Проект сушильного участка на базе сушильной камеры УЛ-2
ВВЕДЕНИЕ
Сушкой называется процесс удаления влаги из материала путем испарения или выпаривания.
Технологические цели определяют изменениями физических и эксплуатационных свойств древесины при изменении её влажности.
Древесина, содержащая большое количество воды, легко поражается грибами, в результате чего она загнивает. Сухая же отличается большой стойкостью. Сухая древесина в отличие от сырой легко склеивается и отделывается.
К основным технологическим целям сушки древесины относят:
а) Предупреждение формоизменяемости и размероизменяемости деталей.
б) Предохранение от загнивания.
в) Уменьшение массы при одновременном повышении прочности.
г) Улучшение качества склеивания и отделки.
В основном древесину сушат в виде пиломатериалов (досок, брусьев, заготовок), шпона (тонколистного материала), щепы, стружки и волокна. Некоторое распространение имеет сушка круглых лесоматериалов (детали опор линий электропередачи, связи, строительные детали).
Промышленная сушка древесины относится к отраслям индустрии, технологические процессы которых практически не вызывают загрязнения окружающей среды.
Некачественная сушка и в недостаточных объёмах приводит к резкому сокращению сроков службы деревянных конструкций и изделий, значительным потерям материала при его транспортировании, а в конечном итоге - к громадному перерасходу древесины.
Технологические процессы сушки и применяемое оборудование специфичны и достаточно сложны, поэтому нужны специальные знания и высокая квалификация оператора для правильной организации и проведения сушки в сушильных установках.
1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ
1.1 Выбор и обоснование способа сушки и типа лесосушильных камер
Для курсового проекта была выбрана камера УЛ-2.Установка УЛ-2 является двухштабельной (2 штабеля расположены по длине сушилки).
Она предназначена для установки в помещении цеха на заранее подготовленном фундаменте и собирается из пяти основных частей: передней панели с дверцей, двух боковых панелей, задней панели и верхней секции, внутри которой смонтированы три осевых реверсивных вентилятора, биметаллические калориферы и увлажнительные трубы.
Камера паро-воздушная т.е. может работать на воздухе, так и на пару. В первом случае воздухообмен камеры с атмосферой осуществляется через вентиляционные трубы, установленные в верней секции. А во втором случае вентиляционные трубы наглухо перекрываются герметичными задвижками, а испаряющаяся из древесины вода удаляется в виде пара через вытяжные трубы и гидравлический затвор.
1.2 Анализ подвергаемых сушке пиломатериалов
Таблица 1.Спецификация пиломатериалов подлежащих сушке.
Порода и вид пило материаловРазмерыВлажностьОбъем, М3 / годТолщина, ммШирина, ммДлина, м Wн %Wк %1) Береза221306,5801240002) Сосна191006,580127000 ИТОГО 11000
Береза - заболонная порода, имеющая белую древесину с розоватым или желтоватым оттенками. На тангенциальном и радиальном разрезах годичные слои почти не различимы. На торце они едва заметны, если торец тщательно отшлифован. Сердцевидные лучи настолько узкие, что их трудно увидеть даже в лупу. Но сердцевидные лучи хорошо видны на радиальном разрезе в виде множества темных блестящих ленточек. В древесине березы встречаются сердцевидные повторения в виде красновато - бурых черточек. Пиломатериал из березы применяется для столярно-строительных изделий.
Сосна произрастает от западных границ до реки Амура на востоке. На севере она выходит до Крайнего Севера, а на юге граничит с Черноземной Зоной.
Древесина сонны нашла широкое применение. Она используется: в строительстве, в судно- , вагоно-, мосто-, машиностроении, для изготовления труб, фанеры, ящиков, для сухой перегонки. Для получения скипидара и канифоли и т.д.
.3 Выбор режимов сушки
Режимом сушки называется расписание параметров сушильного агента, координированное по времени или по состоянию древесины. Стандартные режимы координированы по влажности древесины.
Основными параметрами сушильного агента, характеризующими режим сушки, являются его температура t, степень насыщенности j и психрометрическая разность Dt .
Нормальные режимы обеспечивают бездефектную сушку пиломатериалов при полном сохранении прочности показателей древесины с возможными незначительными изменениями её цвета; рекомендуют для сушки пиломатериалов всесоюзного потребления до любой конечной влажности.
Трехступенчатая структура режима учитывает особенности развития внутренних напряжений в древесине при ее сушке. В начальной стадии процесса, когда растягивающее напряжение на поверхности сортимента возрастают, необходимо поддерживать высокую степень насыщения j (первая ступень). После того как эти напряжения, достигнув максимума, начинают уменьшаться, степень насыщения j можно несколько понизить, а температуру t повысить (вторая ступень). В конечной стадии процесса, когда действуют противоположные напряжения, допускают резко снизить j и повысить t (третья ступень). На этой стадии интенсификация процесса будет способствовать не росту, а уменьшению внутренних напряжений.
Таблица 2. Выбор режимов сушки [1, с. 115]
Порода, вид пиломатериалаВлажность Wн , % t°c Δt°c j Береза 6500х130х22 обрезная режим сушки нормальный 3-Д> 357590,6635 - 2080130,55< 20100330,22 Сосна 6500х100х19 обрезная режим сушки нормальный №1 > 358390,6835 - 2088140,55< 20110360,24
.4 Определение продолжительности сушки
Определение продолжительности сушки в камерах периодического действия при низкотемпературном процессе.
Общую продолжительность сушки, включая, начальный прогрев и влага - тепло обработку, находят по формуле:
t = tисх ∙ Aр · Aц · Ак · Ав · Ад , ч (1)
где: tисх - исходная продолжительность сушки пиломатериалов, ч
Aр - коэффициент, учитывающий жесткость применяемого режима сушки: для нормального режима Aр = 1,7
Aц - коэффициент, учитывающий характер и интенсивность циркуляции воздуха в камере.
Ак - коэффициент, учитывающий категорию качества сушки
Ав - коэффициент, учитывающий начальную и конечную влажность
Ад - коэффициент, учитывающий длину материала
Береза сечением 6500х 130х22
tисх =54; Aр =1,7; Aц =0,79; Ак =1,15; Ав =1,18; Ад =1
t = 54 × 1,7 × 0,79 × 1,15 × 1,18 × 1 = 98 =4,1 , Сут
Сосна сечением 6500х100х19
tисх =32; Aр =1,7; Aц =0,59; Ак =1,15; Ав =1,18; Ад =1
t =32 × 1,7 × 0,59 ×1,15 × 1,18 × 1 = 43,55 =1,8 , Сут
1.5 Формирование сушильных штабелей
Рядовой штабель формируется таким образом:
Штабель пиломатериала необходимо выкладывать правильной геометрической формы в виде параллелепипеда. Боковые и торцовые поверхности должны быть строго вертикальны.
В один штабель укладывают доски только одной породы и одной толщины. По влажности загружаемые пиломатериалы следует сортировать на сырые и воздушно сухие, не смешивая их в одном штабеле.
Основание штабеля должно быть строго горизонтальным и достаточно жестким. Недогрузка штабеля по высоте недопустима, т.к. за счет больших утечек сушильного агента через пространство над штабелем, резко снижается скорость циркуляции в самом штабеле.
Для межрядовых прокладок используют строганные высушенные рейки толщиной 25мм., шириной 40-50мм. Отклонение от применяемых размеров допускается не более: по толщине ±1мм., по ширине ±2мм. Прокладки при формировании штабеля необходимо укладывать строго вертикально, друг над другом.
Перед укладкой прокладки осматривают и при необходимости проверяют штангельциркулем поперечные размеры.
Основанием штабеля наиболее часто служат специальные рельсовые вагонетки, собранные из треков.
Число прокладок в горизонтальном ряду пиломатериалов по длине для хвойных пород толщиной 16-19мм. и длиной 6,5-6,8м. составляет 14шт; а для лиственных пород толщиной 22-25мм. и длиной 6,5-6,8м. составляет 10шт.
1.6 Технология проведения камерной сушки
К технологическим операциям процесса сушки относятся: начальный прогрев древесины, собственно сушка по определенному режиму, конечная, а иногда промежуточная влаготеплообработка и кондиционирование.
Перед началом сушки помещение камеры, а также элементы теплового и циркуляционного оборудования очищают от мусора и пыли.
Путем пробного пуска пара в калориферы, проверяют плотность их соединений и правильность работы конденсатоотводчика. Проверяют запорные и регулирующие винтили. Если обнаружено, что труба на расстоянии одного метра от закрытого вентиля нагревается, значит, он не исправен и подлежит ремонту.
Действие увлажнительных труб проверяют пробным пуском. Если часть отверстий не работают, то их прочищают.
Работу вентиляторов также проверяют пробным пуском. Выясняют, нет ли биения или стуков.
Периодически следует проверять состояние рельсов камерных путей и осматривать треки.
Начальный прогрев древесины проводят после загрузки камеры материалом с целью быстрого прогрева древесины. Для этого древесину определенное время выдерживают в воздухе повышенной температуры и высокой степени насыщения воздуха.
Продолжительность начального прогрева в зимнее время составляет 1,5-2ч. на 1см. толщины.
Начальный прогрев для березы составляет 4,1ч., а для сосны - 4ч.
Сушка следует за начальным прогревом. В камере устанавливают и поддерживают заданные режимом сушки сушильного агента. Сушку заканчивают при достижении материалом заданной конечной влажности.
После сушки, древесину подвергают конечной влаготеплообработки в средне повышенной температуры и влажности. Цель операции устранить остаточные деформации и напряжения в материале. В некоторых случаях при сушке пиломатериалов проводят промежуточную влаготеплообработку.
В процессе сушки выполняют контрольные операции. В течении всего процесса непрерывно или периодически (через 1 -2ч) ведут контроль за температурой и степенью насыщения сушильного агента. По данным регулируют его параметры.
Фактическая производительность камеры определяется по формуле:
Пф = β ∙ Г ∙nоб , м3/год. (2)
Где β - Коэффициент заполнения штабеля.
Г - объем штабелей, одновременно находящихся в камере, м3 .
nоб - продолжительность одного оборота камеры, сут.
Объем штабелей, одновременно находящихся в камере определяется по формуле:
Г= l ∙ b ∙ h ∙n , м3 (3)
Где: l, b, h - длина, ширина и высота штабеля, м.
n - число штабелей в камере, шт.
Коэффициент объемного заполнения штабеля определяется по формуле:
β= bдл ∙ bш ∙ bв ∙ 0,93 (4)
Где: βдл, βш, βв - объёмные коэффициенты заполнения штабеля по длине, ширине, высоте.
0,93 - коэффициент, учитывающий объемную усушку древесины.
Продолжительность одного оборота камеры определяется по формуле:
nоб =335/(τ + τ1 ) (5)
Где: 335 - кол-во рабочих дней для камеры в году.
τ - продолжительность сушки, сут.
τ1 - время на загрузку и выгрузку пиломатериала, сут.
τ1 = 0,1, сут.
Условная производительность камер определяется по формуле:
Пу= Пу∙уд ∙ Г, м3/год (6)
Где: Пу∙уд - удельная производительность, м3/год.
Г - объем штабелей, одновременно находящихся в камере, м3 .
Расчет для пиломатериалов сечением 22х130мм, порода береза:
Г= 6,5∙1,8∙3∙2=70,2,м3
βдл= 1, βш = 0,9 , βв = 0,46
β=1∙0,9∙0,46∙0,93=0,38
nоб =335/(4,1+0,1)= 79
Пф= 0,38∙70,2∙79=2127, м3/год.
Пу = 39,5∙70,2= 2772, м3/год.
Расчет для пиломатериалов сечением 19х100мм, порода сосна производятся аналогично и сводятся в таблицу 3.
.8 Расчет потребного количества сушильных камер на программу
Потребное количество камер на программу определяется по формуле:
М= Пгод / Пф , шт. (7)