шт = L*H*(1-β_д*β_в), м²

где L,H - длина и высота штабеля, м;

β_д, β_{в -} коэффициент заполнения штабеля по длине и высоте, определяются соответственно по формулам.

F_ж.с.шт =6,5*2,6*(1-1*0,6)=6,8 м²

V_шt=2*2*6,8=27,2м³/с.

Влагосодержание агента сушки на выходе из штабеля определяют по формуле:

d₂=1000/ġ_шт+d₁, г/кг

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

g_шт=G_шт/М_р; кг сух.возд/кг влаги

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

G_шт=V_шт/V₁, кг/с

где V₁ - приведенный удельный объем (принимается по Jd-диаграмме, по t₁ и φ₁ по расчетной ступени режима).

G_шт=27,2/1,4=19,5 кг/с_шт=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 аналогичным формулам, по которым определяли состояние сушильного агента на входе в штабель.

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

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

Р_п2=(d₂* 100000)/ (622 + d ₂ ), Па

Р_п2= (256,6*100000)/(622 +256,6) = 29205,6 Па

J₂=1,0*73+0,001*254,6(1,93*77+2490)=744,8 кДж/кг

V₂=4.62*10^-6(273+72,1)*(622+256,6)=1,4 м³/кг.

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

Р_н2 = 40000 Па

φ₂ = Р_п2 / Р_н2,

φ₂= 29205,6/40000 = 0,73

Таблица 9 - Параметры агента сушки на выходе из штабеля

4.3 Определение расходов теплоты на сушку

4.3.1 Расход теплоты на начальный прогрев

Расходы тепла на прогрев 1 м3 древесины для зимних условий:

q_{пр.1м3 зим} = q_{пр.1 кг. зим.}* p_wн, кДж/м³

где q_{пр.1кг зим} - затраты тепла на прогрев 1 кг влажной древесины в зимних условиях, кДж/м³; Определяется по диаграмме рис. 3 приложения, как сумма абсолютных теплосодержаний древесины заданной начальной влажности при нагреве от температуры t_{расч.зим} до температуры t_пр. Температуру t_{расч.зим} определяю по таблице 32 приложения:

p_wн - плотность древесины расчётного материала при заданной начальной влажности, кг/м³. (определяю по диаграмме рис. 4 приложения).

q_{пр.1м3 зим} = 355*590=209450 кДж/м3.

Расходы тепла на прогрев 1 м3 древесины для средних условий q_{пр.1м3 ср.} определяются аналогично при нагреве от температуры t_ср.:

q_{пр.1м3 ср.} = 263*590=155170 кДж/м3.

Расход тепла на прогрев древесины в камере в секунду для зимних и средних условий:

Q_пр.зим.=(q_{пр 1 м}³_зим * Г_пр* β_ф)/ 3600 * τ_пр, кВт

Q_{пр.ср.год}=(q_{пр 1 м}³_ср * E/ 3600 * τ_пр), кВт

где Г_пр- габаритный объем прогреваемых штабелей, м³;

В_ф- объемный коэффициент заполнения штабеля фактическим (расчетным) материалом;

τ_пр - продолжительность начального прогрева древесины, ч.

Q_пр.зим.=(209450*121,7*0,5)/3600*4=884,4 кВт.

Q_{пр.ср.год}=(155170*121,7*0,5)/3600*4=655,2 кВт.

Удельный расход тепла на начальный прогрев древесины (на 1 кг подлежащий испарению влаги) в зимних и средних условиях:

q_пр.зим=q_{пр 1 м}³/М₁м³, кДж/кг _пр.зим = 209450/175,2=1195,5 кДж/кг._пр.ср. = 155170/175,2=885,7 кДж/кг.

Расход теплоты на испарение влаги

Удельный расход тепла на испарение 1 кг влаги для зимних и средних условий:

при низкотемпературном процессе сушки (режим Н)

q_исп=1000*(Ј₂ -Ј₀ )/(в₂ -в₀ )-С_в*t_м, кДж/кг

где Ј₂ ,d₂ - тепло и влагосодержание отработанного воздуха, выбрасываемого из камеры;

Ј₀ ,d₀ - тепло и влагосодержание свежего воздуха, поступающего в камеру;

С_в - удельная теплоёмкость воды, С_в=4,19кДж/(кг.град.). При поступлении свежего воздуха из помещения цеха допустимо принять d₀=10 г/кг, J₀=46 кДж/кг.

t_м=t_с-∆t=77-9=68 ⁰C_исп= 1000 * ((744,8 -46)/(566,6 - 10)) - 4,19 * 68 = 2515,08 кДж/кг.

Расход тепла в камере на испарение влаги для зимних и средних условий:

Q_исп=q_исп* М_р, кВт

где Q_исп - удельный расход тепла на испарение 1 кг влаги;

М_р - расчётное количество испаряемой влаги, кг/с.

Q_{исп зим}= 2515,08 * 0,05= 125,8 кВт.

Q_{исп ср.}=2515,08 * 0,05 = 125,8 кВт

4.3.2 Тепловые потери через ограждения

Удельный расход тепла на потери:

Q_{огр.зим}=S*К*(t_кам-t_расч)*С*10^-3, кВт

где S - площадь поверхности ограждения, м²

K - коэффициент теплопередачи данного ограждения, Вт/(мг² рад).

Значения К принимаются из таблицы. 33 приложения.

t_кам - температура агента сушки в камере. Определяется как среднее значение температуры на входе и выходе из штабелей, то есть

t_кам=(t₁ + t₂)/2,⁰С

t_кам=(77+72,1)/2=77,55⁰С.

где t_расч - расчётная температура вне камеры для зимних условий, ⁰С;

C - коэффициент увеличения потерь при нормальных режимах равен 2.

Q_{огр.зим} = 56,5*0,5*(77,55-(-20))*2*10^-3 = 3,3 кВт

Q_огр.ср = 56,5*0,5*(77,55-5,4)*2*10^-3 =2,2 кВт

Расчет потерь тепла через торцовую стену со стороны дверей:

Q_{огр.зим} = 11,3*0,48*(77,55-20)*2*10^-3 = 0,6 кВт

Q_огр.ср = 11,3*0,48*(77,55-20)*2*10^-3 = 0,6кВт

Расчет потерь тепла через торцовую стену со стороны коридора управления:

Q_{огр.зим} = 24,2*0,48*(77,55-20)*2*10^-3 = 1,3 кВт

Q_огр.ср = 24,2*0,48*(77,55-20)*2*10^-3 =1,3 кВт

Расчет потерь тепла через двери:

Q_{огр.зим} = 12,9*0,39*(77,55-20)*2*10^-3 = 0,6 кВт

Q_огр.ср = 12,9*0,39*(77,55-20)*2*10^-3 = 0,6 кВт

Расчет потерь тепла через потолок:

Q_{огр.зим} = 75,8*0,24*(77,55-(-25))*2*10^-3 = 3,5 кВт

Q_огр.ср = 75,8*0,24*(77,55-5,4)*2*10^-3 = 2,5 кВт

Расчет потерь тепла через пол:

Q_{огр.зим} = 75,8*0,25*(77,55-2)*2*10^-3 = 2,8 кВт

Q_огр.ср = 75,8*0,25*(77,55-10)*2*10^-3 = 2,5 кВт

Расчёт потерь тепла через ограждения камеры свожу в таблицу 10, а для средне годовых условий представлен в таблице 11.

Таблица 10 - Потери тепла через ограждения камеры

Таблица 11 - Потери тепла через ограждения камеры для средне годовых условий

4.3.4 Суммарные расходы теплоты

Общие теплопотери через ограждения камеры для зимних ΣQ_{огр.зим} и средних ΣQ_огр.ср. находятся путём суммирования потерь тепла через все ограждающие конструкции.

ΣQ_{огр.зим} = 3,3+0,6+1,3+0,6+3,5+2,8 =12,1 кВт

ΣQ_огр.ср. = 2,2+0,6+1,3+0,6+2,5+2,5=9,7 кВт

Удельный расход тепла на потери через ограждения (на 1кг испаряемой влаги) :

q_огр. = ΣQ_огр. / М_р, кДж/кг

q_{огр.зим} =12,1 / 0,05 = 242 кДж/кг

q_огр.ср. = 9,7 / 0,05 = 194 кДж/кг

Суммарный удельный расход тепла на сушку для зимних условий:

q_зим = (q_пр.зим+q_{исп.зим}+q_{огр.зим})*С₁, кДж/кг

q_зим = (1195,5 + 2515,08 + 242) * 1,2 = 4743,1 кДж/кг

Суммарный удельный расход тепла на сушку для средних условий:

q_ср. = (q_пр.ср.+q_исп.ср.+q_огр.ср)*С₁, кДж/кг

q_ср. =(885,7+2515,08+194)*1,2=4313,8 кДж/кг

4.4 Определение расхода пара

Максимальный расход пара в секунду:

- для камеры периодического действия в период прогрева:

D_пр.зим = (Q_пр.зим+ ΣQ_{огр.зим})/r, кг/с

где r - теплота преобразования пара, кДж/кг (таблица 34 приложения).

D_пр.зим =(884,4+12,1)/2148=0,4 кг/с

- для камеры периодического действия в период сушки

D_{суш.зим} = (Q_{исп.зим}+ ΣQ_{огр.зим})/r, кг/с

D_{суш.зим} = (98,08+12,1)/2148=0,05 кг/с.

Максимальный расход пара сушильным цехом в единицу времени:

на блок камер периодического действия:

D_{цехазим} =D_пр.зим* n_пр+D_{суш.зим}* n_суш, кг/с

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

n_суш - число камер в которых производится сушка:

n_суш=n_к-n_пр

где n_к - принятое число сушильных камер.

n_пр= 5/3 = 2 камеры

n_суш = 5-2=3 камер

D_{цехазим} =0,4 * 2 + 0,05 * 3 = 0,9кг/с.

Расход пара на годовую программу:

D_год=(q_зим*М₁м³/1000*r)ΣФ*С_длит, т/год

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

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

ΣФ - общий объем подлежащих сушке фактических пиломатериалов, м³;

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

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

Значение С_длит определяется по таблице 35 приложения в зависимости от отношения средневзвешенной продолжительности сушки фактических пиломатериалов τ_суш.ср к продолжительности сушки расчетного материала τ_суш . Средневзвешенную продолжительность сушки фактических пиломатериалов находят по следующей формуле:

τ_суш.ср=(τ₁*Ф₁+τ₂*Ф₂+τ₃*Ф₃ +τ₄*Ф₄)/ΣФ, ч

где τ₁, τ₂, τ₃ - продолжительность сушки фактических пиломатериалов, ч;

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

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

С_длит=τ_суш.ср/τ_суш ,

С_длит =101,8/78=1,3

D_год=((4313,8*175,2)/1000*2148)*25500*1,3=11663,9 т/год

5. Разработка технологического процесса

5.1 План сушильного цеха

Согласно проекту сушильный цех занимает площадь 1728 м² .

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 61 м². Вдоль фронта камер со стороны дверей проходит траверсный путь .

Площадка для формирования штабеля площадью 130,8 м² 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 114,7 м² сухих пиломатериалов -четыре пары рельсового пути (для размещения восьми штабелей) общей площадью 232,2 м². Склад сухих пиломатериалов разделены стеной от площадки для формирования штабеля.

5.2 Организация технологического процесса

Транспортные и погрузочно-разгрузочные операции, применяемые механизмы:

Понятие транспорт означает совокупность транспортных операций, транспортных средств и системы организации транспортных работ в сушильном цехе.

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.

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.

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 непрерывны        й 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.

Технологический процесс сушки представлен в таблице 12.

Таблица 12 - Технологическая схема сушки пиломатериалов

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 (показано на рисунке 4), 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.

Рисунок 4 - Схема выпиловки контрольного отрезка

Начальная влажность контрольного отрезка после его выпиловки может считаться равной:

W_нач=((M_нач-M_сух)/M_сух)* 100 %

где M_нач и M_сух - масса отрезка в абсолютно сухом состоянии и начальная масса отрезка.

При этом масса абсолютно сухого отрезка вычисляем по формуле:

M_сух=(100*M_нач)/(W_нач+100)

где W_нач - начальная влажность контрольного отрезка.

Таким образом, масса отрезка в абсолютно сухом состоянии вычисляется заранее, перед началом сушки.

В процессе сушки влажность устанавливается по формуле:

W_i=((M_i-M_сух)/M_сух)* 100 %

где M_i - масса отрезка в любой момент процесса, устанавливаемая взвешиванием.

Так как при высушивании пиломатериалов по первой категории качества необходимо контролировать перепад влажности по толщине, то для осуществления контроля предусматриваем: из отобранной доски для определения общей влажности выпиливаются секции для определения послойной влажности, на которую раскалывают согласно приведённой схеме на рисунке 5. Разница во влажности боковых и средних полосок показывает перепад влажности. Число вырезаемых секций для первой категории качества сушки должно быть не менее пяти.

Рисунок 5 - секции послойной влажности для пиломатериалов толщиной до 32 мм.

Контроль за внутренними напряжениями при сушки необходим для того чтобы в любой момент процесса иметь возможность установить характер и примерную величину внутренних напряжений в древесине, а также наличие в ней остаточных деформаций.

Производственный качественный контроль внутренних напряжений осуществляют выпиловкой из материала на ленточной пиле специальных проб - силовых секций. Силовая секция раскраивается в виде двузубой гребёнки, с выпиленной серединой, как показано на рисунке 6.

Рисунок 6 - Силовые секции

Если зубцы раскроено секции изгибаются наружу (форма 1), значит в материале имеются растягивающие напряжения в наружных и сжимающие напряжения во-внутренних слоях. Форма 2 характеризует обратный характер напряжений: сжатие поверхности и растяжение центральной зоны. Отсутствие деформаций в секции поле раскроя (форма 3) указывает на отсутствие внутренних напряжений.

Форма силовой секции после раскроя показывает только знак и примерную величину полных внутренних напряжении в данный момент, но не даёт ещё представления об остаточных деформациях.

Положение зубцов секции после её выдержки показывает имеющиеся в древесине остаточные деформации и напряжения. Если секция приобрела форму 2, значит в материале имеются остаточные деформации удлинения на поверхности и укорочения внутри и соответственно сжимающие остаточные напряжения на поверхности и приобрела растягивающие внутри. Такой характер остаточных деформаций и напряжений наблюдается в процессе сушки без влаготеплообработки. Если после выдержки секции приобрела (форму 1). Такой случай может быть в самом начале сушки или после правильно, проведённой влаготеплообработки материала. Если же после выдержки секция принимает форму 1, в материале имеются остаточные деформации укорочение на поверхности и удлинение внутри. В процессе собственно сушки таких деформаций не возникает, но они могут появиться после излишне интенсивной влаготеплообрабтки.

Для пиломатериалов первой категории качества сушки относительно отклонения зубцов секции f от нормального положения не должно превышать 1,5-2 % длины зубца. Это отклонение измеряется индикаторной скобой или штангенциркулем с точностью 0,1 мм и характеризуется отношением:

f=(S-S₁/2*l)*100 %

где l - длина зубца.

Принимая во внимание спецификацию и назначение подлежащих сушке пиломатериалов, принятые режимы сушки и особенности конструкции сушильной камеры, составляем карту контроля технологического процесса, которая оформлена в таблице 13.

Таблица 13 - Карта контроля технологического процесса

Заключение

Разработан проект лесосушильного цеха для сушки еловых, сосновых и берёзовых пиломатериалов в количестве 26500 тысячи м³ в год до влажности равной 12%. Предполагаемое место строительства Минская обл.. Цех размещен в помещении, общей площадью 1728 м²

К установке предложено 5 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. Годовая потребность цеха в теплоносителе 11663,9 т/год.

Литература

1.Бгданов, Е.С. Справочник по сушке древесины / Е.С.Богданов, В.А.Козлов, Н.Н. Пейч- М.: Лесная промышленность,1987.-192с.

.Богданов, Е.С. Сушка пиломатериалов / Е.С.Богданов - М.: Лесная промышленность,1988.-201с.

.Болдырев, П.В. Сушка древесины. Практическое руководство / П.В.Болдырев - М.: 2002.-201с.

.ГОСТ 19773-84 Пиломатериалы хвойных и лиственных пород. Режимы сушки в камерах периодического действия - М.: Издательство стандартов, 1984.-37с.

.Кречетов, И.В. Сушка и защита древесины /И.В. Кречетов.- М.: Лесная промышленность, 1987-328с.

.Руководящие технические материалы по технологии камерной сушки древесины / Архангельск, ЦНИИМОД, 1985.-137с.

.Серковский, П.С. Гидрометрическая обработка и консервирование древесины П.С. Серговский, А.И. Расев - М.: Лесная промышленность, 1987.-360с.

.Соколов, П.В. Лесосушильные камеры / П.В. Соколов, Г.Н. Харитонов, С.В. Добрынин - М.: Лесная промышленность, 1987 - 216с.

.Шубин, Г.С. Проектирование участков для гидротермической обработки древесины / Г.С. Шубин - М.: лесная промышленность, 1983 - 272с.