Проектирование лесосушильной камеры

Пересчёт
объёма фактического
пиломатериала
в объём условного
материала

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

Определение
коэффициентов
объёмного
заполнения
штабеля фактическими
пиломатериалами
βФ
и условным
материалом
βУ.

Таблица
1

1.2. Определение
производительности
камер в условном
материале

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

ПУ=ЕУnУ,

где ЕУ –
вместимость
камеры в плотных
кубометрах
условного
материала,
м3/усл.;

nУ
– число оборотов
камеры в год
при сушке
условного
материала.

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

ЕУ=ГβУ,
ЕУ=70,2*0,454=32
м3/усл

где Г – габаритный
объём всех
штабелей в
камере, м3;
βУ –
коэффициент
объёмного
заполнения
штабеля условным
материалом
(определяется
так же, как и
βФ по формулам
или таблицам).

Габаритный
объём штабелей
Г, м3, вычисляется
по выражению:

Г=nlbh.
Г=2*6,5*1,8*3,0=70,2 м3

где n – число
штабелей в
камере; l, b, h, -
соответственно
габаритная
длина, ширина,
и высота штабеля,
м.

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

335

nУ=
────

τОБ.У

где 335 – время
работы камеры
в году, суток;
τОБ.У
– продолжительность
оборота камеры
для условного
материала,
суток.

В конечном
виде формулу
для определения
ПУ, м3усл./год,
можно записать:

335 335

ПУ=ГβУ
──── ПУ=70,2*0,454
────=3140 м3усл./год

τОБ.У 3,4

1.3. Определение
необходимого
количества
камер

nКАМ=
─── = ──── =
3 шт

ПУ 3140

где ΣУ – общий
объём условного
материала;
ПУ – годовая
производительность
одной камеры
в условном
материале.

1.4. Определение
производственной
мощности
действующего
лесосушильного
цеха (участка)

Производственная
мощность
лесосушильного
цеха ПЦЕХА,
м3усл./год,
определяется
суммой произведений
числа камер
соответствующего
типа ПУl,
м3усл./год,

ПЦЕХА=ΣnlПУl.

ПЦЕХА=3*3140=9420
м3усл./год

Технологический
расчёт камер
и цеха

Конечной
целью технологического
расчёта является
определение
количества
камер для
высушивания
заданного
годового объёма
пиломатериалов
или определение
производственной
мощности
лесосушильного
цеха при известных
типах количестве
камер.

Технологический
расчёт для
известного
типа камер
или вновь
проектируемой
камеры выполняется
в определённой
последовательности.

Пересчёт
объёма фактического
пиломатериала
в объём условного
материала.

Определение
производительности
камер в условном
материале.

Определение
необходимого
количества
камер.

4. Определение
производственной
мощности
действующего
лесосушильного
цеха (участка)
при известном
количестве
и типе камер.

Подп.
и дата

Инв.
№ дубл.

Взам.
инв. №

Подп.
и дата

Изм

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

Инв.
№ подп.

Разраб.

Огнев
В. В.

Лит.

Лист

Листов

Лит.

Лист

Листов

Пров.

Васильев
В.С.

СИПЭиУ

ТЛ
и ДП-01

СИПЭиУ

ТЛ
и ДП-01

Н.
контр

Утв.

2.
Тепловой расчёт
камер и цеха

Производиться
с целью определения
затрат тепла
на сушку, расхода
теплоносителя,
выбора и расчёта
теплового
оборудования
камер и цеха
(калориферов,
конденсатоотводчиков,
трубопроводов).

Тепловой
расчёт целесообразно
выполнять
в определённой
последовательности:

выбор расчётного
материала;

2) определение
массы испаряемой
влаги;

3) выбор режима
сушки;

4)определение
параметров
агента сушки
на входе в
штабель;

5)определение
объёма и массы
циркулирующего
агента сушки;

6) определение
объёма свежего
и отработавшего
воздуха или
перегретого
пара;

7) определение
расхода тепла
на сушку;

8) выбор типа
и расчёт поверхности
нагрева калорифера;

9) определение
расхода теплоносителя;

10) определение
диаметров
паропроводов
и конденсаторопроводов;

11) выбор
конденсатоотводчиков.

Подп.
и дата

Инв.
№ дубл.

Взам.
инв. №

Подп.
и дата

Изм

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

Инв.
№ подп.

Разраб.

Огнев
В. В.

Лит.

Лист

Листов

Лит.

Лист

Листов

Пров.

Васильев
В.С.

СИПЭиУ

ТЛ
и ДП-01

СИПЭиУ

ТЛ
и ДП-01

Н.
контр

Утв.

2.1. Выбор
расчётного
материала

За расчётный
материал
принимаются
самые быстросохнущие
доски или
заготовки из
заданной
спецификации.

В данном
случае Осина,
толщина 25 мм,
длина 6,5мм, не
обрезная,
строительный
материал.
Начальная
влажность
60% конечная 12%.

2.2. Определение
массы испаряемой
влаги

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

WН-WК 60-12

m1м3=ρδ
────── = 400─────
=192 кг/м3

100 100

где ρδ
– базисная
плотность
расчётного
материала,
кг/м3; WН,
WК - соответственно
начальная и
конечная влажность
расчётного
материала,
%.

2.2.2. Масса влаги,
испаряемой
за время одного
оборота камеры,
кг/оборот

m
ОБ.КАМ=
m
1м3Е=192*20,3=3898 кг/оборот
Е=Г βФ=70,2*0,290=20,3
м3

где Е – вместимость
камеры, м3; Г
– габаритный
объём всех
штабелей в
камере, м3;
βФ – коэффициент
объёмного
заполнения
штабеля расчётным
материалом.

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

m
ОБ.КАМ 3898

m
С= ────────
= ─────────
=0,021кг/с

3600τсоб.суш 3600*51,3

τсоб.суш=
τсуш-(
τпр+
τкон.ВТО)=58-(4,7+2)=51,3ч

τпр=2,5*1,5*1,25=4,7
ч

где τсуш
– продолжительность
сушки расчётного
материала,
ч, τпр
– продолжительность
начального
прогрева
материала,
ч; τкон.ВТО
–
продолжительность
конечной
влаготеплообработки
(ВТО), ч.

Продолжительность
начального
прогрева можно
ориентировочно
принимать
для мягких
хвойных пород
1,5 ч на каждый
см толщины
расчётного
материала;
для берёзы,
осины, ольхи
и др. мягких
лиственных
пород время
прогрева
увеличивается
на 25%, а для пиломатериалов
твёрдых пород
(дуб, бук, лиственница
и др) – на 50%.

2.2.4. Расчётная
масса испаряемой
влаги, кг/с

m
Р= m
Сk=0,021*1,2=0,025
кг/с

где k
– коэффициент
неравномерности
скорости сушки
(рекомендуется
принимать
k=1,2
для камер
периодического
действия при
сушке воздухом
до WК=12-15%;
k=1,3
при WК0,2
МПа сГ=0,25.

Перепад давления
в конденсатоотводчике

∆Р=р1-р2=0,95*0,30-0,2=0,085
МПа

где р1 – абсолютное
давление
пароводяной
смеси перед
конденсатоотводчиком,
МПа (р1=0,95р, где
р – абсолютное
давление пара
перед калорифером,
т.е. на коллекторе
камеры, обычно
задаётся); р2
– абсолютное
давление
конденсата
после конденсатоотводчика,
МПа (давление
в конденсационной
магистрали,
принимается
от 0,1 до 0,2 МПа).

Если kυ
по расчёту
получается
больше 2500 кг/ч,
то на камеру
выбирается
два конденсатоотводчика
по суммарной
пропускной
способности,
близкой к
расчётной.

Принимаем
конденсатоотводчик
типа 45ч15нж с
dУ=25 мм

2.3. Выбор
режима сушки

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

В настоящее
время установлены
четыре категории
качества сушки
пиломатериалов.

Мы выбираем
II категорию:

II – сушка
пиломатериалов
до WСР.К=7…15%
(мебельное
производство,
столярно-строительные
изделия и др.).

2.3.1. Режимы
сушки в камерах
периодического
действия (ГОСТ
19773-84)

В этих камерах
применяются
режимы низкотемпературного
и высокотемпературного
процесса.

2.4. Определение
параметров
агента сушки
на входе в штабель

2.4.1. Агент сушки
- влажный воздух

По выбранному
режиму назначаются
расчётная
температура
t1 и относительная
влажность
воздуха φ1
со стороны
входа в штабель.
Для камер
периодического
действия эти
параметры
берутся по
второй (средней)
ступени режима
(W=35-20%).

Влагосодеражание
d1, теплосодержане
I1, плотность
р1 и приведённый
удельный объём
υПР.1
определяются
по Id-диаграмме.
Если точка
1, характеризующая
на Id-диаграмме
состояние
воздуха на
входе в штабель,
выходит за
пределы диаграммы,
парамеиры
воздуха следует
вычислять по
известным
уравнениям:

ρП1 33151,3

d1=622 ─────
г/кг= 622 ────────
=308,4 г/кг

ρа-ρП1
105-33151,3

где ρП1 -
парциальное
давление водяного
пара, Па; ρа
– атмосферное
давление воздуха
(ρа≈1 бар=105
Па).

Так как φ1=
ρП1/ ρН1,
то ρП1=
φ1ρП1=0,70*47359=33151,3
Па

где φ1
– относительная
влажность
воздуха расчётной
ступени режима;
ρП1 – давление
насыщения
водяного пара
при расчётной
температуре
режима.

Теплосодержание
воздуха, кДж/кг,

I1=1,0t1+0,001d1(1,93t1+2490)=1,0*80+0,001*308,4(1,93*80+2490)=895,5
кДж/кг

Плотность
воздуха, кг/м3,

d1 308,4

349-132────── 349-132────────

622+d1 622+308,4

ρ1= ────────────
= ───────────────
=0,86 кг/м3

Т1 353

Приведённый
удельный объём,
м3/кг сух. возд,

υПР.1=4,62
10-6 Т1(622+d1)=4,62*10-6*353(622+308,4)=1,52
м3/кг

где Т1 –
термодинамическая
температура,
К. Т1=273+t1=273+80=353
К

2.5.3. Определение
параметров
воздуха на
выходе из штабеля

1000 1000

d2=
───── +d1
= ────── + 308,4=310,3 г/кг

mЦ 513,1

Теплосодержание
воздуха, кДж/кг,
I2=I1

I2-2,490d2
895,5-2,490*310,3

I2=1,0t2+0,001d2(1,93t2+2490).
Откуда
t2=
──────── =
────────────
= 76,5

1,0+0,00193d2
1,0+0,00193*310,3

I2=1,0*76,5+0,001*310,3(1,93*76,5+2490)=895
кДж/кг

Плотность
воздуха, кг/м3,

d2
310,3

349-132────── 349-132 ──────

622+d2 622+310,3

ρ2= ────────────
= ──────────────
= 0,87 кг/м3

Т2 349,5

Приведённый
удельный объём,
м3/кг сух. возд,

υПР.2=4,62
10-6 Т2(622+d2)=4,62*10-6*349,5(622+310,3)=1,50
м3/кг

где Т2 –
термодинамическая
температура,
К. Т2=273+t=273+76,5=349,5
К

2.5.4. Уточнение
объёма и массы
циркулирующего
агента сушки

1000 1000

mЦ=
───── = ──────
= 526,3

d2-d1
310,3-308,4

Уточнение
объёма VЦ,
м3/с, и массы
G, кг/с,
циркулирующего
агента сушки

VЦ=
m
Цm
РυПР.1=526,3*0,025*1,52=20
м3/с

GЦ=
m
Цm
Р=526,3*0,024=13,1 кг/с

Если не задана
скорость агента
сушки через
штабель, то
она может быть
определена
или уточнена
по VЦ

VЦ 20

υШТ=
─────── = ─────
=2

FЖ.СЕЧ.ШТ 9,75

2.5. Определение
объёма и массы
циркулирующего
агента сушки

2.5.1. Объём
циркулирующего
агента сушки,
м3/с,
определяется
по формуле

VЦ=υШТFЖ.СЕЧ.ШТ=2,0*9,75=19,5
м3/с

где υШТ
– расчётная
(заданная)
скорость
циркуляции
агента сушки
через штабель,
м/с; FЖ.СЕЧ.ШТ
– живое сечение
штабеля, м2.

FЖ.СЕЧ.ШТ=nlh(1-βВ)=1*6,5*3,0(1-0,5)=9,75
м2

где n –
количество
штабелей в
плоскости,
перпендикулярной
входу циркулирующего
агента сушки;
l, h –
длина и высота
штабеля, м; βВ
– коэффициент
заполнения
штабеля по
высоте.

2.5.2. Масса
циркулирующего
агента сушки
на 1 кг испаряемой
влаги, кг/кг

VЦ 19,5

m
Ц= ──── = ───────
=513,1 кг/кг

m
РυПР.1
0,025*1,52

где υПР.1
– приведённый
удельный объём
агента сушки
на входе в
штабель, м3/кг
(определяется
по Id-диаграмме
или расчётным
путём).

2.6. Определение
объёма свежего
и отработанного
воздуха или
перегретого
пара

2.6.1. Масса свежего
и отработанного
воздуха на 1
кг испаряемой
влаги, кг/кг,

1000 1000

m0=
────── = ───────
=3,3 кг/кг

d2-d0 310,3-10

где - d0
влагосодержание
свежего воздуха,
г/кг (при поступлении
из коридора
управления
или цеха d0=10-12
г/кг; при поступлении
наружного
воздуха летом
d0 =10-12 г/кг;
зимой d0=2-3
г/кг).

2.6.2. Объём свежего
(приточного)
воздуха, поступающего
в камеру, м3/с,

V0=
m
P
m
0νПР.о=0,025*3,3*3,48=0,287
м3/с

где νПР.о
– приведённый
удельный объём
свежего воздуха,
м3/кг (при t0=20оC;
νПР.о≈0,87
м3/кг).

2.6.3. Объём
отработанного
воздуха (выбрасываемого
из камеры), м3/с,

VОТР=
m
P
m
0νПР.2
=0,025*3,3*1,50=0,123
м3/с

где νПР.2,
- приведённый
удельный объём
отработанного
( на выходе из
штабеля) воздуха,
м3/кг.

2.6.4. Расчёт
приточно–вытяжных
каналов камеры

Площадь поперечного
сечения приточного
канала, м2,

V0 0,287

ƒКАН=
───── = ─────
=0,0717 м2

νКАН 4

где V0 –
объём свежего
воздуха, м3/с;

VО=m
0m
РνПР.0=3,3*0,025*3,48=0,287
м3/с

где νПР.0
– приведённый
удельный объём
свежего воздуха,
м3/кг.

Площадь поперечного
сечения вытяжного
канала, м2,

V0ТР
0,123

ƒКАН=
───── = ────
=0,0307 м2

νКАН 4

где V0ТР
– объём отработавшего
агента сушки,
м3/с;

VОТР=m
0m
РνПР.2=3,3*0,025*1,50=0,123
м3/с

где νПР.2
– приведённый
удельный объём
отработавшего
агента сушки,
м3/кг.

2.7. Определение
расхода тепла
на сушку

2.7.1. Расход
тепла на начальный
прогрев 1 м3
древесины

1.Для зимних
условий, кДж/м3,

W-WГ.Ж

60-17

qПР11м3=
ρWС(-)(-t0)+
ρб

+
РWС(+)tПР=650*2,09*24+400────335+650*2,89*100=278074кДж/м3

100
100

где ρW
– плотность
древесины
расчётного
материала
при заданной
начальной
влажности
WН, кг/м3;
ρб
– базисная
плотность
древесины
расчётного
материала,
кг/м3; WН
– начальная
влажность
расчётного
материала,
%; WГ.Ж –
содержание
незамёрзшей
связанной
(гигроскопичной
влаги), %; 
- скрытая теплота
плавления
льда (335 кДж/кг);
С(-),С(+) – средняя
удельная
теплоёмкость
соответственно
при отрицательной
и положительной
температуре,
кДж/(кг оС);
t0 – начальная
расчётная
температура
для зимних
условий, оС;
tПР –
температура
древесины
при её прогреве,
оС.

При определении
удельной
теплоёмкости
древесины,
средняя температура,
оС древесины
принимается:

t0+0 -24+0

для С(-)
tСР= ──────
= ───── = -12 оС
С(-)=2,09

2 2

0+tПР 0+100

для С(+)
tСР= ──────
= ───── =50 оС
С(+)=2,89

2 2

2. Для среднегодовых
условий, кДж/м3,

qПР11м3=
ρWС(+)(tПР-t0)=650*2,9(100-5,0)=179075
кДж/м3

где t0 –
среднегодовая
темература
древесины,
оС.

при tСР=(t0+tПР)/2
= (5,0+100)/2=52,5 оС С(+)=2,9

2.7.2. Удельный
расход тепла,
кДж/кг, при
начальном
прогреве на
1кг испаряемой
влаги

(определяется
для зимних и
среднегодовых
условий)

qПР11м3
278074 179075

qПР=

= ────── =1448,30
(зимнее) qПР=
──────── =932,68
(среднегодовое)
кДж/кг

m
1м3 192 192

2.7.3. Общий расход
тепла на камеру
при начальном
прогреве

qПР11м3E
278074*20,3
179075*20,3

QПР=

= ─────────
=333,62 (зимнее) QПР=
──────── =214,84
(среднегодовое)
кДж/кг

3600 τПР
3600*4,7
3600*4,7

где τПР
– продолжительность
прогрева, ч;
принимается
ориентировочно
для пиломатериалов
мягких хвойных
пород летом
1-1,5, зимой 1,5-2 ч на
каждый см толщины
материала;
для пиломатериалов
мягких лиственных
пород ( берёза,
осина, ольха
и др.) время
прогрева
увеличивается
на 25%, а для пиломатериалов
твёрдых пород
(дуб, бук, лиственница
и др.) – на 50%.

2.7.4. Определение
расхода тепла
на испарение
влаги

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

I2-I0
895-10

qИСП=1000
───── - CВtПР
= 1000─────── -
4,19*100=2451,5 кДж/кг (зимнее)

d2-d0
310,3-2

895-46

qИСП=
1000─────── -
4,19*100=2408,2 кДж (среднегодовое)

310,3-10

где I2 –
теплосодержание
воздуха на
выходе из штабеля,
кДж/кг; I0
– теплосодержание
свежего (приточного)
воздуха, кДж/кг;
d2 – влагосодержание
воздуха на
выходе из штабеля,
г/кг; d0 –
влагосодержание
свежего (приточного)
воздуха, г/кг;
СВ – удельная
теплоёмкость
воды, СВ=4,19
кДж/(кг оС);
tПР –
температура
нагретой влаги
в древесине,
оС; принимается
равной температуре
прогрева.

При поступлении
воздуха из
коридора
управления
или наружного
воздуха летом
допустимо
принять d0=10-12
г/кг, I0=46
кДж/кг; при
поступлении
наружного
воздуха зимой
d0=2-3 г/кг,
I0=10 кДж/кг.

Общий расход
тепла на испарение
влаги, кВт,

QИСП=qИСПm
Р=2451,5*0,025= 61,3кВт (зимнее)

QИСП=2408,2*0,025=
60,2 кВт (среднегодовое)

2.7.5. Потери
тепла через
ограждения
камеры

Теплопотери,
кДж, через
ограждения
камеры в единицу
времени (секунду),
т.е. кВт,

QОГ=∑FОГk(tc-t0)10-3
= кВт

где ∑FОГ
– суммарная
поверхность
ограждений
крайней камеры
в блоке, м2;
k
– коэффициент
теплопередачи
соответствующего
ограждения
камеры, Вт/(м2
оС); tc
– температура
среды в камере,
оС; t0
– расчётная
температура
наружного
воздуха для
зимних и среднегодовых
условий.

Коэффициент
теплопередачи
многослойных
ограждений
подсчитывается
по общейзвестной
формуле, Вт/(м2
оС),

1

k=
───────────────────────────

1 δ1
δ2
δn
1

──── + ───
+ ─── + …+ ─── + ────

αВН
λ1
λ2
λn
αН

где αВН
– коэффициент
теплоотдачи
для внутренних
поверхностей
ограждений,
Вт/(м2 оС)
(принимается
ориентировочно
αВН=25);
αН
– коэффициент
теплоотдачи
для наружных
поверхностей
ограждений,
Вт/(м2 оС)
(αН=23
– для наружного
воздуха; αН=12
– для чердачных
и неотапливаемых
помещений;
αН=9
– для отапливаемых
помещений);
δ1;
δ2;
… ; δn
– толщина
слоёв ограждений,
м; λ1;
λ2;
… ; λn
- коэффициент
теплопроводности
материалов
соответствующих
слоёв ограждений,
Вт/(м2 оС).

коэффициент
теплопередачи
пола
kПОЛ,
Вт/(м2 оС),
принимается
равным 0,5k
наружной стены

kПОЛ=0,5kСТ
=0,5*0,47=0,24 Вт/(м2 оС),

1

kДВ=
───────────────────────
=0,6 Вт/(м2 оС),

1/25+0,01/58+0,08/0,07+0,01/240+1/9

1

kСТ=
─────────────────────────
=0,47 Вт/(м2 оС),

1/25+0,005/58+0,14/0,07+0,005/240+1/9

Удельный расход
тепла на потери
через ограждения
(определяется
для зимних
среднегодовых
условий), кДж/кг,
∑QОГ=4,7*1,5=7,05

∑QОГ 7,05

qОГ=
───── = ─────
=335,71 кДж/кг

mС 0,021

где ∑QОГ
– суммарные
теплопотери
через ограждения
камеры, кВт

2.7.6. Определение
удельного
расхода тепла
на сушку, кДж/кг

Производится
для зимних и
среднегодовых
условий

qСУШ=(qПР+qИСП+qОГ)с1=(1448,30+2451,5+335,71)1,1=4659,06(зимнее)
кДж/кг

qСУШ=(932,68+2408,2+335,71)1,1=4044,24
(среднегодовое)
кДж/кг

где с1 – коэффициент,
учитывающий
дополнительный
расход тепла
на начальный
прогрев камер,
транспортных
средств, оборудования
и др.; принимается
в зависимости
от условия
процесса от
1,1 до 1,3.

2.7.7. определение
расхода тепла
на 1 м3
расчётного
материала,
кДж/м3

Производится
для среднегодовых
условий по
формуле

qСУШ
1 м3=qСУШm1м3

qСУШ
1 м3 =4044,24*192=776494,08 (среднегодовое)
кДж/м3

2.8. Выбор
типа и расчёт
поверхности
нагрева калорифера

2.8.1. Выбор типа
калорифера

Из всего многообразия
серийно выпускаемых
калориферов
(основное название
– воздухонагреватель
по ГОС 7201-80) для
лесосушильной
техники следует
рекомендовать
спирально –
накатные
(биметаллические).
Это так, называемые,
компактные
калориферы,
которые могут
довольно надёжно
работать в
агрессивной
среде лесосушильных
камер.

2.8.2. Тепловая
мощность
калорифера

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

QК=(QИСП+ΣQОГ)с2
= (61,3+7,05)1,2=82,02

где с2 – коэффициент
неучтённого
расхода тепла
на сушку, с2=1,1…1,3.

2.8.3. Расчёт
поверхности
нагрева калорифера,
м2

1000QКc3 1000*82,02*1,2

FК=
────── = ───────────
= 94,61м2

K(tт-tC)
19,0(133-78,25)

где k –
коэффициент
теплопередачи
калорифера,
Вт/(м2 оС); tт
– температура
теплоносителя
(пар, вода), оС;
tC
– температура
нагреваемой
среды в камере
(воздух, перегретый
пар), оС; с3
– коэффициент
запаса, учитывающий
загрязнение
поверхности
калорифера
( для чугунных
труб с3=1,1; для
биметаллических
с3=1,2).

Температуру
среды tC
ориентировочно
можно вычислить
по формуле

tC=(t1+t2)/2=(80+76,5)/2=78,25

где t1 и
t2 – соответственно
температуры
агента сушки
на входе в штабель
и выходе из
штабеля, оС.

Камеры с калориферами
из биметаллических
греющих труб
наружным диаметром
56 мм

FЖ.СЕЧ.К=FКАН(1-Кƒ)=9,75(1-0,410)=5,75

где Кƒ – коэффициент
проекции труб
на площадь,
перпендикулярную
потоку.

Коэффициент
проекции зависит
от шага S
размещения
труб и при
величинах
шага 100, 80, 74 мм –
соответственно
равен 0,350; 0,410; 0,466;

Зная FЖ.СЕЧ.К
и VЦ, определяем
скорость агента
сушки; м/с, через
калорифер

VЦ
19,5

υК= ──────
= ──── = 3 м/с
k=19,0

FЖ.СЕЧ.К
5,75

Для биметаллических
труб k
находят по
таблицам в
зависимости
от υК, то
есть k=ƒ(υК).

FК
94,6

nК=
──── = ──── = 72
трубы

ƒК 1,3

ƒК – поверхность
нагрева одного
компактного
калорифера.

Площадь нагрева
1 м биметаллической
трубы диаметром
56 мм равна 1,3 м2.

2.9. Определение
расхода пара

2.9.1. Расход
пара на 1 м3
расчётного
материала,
кг/м3

qСУШm1М3
4044,24 *192

РСУШ.1М3=
──────── =
──────── =369,75
кг/м3

iП-iК 2100

где qСУШ
– суммарный
удельный
расход
тепла на
сушку для
среднегодовых
условий, кДж/кг;
iП – энтальпия
сухого насыщенного
пара при определённом
давлении, кДж/кг;
iК – энтальпия
кипящей воды
при том же
давлении, кДж/кг.

Ориентировочно
Δi= iП-iК
можно принимать:

при р=0,2-0,25 МПа
Δi≈2190 кДж/кг

при р=0,3-0,50 МПа
Δi≈2100 кДж/кг

р – давление
пара в калорифере.

2.9.2. Расход
пара на камеру,
кг/ч

Определяется
для зимних и
среднегодовых
условий

Для камер
периодического
действия:

а) в период
прогрева

(QПР+∑QОГ)с23600 (333,62+7,05)1,25*3600

РКАМ.ПР=
────────────
= ──────────────
=730 (зимнее)
кг/ч

iП-iК 2100

(214,84+7,05)1,25*3600

РКАМ.ПР=
──────────────
= 475,47(среднегодовое)
кг/ч

2100

б) в период сушки

(QИСП+∑QОГ)с23600
(61,3+7,05)1,25*3600

РКАМ.СУШ=
────────────
= ──────────────
=146,46 кг/ч (зимнее)

iП-iК 2100

(60,2+7,05)1,25*3600

РКАМ.СУШ=
───────────────
=144,10 кг/ч (среднегодовое)

2100

с2 – коэффициент,
учитывающий
потери тепла
паропроводами,
конденсатопроводами,
конденсатоотводчиками
при неорганизованном
воздухообмене
(с2≈1,25).

2.9.3. Расход
пара на сушильный
цех, кг/ч

РЦЕХА=nКАМ.ПРРКАМ.ПР+nКАМ.СУШРКАМ.СУШ=1*730
+2*146,46
=1023
кг/ч

где nКАМ.ПР
– число камер,
в которых
одновременно
идёт прогрев
материала
(принимается
равным 1/6 от
общего числа
камер и не менее
одной при любом

Содержание

Введение…………………………………………………………………………………….

Технологический
расчёт камер
и цеха………………………………………………..

Пересчёт
объёма фактического
пиломатериала
в объём условного
материала……

1.2. Определение
производительности
камер в условном
материале…………………..

1.3. Определение
необходимого
количества
камер………………………………………

1.4. Определение
производственной
мощности
действующего
лесосушильного

цеха
(участка)……………………………………………………………………………….

Тепловой расчёт
камер и
цеха………………………………………………………….

2.1. Выбор расчётного
материала…………………………………………………………..

2.2. Определение
массы испаряемой
влаги……………………………………………….

2.3. Выбор
режима
сушки…………………………………………………………………..

2.4. Определение
параметров
агента сушки
на входе в
штабель…………………………

2.5. Определение
объёма и массы
циркулирующего
агента сушки………………………

2.6. Определение
объёма свежего
и отработанного
воздуха или
перегретого
пара…….

2.7. Определение
расхода тепла
на сушку…………………………………………………

2.8. Выбор типа
и расчёт поверхности
нагрева
калорифера………………………………

2.9. Определение
расхода
пара……………………………………………………………..

2.10. Определение
диаметров
паропроводов
и конденсатопроводов……………………

2.11. Выбор
конденсатоотводчиков…………………………………………………………

Литература………………………………………………………………………………….…

СИПЭиУ

ТЛ
и ДП-01

СИПЭиУ

ТЛ
и ДП-01

Введение.

По своему
технологическому
содержанию
процессы сушки
и защиты древесины
имеют целью
осуществлять
коренные
изменения
качества
древесных
материалов
путём облагораживания
древесины
c превращением
её из сырья
в строительный,
отделочный
материал.

Понятие
о сушке древесины.

Выпиливаемые
из сырых бревен
доски и заготовки
содержат по
массе почти
столько же
влаги, сколько
в них заключается
древесного
вещества. Если
удалить эту
влажность,
масса досок
уменьшится
почти в 2 раза,
а влажность
древесины
будет близка
к нулю.

Применяемый
в промышленности
метод теплового
удаления влаги
из древесины
называется
сушкой. Физическая
сущность
процесса
заключается
в том, что нагретый
воздух (агент
сушки) направляют
к сырому материалу,
при взаимодействии
с которым он
отдаёт своё
тепло, а влага
из древесины
за счёт восприятия
ею из воздуха
тепла превращается
в парообразное
состояние
и удаляется
этим же, воздухом.

Цели
сушки древесины.

Главная цель
сушки древесины
во всех условиях
её производственного
и бытового
использования
заключается
в превращении
древесины
из природного
сырья в промышленный
материал с
коренным
улучшением
её биологических,
физико-механических,
технологических
и потребительских
свойств

В результате
высушивания,
древесина
приобретает
стойкость
против гниения,
повышается
её прочность
и жёсткость,
возникает
стабильность
размеров и
формы деталей
и всего изделия.
Открывается
возможность
склеивания,
шлифования,
строгания,
снижается
тепло и электропроводимость,
появляются
другие положительные
свойства (лучше
удержание
гвоздей, выше
чистота обрабатываемой
поверхности
и др.).

Возможные
способы сушки.

Подведения
тепла к пиломатериалам
для удаления
влаги, возможно
следующими
способами:

1) С горячей
гидрофобной
(отталкивающей)
жидкостью.

2) Твёрдыми
телами при
контакте
древесины
с горячей
металлической
поверхностью.

3) Лучистой
теплотой
направленной
к древесине
от специальных
полей.

4) Электрическим
током пропускаемым
через древесину
и нагревающим
её.

5) Электромагнитным
полем высокой
частоты, пронизывающем
и нагревающем
влажную древесину.

Известный
интерес представляют
опытные методы
обезвоживания
древесины
без превращения
её влаги в пар
т.е. без затрат
тепла на
парообразование.

1) Центробежный
при больших
частотах
вращения образца
древесины,
когда ось его
вращения
проходит по
середине его
длины.

2) Воздействие
разности
потенциалов
постоянного
электрического
тока.

3) Выдавливание
древесины.

Подп.
и дата

Инв.
№ дубл.

Взам.
инв. №

Подп.
и дата

Изм

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

Инв.
№ подп.

Разраб.

Огнев
В. В.

Лит.

Лист

Листов

Лит.

Лист

Листов

Пров.

Васильев
В.С.

СИПЭиУ

ТЛ
и ДП-01

СИПЭиУ

ТЛ
и ДП-01

Н.
контр

Утв.

Литература

1. Е. С. Богданов,
В. А. Козлов, Н.
Н. Пейч Справочник
по сушке древесины:
Изд 3-е, перераб.
– М.: Лесн. Пром-сть,
1981, - 192 с.

2. Акишенков
С. И., Корнеев
В. И. Проектирование
лесосушильных
камер и цехов:
Учебное пособие.
3-е изд., перераб.
И доп./ЛТА. СПб.,
1992.

3. Кречетов И.
В. Сушка древесины.
М: Лесная
промышленность,
1980, 432 с.

Камера
состоит из
пяти цельно
сборных металлических
секций. Передняя
представляет
собой сварную
конструкцию
прямоугольной
формы, закрытую
с одного из
торцов дверями.
Каракас секции
состоит из
швеллерного
и уголкового
проката, закрытого
изнутри стальным
листом, защищённого
антикоррозийным
покрытием
или листами
из нержавеющей
стали. Снаружи
стены обшиты
алюминиевым
листом. Пространство
между обшивками
заполнено
теплоизоляционным
материалом
– минеральной
ватой. Секция
имеет две
одностворчатые
двери автоклавного
типа. Для герметичного
уплотнения
дверей применяется
полосовая
термостойкая
резина, которая
закладывается
в специально
загнутый листовой
профиль, приваренный
к каркасу секции.
Двери закрываются
с помощью двух
штурвалов и
штанги. На секции
в зоне дверного
проёма установлены
два конечных
выключателя,
блокирующих
работу вентиляторов
при открытых
дверях. В секции
установлены
два оборотных
блока и биметаллический
калорифер.

Вентиляторная
секция – наиболее
ответственный
узел камеры.
Её корпус в
плане представляет
собой равнобокую
трапецию. В
секции установлены
два осевых
реверсивных
вентилятора
серии У – 12 №
12,5, расположенных
друг над другом
на поперечных
валах. Подшипниковые
узлы вынесены
за пределы
внутреннего
пространства
секции и расположены
в специальных
карманах. На
скошенных
боковых стенах
установлены
приточно-вытяжные
трубы, имеющие
в верхней части
заслонки с
исполнительным
механизмом.

Сочленение
секции и герметичность
внутренней
оболочки камеры
обеспечиваются
сваркой. С внешней
стороны камеры
промежутки
между секциями
закрывают
алюминиевыми
накладками
и крепят винтами.
Эти промежутки
предварительно
заполняют
стекловатой.

Лесосушильная
камера в собранном
виде представляет
собой металлический
короб, разделённый
по длине на
две части:
сушильное
пространство
и вентиляторное
помещение.

В сушильном
пространстве
находятся
высушиваемый
материал, тепловое
оборудование,
направляющие
экраны и оборотные
блоки. Объём
этого пространства
рассчитан на
загрузку двух
штабелей. В
вентиляторном
помещении
размещают
вентиляторную
установку,
тепловое
оборудование
с разводкой
трубопроводов,
устройства
для установки
датчиков.

В качестве
теплового
оборудования
в камере устанавливают
специальные
биметаллические
калориферы.
Общая поверхность
нагрева составляет
около 450 м2.

Для
обеспечения
равномерного
температурного
поля в камере
55% общей поверхности
нагрева калорифера
устанавливается
в ветиляторном
помещении, а
45% - в сушильном
пространстве,
в промежутке
между штабелями.

Камера
оснащена
увлажнительной
системой и
приточно-вытяжными
трубами. Увлажнительная
система состоит
из двух пар
труб, установленных
вертикально
на выходе из
вентиляторного
помещения в
сушильное
пространство.
Эти трубы по
всей длине
имеют отверстия,
через которые
пар подаётся
непосредственно
в камеру.

Для
удаления
отработанного
воздуха и подачи
в камеру свежего
воздуха размещают
две приточно-вытяжные
трубы. Камера
оснащена
гидравлическим
затвором, с
помощью которого
в камере поддерживают
атмосферное
давление.

В конструкции
гидравлического
затвора и месте
его установки
предусмотрена
система для
сбора образующегося
конденсата.

Для
уменьшения
утечки агента
сушки мимо
сушильных
штабелей в
камере устанавливаются
стационарные
и поворотные
экраны. Стационарные
экраны загораживают
торцы штабелей,
а поворотные
ликвидируют
утечку агента
сушки через
зазор, образующийся
между потолочным
перекрытием
и верхом штабелей
в период их
усадки.

Для
механизации
загрузки штабелей
в камере со
стороны дверных
проёмов устанавливают
поворотные
блоки. Выгрузка
штабелей из
камеры может
производиться
с помощью
траверсной
тележки, автопогрузчиком
или специальной
лебёдкой.

Камера
СПМ – 1К предназначена
для установки
внутри отапливаемого
производственного
помещения и
рекомендуется
для любых
деревообрабатывающих
предприятий
с объёмом
переработки
древесины не
более 30…60 тыс.
м3
условных
пиломатериалов
в год.

Объём
высушенного
или подлежащего
сушке пиломатериала
заданной
спецификации
Фl,
м3,
пересчитывается
в объём условного
материала Уl
, м3
усл. По формуле:

У=КФ,

где
Фl-объём
высушенных
или подлежащих
сушке фактических
пиломатериалов
данного размера
и породы, м3;
К-коэффициент
пересчёта,
определяется
по формуле:

К= Кτ
КЕ,

где Кτ
–коэффициент
продолжительности
оборота камеры;
КЕ -
коэффициент
вместимости
камеры. Коэффициент
вместимости
камеры определяется
отношением
коэффициентов
объёмного
заполнения
штабеля условным
βУ
и фактическим
βФ
материалом:

βУ

КЕ= ───

βФ

Коэффициент
βУ или
βФ
равен произведению
коэффициентов
заполнения
штабеля по
высоте βВ
, ширине
βШ и
длине βДЛ
. С учётом
объёмной усушки
пиломатериалов
У0
величина βУ
или
βФ
находиться
по формуле:

100-У0

βФ= βВ
βШ βДЛ ──────

100

Коэффициент
βВ
зависит
от номинальной
толщины высушиваемого
материала S
и толщины
прокладок
SПР:

S

βВ=
─────

SПР+S

Для
штабелей высотой
до 3,0 м толщина
прокладок
SПР=25
мм, для штабелей
высотой до
5,0 м SПР=32
мм.

Коэффициент
βШ
зависит от
способа укладки(со
шпациями, без
шпаций) и вида
пиломатериалов
(обрезные,
необрезные).

Коэффициент
βДЛ
равен отношению
средней длины
пиломатериалов
lСР
в штабеле к
его габаритной
длине lГАБ.ШТ.
Если в штабель
укладываются
доски без
сортировки
по длине, то
средний коэффициент
заполнения
βДЛ
принимается
равным 0,85. Для
условного
материала
βДЛ=0,85.
При укладке
заготовок,
уложенных
торец в торец,
их количество
по длине штабеля
составит:

nД=(lГАБ,ШТ+0,2)/lЗАГ,

где lЗАГ
– длина заготовок,
м; lГАБ,ШТ
– габаритная
длина штабеля,
м (по паспортным
данным камеры).

Округлив
nД
до целого в
меньшую сторону,
можно определить
коэффициент
βД

βД=lЗАГ
nД/lГАБ,ШТ,

где nД
– количество
заготовок по
длине штабеля
после округления
до целого в
сторону уменьшения,
шт.

Объёмную
усушку У0,
%, предлагается
нами определять
так:

У0=К0(WНОМ-WК),

где К0
– коэффициент
объёмной усушки,
зависящий от
породы древесины;
WНОМ
– влажность,
для которой
установлены
номинальные
размеры по
толщине и ширине
пиломатериалов,
%; WК
– конечная
влажность
высушенных
пиломатериалов,
%.

Все
данные сводятся
в таблице 1

Коэффициент
продолжительности
оборота камеры
определяется
по формуле:

τОБ.Ф

Кτ=
────

τОБ.У

где τОБ.Ф
– продолжительность
оборота камеры
при сушке
фактического
материала
данного размера
и породы, суток;
τОБ.У
– продолжительность
оборота камеры
при сушке
условного
материала,
суток.

Продолжительность
одного оборота
камеры при
сушке фактического
ил условного
материала:

для камер
периодического
действия:

τОБ.Ф=τСУШ+τЗАГР,

τОБ.У=τСУШ+τЗАГР,

где τСУШ
– продолжительность
сушки фактического
или условного
материала,
суток.; τЗАГР
- продолжительность
загрузки и
выгрузки
материала,
суток. При
механизированной
загрузке и
выгрузке
принимается
равной 0,1 суток.

Общая продолжительность
сушки (в часах),
включая начальный
прогрев и
влаготеплопереработку,
находится по
выражению

τСУШ=
τИСХАРАЦАКАВАД,

где τИСХ
– исходная
продолжительность
собственно
сушки пиломатериалов
заданной породы,
толщины S1
и ширины S2
нормальными
режимами в
камерах с
принудительной
реверсивной
циркуляцией
средней интенсивности
(расчётная
скорость воздуха
– 1,0 м/с, ширина
штабеля 1,5 – 2м)
от начальной
влажности
60% до конечной
влажности
12%.

АР – коэффициент,
учитывающий
категорию
применяемого
режима сушки:
для нормальных
– 1,0; АЦ – коэффициент,
учитывающий
характер и
интенсивность
циркуляции
воздуха в камере.
АК – коэффициент,
учитывающий
категорию
качества сушки
и характеризующий
среднюю длительность
влаготеплообработок:
II – 1,155

АВ – коэффициент,
учитывающий
начальную
(WН) и конечную
(WК) влажность
древесины;
АД – коэффициент,
учитывающий
влияние длины
заготовок на
продолжительность
процесса; для
пиломатериалов
АД=1,0; для заготовок
берётся в
зависимости
от отношения
их длины l к
толщине S.

Результаты
по определению
продолжительности
сушки удобнее
представить
в виде таблицы
2

Определение
продолжительности
сушки пиломатериалов
(или заготовок)

Таблица
2

        Сушка
древесины
- процесс удаления
влаги из древесины
путём испарения.
Сушка предохраняет
древесину
от поражения
деревоокрашивающими
и дереворазрушающими
грибами в период
её хранения
и транспортировки,
предупреждает
изменение
размеров и
формы древесины
в процессе
изготовления
и эксплуатации
изделий из
неё. Сухая
древесина в
отличие от
сырой легко
склеивается
и отделывается.        Древесина
состоит из
толстостенных
клеток удлинённой
формы, ориентированных
вдоль оси ствола.
Вода в древесине
может находиться
в полостях
клеток и в их
стенках. Вода,
находящаяся
в полости клеток
и в пространствах
между клетками,
называют
свободной,
а в клеточных
стенках - связанной.
Свободная
влага связана
с древесиной
лишь механически,
и её удаление
при сушке не
вызывает
структурных
изменений
древесины.
Максимальное
количество
связанной
влаги, находящейся
в древесине,
примерно
одинаково
для всех пород
древесины и
составляет
при нормальных
условиях около
30 %. При сушке
влажной древесины
в первую очередь
испаряется
свободная
влага. По мере
снижения
влажности
древесины
ниже 30 % наблюдается
уменьшение
линейных размеров
и объёмов
древесины.
Это явление
называется
усушкой.
Абсолютно
сухой
древесиной
называется
такая, из которой
удалена вся
свободная и
связанная
(гигроскопическая)
влага.        Древесина
относится к
гигроскопичным
материалам,
которые обладают
свойством
изменять свою
влажность с
изменением
состояния
окружающей
их среды. Под
влажностью
древесины
в деревообработке
понимают
отношение
массы воды
в древесине,
к массе абсолютно
сухой древесины,
выраженное
в процентах.        Сушильным
агентом (агентом
сушки)
называется
среда, в которой
происходит
сушка древесины.
Сушильный
агент обеспечивает
подвод тепла
к пиломатериалу
и поглащает
испаряемую
из него влагу.
Агентом сушки
может быть
атмосферный
воздух, топочные
газы, водяной
перегретый
пар и их смеси.
В некоторых
случаях сушильным
агентом может
быть гидрофобная
жидкость или
водный раствор
соли.