Министерство образования Кыргызской Республики.
Бишкекский архитектурно-строительный техникум.
Специальность:
"Технология деревообработки"
По предмету:
"Сушка и защита древесины"
Тема:
Расчет работы сушильной камеры периодического
действия типа УЛ – 2
Выполнил: Крысанов А.Н. гр. 614
Проверил: Сидорина А.А.
Бишкек 2008г.
Место строительства сушильной камеры – город Алматы
Назначение высушиваемого пиломатериала - мебель
Теплоноситель пар: давлением 0,45 МПа
Спецификация и количество высушиваемых пиломатериалов в год
| Порода
|
Размеры мм.
|
Вид материала
|
Влажность
|
Кол-во материала в год
|
|||
| Д
|
Ш
|
Т
|
W
|
W
|
|||
| Сосна
|
6500 |
160 |
40 |
Обрезная |
50 |
8 |
1500 |
| Кедр
|
6500 |
280 |
50 |
Обрезной |
70 |
8 |
1700 |
| Кедр
|
6500 |
180 |
32 |
Обрезной |
60 |
8 |
1200 |
| Орех
|
6500 |
200 |
40 |
Обрезной |
50 |
8 |
1000 |
| Дуб
|
6500 |
160 |
32 |
Обрезной |
60 |
8 |
1100 |
I. Технологический расчет
В камерах периодического действия при низкотемпературном процессе общая продолжительность сушки, включая начальный прогрев и ВТО, находиться по формуле:
τ = τисх
.
·Ар
·Ац
·Аw
·Ак
·Ад
τисх –
исходная продолжительность сушки пиломатериалов заданной породы, толщины, ширины (Таблица 1)
Таблица 1. Исходная продолжительность сушки
τисх
пиломатериалов, ч, при низкотемпературном процессе.
| Толщина пиломатериалов
|
Ширина пиломатериалов
|
|||||
| 40
|
60…70
|
80…100
|
110…130
|
140…180
|
более 180
|
|
| Сосна, ель, пихта, кедр
|
||||||
| 32
|
59 |
63 |
68 |
72 |
73 |
73 |
| 40
|
71 |
79 |
84 |
86 |
88 |
88 |
| 50
|
- |
93 |
99 |
100 |
104 |
105 |
| Дуб, орех, граб
|
||||||
| 32
|
146 |
173 |
193 |
206 |
214 |
221 |
| 40
|
183 |
234 |
269 |
293 |
307 |
321 |
Ар
– коэффициент, учитывающий жесткость применяемого режима сушки: для мягких режимов Ар = 1.70, нормальных - 1.0, форсированных – 0.8.
Ац
– коэффициент, учитывающий характер и интенсивность циркуляции воздуха в камере. Определяется по таблице 2
Таблица 2.Значение коэффициента Ац для камер с реверсивной циркуляцией
| τисх
|
Скорость циркуляции
|
||||||
| 0.2
|
0.5
|
1.5
|
2.0
|
2.5
|
3.0
|
3.5
|
|
| 20
|
3.14 |
1.80 |
0.78 |
0.63 |
0.54 |
0.49 |
0.46 |
| 40
|
2.4 |
1.65 |
0.81 |
0.67 |
0.59 |
0.54 |
0.52 |
| 60
|
2.03 |
1.58 |
0.84 |
0.71 |
0.64 |
0.60 |
0.58 |
| 80
|
1.76 |
1.42 |
0.85 |
0.76 |
0.72 |
0.68 |
0.67 |
| 100
|
1.56 |
1.32 |
0.88 |
0.81 |
0.79 |
0.78 |
0.77 |
| 140
|
1.31 |
1.15 |
0.92 |
0.91 |
0.90 |
0.89 |
0.88 |
| 180
|
1.15 |
1.10 |
0.96 |
0.95 |
0.94 |
0.93 |
0.92 |
| 220
|
1.08 |
1.05 |
0.99 |
0.98 |
0.97 |
0.96 |
0.95 |
Ак
–
коэффициент, учитывающий категорию качества сушки пиломатериалов: I категория – 1,2 ; II категория – 1,15 ; III категория – 1,05
Ад
– коэффициент, учитывающий длину пиломатериала:
для досок =1
А
w
- коэффициент, учитывающий начальную Wн.
и конечную Wк.
влажность древесины. Определяется по таблице 3.
Таблица 3. Значение коэффициента
А
w
| Начальная влажность
|
Конечная влажность
|
||
| 12
|
10
|
8
|
|
| 70
|
1.10 |
1.21 |
1.35 |
| 60
|
1.00 |
1.11 |
1.25 |
| 50
|
0.89 |
1.00 |
1.14 |
τсуш/час
-
продолжительность сушки фактического пиломатериала в часах.
τсуш/сут. -
продолжительность сушки фактического пиломатериала в сутках.
τоб.усл.год -
продолжительность сушки условного пиломатериала.
τсуш/час
=
τисх.
·Ар
·Ак
·Ац
·Аw
·Ад
τсуш/сут =
τ
исх
.·А
р
·А
ц
·А
w
·А
к
·А
д
24
τоб.усл.год =
τсуш/сут + 0,1
0,1 - время на загрузку и выгрузку штабеля
I.1 Расчет продолжительности сушки
| Порода
|
Размеры
|
W
|
W
К
|
Коэффициенты
|
τ
|
τсуш
/сут
|
τ
/год
|
|||||||
| Т
|
Ш
|
Д
|
τ
|
Ар
|
Ак
|
Ац
|
А
|
Ад
|
||||||
| Сосна
|
40 |
160 |
6500 |
50 |
8 |
88 |
1 |
1.15 |
0.74 |
1.14 |
1 |
85.4 |
3.5 |
3.6 |
| Кедр
|
50 |
280 |
6500 |
70 |
8 |
105 |
1 |
1.15 |
0.81 |
1.35 |
1 |
132 |
5.5 |
5.6 |
| Кедр
|
32 |
180 |
6500 |
60 |
8 |
73 |
1 |
1.15 |
0.68 |
1.25 |
1 |
71.4 |
2.9 |
3 |
| Орех
|
40 |
200 |
6500 |
50 |
8 |
321 |
1 |
1.15 |
0.97 |
1.14 |
1 |
408 |
17 |
17.1 |
| Дуб
|
32 |
160 |
6500 |
60 |
8 |
214 |
1 |
1.15 |
0.96 |
1.25 |
1 |
295 |
12.3 |
12.4 |
----------------------------------------------------------------------------------------------------------
τсуш/час
(сосна)
= 88·1·1,15 · 0,74 · 1,14 · 1 = 85,4ч.
τсуш/сут(сосна) =
88·1·1,15·0,74·1,14·1 = 3,5сут.
24
τоб.усл.год
(сосна)
= 3,5+0,1=3,6сут.
-----------------------------------------------------------------------------------------------
τсуш/час
(кедра)
= 105·1·1,15·0,81·1,35·1 = 132ч.
τсуш/сут
(кедра)
=
105·1·1,15·0,81·1,35·1 = 5,5сут.
24
τоб.усл.год
(кедра)
= 5,5+0,1=5,6сут
-----------------------------------------------------------------------------------------------
τсуш/час
(кедра)
= 73·1·1,15·0,68·1,25·1 = 71,4ч
τсуш/сут
(кедра)
=
73·1·1,15·0,68·1,25·1 = 2,9сут.
24
τоб.усл.год
(кедра)
= 2,9+0,1=3сут.
-----------------------------------------------------------------------------------------------
τсуш/час
(ореха)
= 321·1·1,15·0,97·1,14·1 = 408ч.
τсуш/сут
(ореха)
=
321·1·1,15·0,97·1,14·1 = 17сут.
24
τоб.усл.год
(ореха)
= 17+0,1=17,1сут.
-----------------------------------------------------------------------------------------------
τсуш/час
(дуба)
= 214·1·1,15·0,96·1,25·1 = 295ч.
τсуш/сут
(дуба)
=
214·1·1,15·0,96·1,25·1 / 24 = 12,3сут
τоб.усл.год
(дуба)
= 12,3+0,1=12,4сут.
--------------------------------------------------------------------------------------------
Сводка пересчета в условный материал
| Вид материала
|
Порода
|
Толщина
|
Заданное кол-во материала в год Ф(м3
|
Продолжит.
оборота камеры сут.
|
Объемный
коэфф. заполнения
штабеля
|
Объем в условном мат-ле У(м3
|
| 1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
| Обрезная |
Сосна |
40 |
1500 |
3,6 |
0,438 |
1500 |
| Обрезной |
Кедр |
50 |
1700 |
5,6 |
0,474 |
2500 |
| Обрезной |
Кедр |
32 |
1200 |
3 |
0,399 |
1114 |
| Обрезной |
Орех |
40 |
1000 |
17,1 |
0,438 |
4687 |
| Обрезной |
Дуб |
32 |
1100 |
11,9 |
0,399 |
4086 |
| Итого м3
|
6500 |
13887 |
||||
| 3,6 |
0,438 |
- условный материал
|
Пересчет в условный материал производится по формуле:
Т.к продолжительность сушки условного материала 3,5 суток, то за условный материал выберем сосну толщиной 40мм с τ
об
. ус
= 3,6 и β
об.ус
= 0,438
Ф
– фактическое количество подлежащего сушке материала данного размера и породы м3
/год (или фактически высушенное за какой-то период)
τ
об.
ф
–
продолжительность (в сутках) оборота камеры для фактического материала.
τ
об.
ус. -
продолжительность (в сутках) оборота камеры для условного материала.
βоб.ус ;
βоб.ф –
объемные коэффициенты заполнения штабелей соответственно для условного и фактического материалов. Определяются по таблице 4.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
∑У = Усосны
+ Укедра
+ Укедра
+ Уореха
+ Удуба
∑У =
1500+2500+1114+4687+4243=14044м3
/год
Таблица 4.Нормативные значения объемного коэффициента заполнения штабеля
| Номинальная толщина пиломатериалов
|
Способ укладки
|
||||
| без шпаций
|
|||||
| обрезные
|
необрезные
|
||||
| Толщина прокладок
|
|||||
| 22
|
25
|
32
|
22
|
25
|
|
| 32
|
0,422 |
0,399 |
0,356 |
0,281 |
0,266 |
| 40
|
0,459 |
0,438 |
0,395 |
0,306 |
0,292 |
| 50
|
0,494 |
0,474 |
0,434 |
0,329 |
0,316 |
Габаритный объем штабелей (м3
), находят по формуле:
Г =
L
шт.
·
B
шт.
·
H
шт.
·
m
шт.
, м3
Г – габаритный объем
L
шт.
– длина штабеля – 6,5м
B
шт.
– ширина штабеля – 1,8м
H
шт.
– высота штабеля – 2,6м
m
шт.
– число штабелей в камере – УЛ-2 – 2камеры
Г= 6,5
·
1,8 · 2,6 · 2 = 60,8м3
При проектировании сушильных камер для определения годовой производительности камеры можно использовать для всех типов камер универсальную формулу:
|
|
335
Г – габаритный объем.
βоб.ус
– коэффициент объемного заполнения штабеля.
335
–
установленное расчетное число дней работы сушильных камер в год.
τ
об.
ус.год -
продолжительность (в сутках) оборота камеры для условного материала в год.
|
|
|
335
3,6
Потребное количество камер определяется по формуле:
|
|
mкам.
=
∑
У
–
годовое количество всех пиломатериалов подлежащих сушке м3
/ год
У1
– производительность одной камеры м3
/ год условного материала.
|
mкам
=
II. Тепловой расчет
II.1. Выбор расчетного материала и режима сушки для него, продолжительность собственно сушки расчетного материала
Наиболее быстросохнущим материалом в заданной спецификации.
Кедр размером 32X180Х6500 обрезной – продолжительность сушки 3сут.
В дальнейшем весь тепловой расчет ведется по быстросохнущему материалу
Выбираем режим сушки для быстросохнущего материала
Для сушки используют нормальный режим №4
Параметры режима:
| Средняя влажность древесины %
|
Параметры режима (t, Δt,ºС, φ )
|
||
| t |
Δt |
φ |
|
| Iступень
|
75 |
5 |
0.80 |
| IIступень 35-25
|
80
|
10
|
0.64
|
| IIIступень
|
100 |
30 |
0.29 |
Продолжительность собственно сушки расчетного материала определяется по формуле:
τ
соб.
суш
. = 0,8 ·
τсуш
τсоб.
суш.
=
0,8 · 3=2,4суток
2,4 · 24 = 57,6 часов
В дальнейшем все расчеты ведутся исходя из значения τ
соб. суш
.
и по параметрам II ступени режима сушки.
II.2. Определение количества испаряемой влаги
|
|
|
Количество влаги испаряемой влаги испаряемой в процессе сушки из 1м3
др-ны производится по формуле:
|
|
М1м
3
=
ρусл
.
М1м
3
= 360 кг/м3
|
= 360·0,52 = 187,2
ρкедра
=
360 кг/м3
|
Количество влаги испаряемой влаги испаряемой из древесины за 1 оборот камеры производится по формуле:
М1об. кам
.
=
Е·М1м
3
Е
– емкость камеры.
Е = Г · βоб.ус = (2,6·1,8·6,5·2) · 0,399 = 24,28м3
|
М1об. кам
= 24,28 · 187,2 = 4545
|
Рассчитываем среднее количество влаги испаряемой из древесины в час:
|
Мср. час.
=
|
|
Мср. час.
= = 79 кг/час
Расчетное количество испаряемой влаги в час
Мрасчет..
=
Мср. час.
· Х кг/час
Х –
коэффициент учитывающий равномерность просыхания материала по всему объему
При W материала = 12% Х = 1,2
При W материала = 8...10% Х = 1,3
Мрасчет.
= 79·1,3 = 102,1 кг/час
II.3. Определение часового количества циркуляции воздуха в камере
Расчетно-режимные параметры воздуха определяют по 2-й ступени режима по Id диаграмме.
По Id диаграмме находим: I, d, ρ, V
t = 80ºС I
= 191 ккал/кг
φ = 0,64 d = 275 г/кг
ρ = 0,87 кг/м3
V =
1,47 м3
/кг
Циркуляция воздуха в камере реверсивного действия.
Для расчета скорости циркуляции сушильного агента по материалу принимается:
wмат.
= 3...4 м/с
Рассчитываем площадь живого сечения штабелей плоскости перпендикулярной движению воздуха
:
Fжив. сеч.шт.
= h · l · n (1-βвыс.
) м2
где βвыс
.
- коэффициент укладки штабеля по высоте
|
|
βвыс
.
=
S – толщина расчктного материала в мм.
|
|
|
|
|
βвыс
.
= = = 0,54
Fжив. сеч.шт.
= 33,8·(1-0,54) = 33,8 · 0,46 = 15,5м2
Расчет объема циркулирующего воздуха внутри камеры, производится по формуле:
V
ц.
=
F
жив. сеч.шт
·
w
шт.
· 3600м3
/ч.
Vц.
= 15,5 · 3 · 3600 = 167400м3
/ч.
Масса циркуляции воздуха рассчитывается по формуле:
G
ц.
=
V
ц.
· ρ = кг/ч
Gц.
= 167400 · 0,87 = 145,638 кг/ч.
Количество влаги испаряемой 1кг. циркуляции воздуха в камере при проходе через штабель:
|
|
Δd = d2
-d1
= [г/кг]
|
|
Δd = d2
-d1
= = 1г/кг.
Определяем температурный период воздуха, при переходе его через штабель:
|
|
Δt = t1
-t2
=
|
|
|
|
Δt = t1
-t2
= = = 1,65ºC
Зная значения t1
, d1
и d2
находим значения φ2
по Id
диаграмме:
t2
= t1
- Δt t2
= 80 – 1,65 = 78,35ºC
φ =
0,7
II.4. Расчет часового количества отработанного и свежего воздуха
Объем отработанного воздуха определяем по формуле:
Vотр.
= g0
· Мрасчет.
· V2
; V2
= V1
;
Расчет количества воздуха для удаления влаги из древесины рассчитываем по формуле:
|
|
|
|
|
g0
= ;
g0
= = 3,77 [ кг/кг ]
d0
– влагосодержание, принимается равным 12 г/кг.
Vотр.
= 3,77 · 102,7 · 1,47 = 569 [ кг/м3
]
Объем свежего воздуха, подаваемого вентилятором в камеру рассчитываем по формуле:
Vсв.в.
= g0
· Мрасчет.
· V0
;
[ кг/м3
]
V0
– объем свежего воздуха м3
/кг для приточного воздуха t = 20ºC, принимаем V0
= 0,87
Vсв.в.
= 3,77 · 102,7 · 0,87 = 337 ; [ кг/м3
]
II.5. Определение расхода тепла на сушку древесины.
Расход тепла определяют в 2-х
вариантах:
а) Для зимних условий по формуле:
Qнач.зим.
= ρусл.
[0,53 · (tкам.
– t0 зим.
) + W
нач.
– 15
· ( 0,5 · ( - t0 зим.
) + 80 + tкам.
) ]
100
tкам.
- температура воздуха внутри камеры по II ступени режима
t0 зим.
- принимается по климатологической таблице.
Для города Алматы
t0 зим.
=
- 24ºC
t0 ср.год. = + 7,3ºC
|
Qнагр.зим.
= 360 · [0,53 · (80 + 24 ) + 60
– 15
· ( 0,5 · ( 24) + 80 + 80 ) ] =
= 360 · [ 55,12 + 77,4 ] = 360 · 132,56 = 47707 ккал/м3
б) Расход тепла на сушку древесины для среднегодовых условий ведем по формуле:
|
Qнагр.ср.зим.
= ρусл.
(0,38 + W
нач.
) · (tкам.
- t0 ср.год.
) =
= 360 · ( 0,38 + 0,6 ) · ( 80 - 7,3 ) = 360 · 71,246 = 25648 ккал/м3
Определяем расход тепла на нагрев 1 кг испаряемой влаги в 2-х
вариантах:
|
|
а) Зимой
|
|
gнагрев.зим
= ; gнагрев.зим.
= = 255,8 ккал/кг.
б) Среднегодовой
|
|
|
|
|
gнагрев.ср.год.
= ; gнагрев.ср.год.
= = 137 ккал/кг
II.6. Расчет теплопотерь через ограждение камеры:
Камера УЛ-2 представляет собой металлическую камеру, собираемую из двух боковых, двух торцевых панелей и верхней секции. Панели 3-х
слойные из холодно-гнутых профилей и из полужестких минераловатых утеплителей, с внутренней стороны панели обшиваются алюминиевыми листами или листом из нержавеющей стали. Снаружи камера обшита гофрированным алюминием.
Алюминий
Строительное железо Стекловата
1 120
мм
пенобетон
Пенобетон
50 мм
стекловата
7 мм алюминий
8 мм строительное
железо
Гофрированный алюминий
Расчет теплопотерь через ограждения камеры производится по формуле в 2-х
вариантах:
а) Для зимних условий:
Q
огр. зим.
=
F
·
k
(
t
кам.
- (-
t
зим.
) ) [ккал/кг] ;
б) Для среднегодовых условий:
Q
огр. ср.год.
=
F
·
k
(
t
кам.
- (-
t
0ср.год
) ) [ккал/кг] ;
F -
площадь ограждения камеры
k - коэффициент теплопередачи
tкам.
- температура внутри камеры
Для многослойных ограждений камеры рассчитывается по формуле:
£в.
-
коэффициент теплопередачи от окружающей среды к внутренней поверхности ограждения.
£в.
= 22...25ккал/м2
· ч · ºC
£н.
-
коэффициент теплопередачи от наружной поверхности ограждения сушильной камеры к окружающей среде.
G
1
,
G
2
,
G
3
,
Gn
-
это толщина отдельных слоев ограждения в м.
λ1
, λ2
, λ3
, λ
n
-
это коэффициент теплопроводности материала, принимается согласно справочных данных (Справочник по сушке древесины Е.С. Богданов )
| Материал |
λ ккал/м2
|
|
| Железобетон
Пенобетон
Кирпич
Рубероид
Минеральная вата
Алюминий
Сталь строительная
Асбестоцементные плиты
|
1,4
0,34
0,7
0,15
0,06
240
58
0,13
|
|
| Засыпка
|
Песок
|
0,5
|
| Шлак топливный
|
0,25
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= 0,6
|
|
|
|
|
|
= 0,6
|
|
|
||||
|
||||||
|
||||||
|
|
|
|
|
= 0,8
kпола
- принимается 0,5 стены
kпола
= 0,5 · 0,6 = 0,3 ккал/м2
· ч · ºC
Расчет теплопотерь ведется по таблице для зимних и для среднегодовых условий:
| Ограждения
|
F
|
Коэфф. теплопередачи
|
t0
|
t1
|
Qогр.
|
|||
| Зим. расчет
|
Среднегод.
расчет
|
Зим.
условия
|
Среднегод.
условия
|
Зим.
условия
|
Среднегод.
условия
|
|||
| 1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
| Бок наруж. 14,42 х 4,9
|
70,65 |
0,6 |
-24 |
+7,3 |
104 |
72,7 |
4408 |
3082 |
| Торцевая
4,9 х 4,52
|
22,148 |
0,6 |
-24 |
+7,3 |
104 |
72,7 |
1382 |
966 |
| Перед. торц. за вычет двери.
|
16,5 |
0,6 |
-24 |
+7,3 |
104 |
72,7 |
1030 |
720 |
| Двери 2 х 2,8
|
5,6 |
0,8 |
-24 |
+7,3 |
104 |
72,7 |
466 |
326 |
| Потолок
4,1 х 14,42
|
59,1 |
0,6 |
-24 |
+7,3 |
104 |
72,7 |
3688 |
2578 |
| Пол
(14,42х 4,1)х2
|
37,04 |
0,3 |
-24 |
+7,3 |
104 |
72,7 |
116 |
808 |
| Итого Q огр. ккал/ч
|
12133 |
8480 |
||||||
| С учетом 10% по ОСТ
|
13346 |
9328 |
||||||
| С учетом коэффициента запаса С=2
|
26693 |
18656 |
||||||
|
|
II.7. Удельный расход тепла на 1 кг испаряемой влаги рассчитывается по формуле
|
|
|
|
[ ккал/кг ] ;
|
Расход тепла на испарение рассчитываем по формуле:
|
|
|
I2
= I1
I0
-
теплосодержание свежего приточного воздуха температурой t = 20ºC, подаваемого вентилятором из коридора управления.
I0
= 12 ккал/кг
tмат
.
- определяется по Id диаграмме ; tмат.
= tм.
- tм.
= 69ºC
d0
- для свежего приточного воздуха при t = 20ºC,
d0
= 12г/кг
Суммарный расход тепла на сушку 1кг испаряемой влаги определяем в 2-х
вариантах:
а) Зимой
С1
- коэффициент запаса принимаем равным 1,2
б) Среднегодовой расчет
II.8. Выбор конструкции и определение нагрева поверхности калорифера.
В камере типа УЛ-2 установлены пластинчатые калориферы. Для камер периодического действия часовой расход тепла, который должен быть покрыт калорифером, рассчитываем по формуле:
Q = ( Qисп.
- Qогр.зим.
) · С2
Qисп.
-
определяем по формуле:
Qисп.
= qисп.
· Мрасч.
[ ккал/кг ]
С2
= 1,3
Qисп.
= 606 · 102,7 = 62236 [ ккал/кг ]
Q = (62236 +26693) · 1,3 = 115608[ ккал/кг ]
Площадь нагрева калориферов рассчитываем по формуле:
|
|
F =
k - коэффициент теплопередачи калорифера
tп.
- температура пара, при давлении пара 0,45МПа,
t = 147ºC
C3
- коэффициент запаса принимаем равным 1,3
Для определения коэффициента
k
проводим предварительный расчет:
А) Укрупнено рассчитываем площадь нагрева калорифера
F= 6 · E
Где Е - емкость камеры F= 6 · 24,28 = 145,68
Б) Выбираем марку калорифера и его площадь нагрева по справочным данным (Справочник по сушке древесины Е.С.Богданов)
КФ - 12 ;
F
1кал.
= 88,8м2
ƒжив.сеч.кал.
= 0,810 м2
В) Рассчитываем количество калориферов:
|
nк.
= =
Укрупнено берем 6
калориферов.
Г) Определяем суммарную площадь живого сечения калориферов
Σƒжив.сеч.
= ƒжив.сеч.
·
n
к.
= м2
Σƒжив.сеч.
= 0,810 · 6 =4,86м2
|
|
|
Д) Определяем действительную скорость воздуха при прохождении его через калориферы:
ωдейст.
=
|
|
ωдейст.
= = 9,5 м/с
Е) Определяем весовую скорость воздуха циркулирующего внутри камеры:
ω1
= ωдейст.
· ρ1
= 9,5 · 0,87 = 8м/с
Ж) Определяем k по справочнику k = 21,2
З) Определяем площадь нагрева калорифера:
|
|
F
факт.
=
|
|
|
|
Fфакт.
= = ≈
106
Окончательно в цех устанавливаем пластинчатые калориферы марки КФБ - 12 в количестве 6 штук.
II.9. Расчет расхода пара на сушку 1м3
древесины, на камеру в час и на сушильный цех.
|
Расход пара на 1м3
расчетного материала для среднегодовых условий рассчитываем по формуле:
|
Дсуш. 1 м
3
= [кг/м3
]
|
|
Дсуш. 1 м
3
= = 440 [кг/м3
]
Расход пара в процессе сушки на камеру в час рассчитываем в 2-х
вариантах:
|
А) Зимой
|
Дкам.суш.
= [кг/ч]
|
|
Дкам.суш.
= =
342 [кг/ч]
Б) Среднегодовые условия
|
|
Дкам.суш.
= [кг/ч]
|
|
Дкам.суш.
= =
315 [кг/ч]
Расход пара на камеру в час в период нагрева определяем для зимних условий:
Qнагр.ч
=
[ккал/ч]
τнагрева
- это продолжительность нагрева расчетного материала, принимаем из расчета 2ч на 1см толщины
τнагрева
Кедра 32 · 2 = 6,4часа
|
|
Qнагр.ч
= = 180988 [ккал/ч]
Максимальный часовой расход пара, потребляемого цехом определяется для зимних условий по формуле:
Дцеха
=
m
кам. прогрева
· Дпрогрева
+
m
кам. суш.
· Дкам. суш.
mкам. прогрева
- количество камер в которых одновременно осуществляется прогрев
Количество камер определяем 1/6 от общего нагрева камер.
|
|
Дпрогрева
- часовой расход пара на 1камеру в период прогрева, рассчитываем по формуле:
|
|
Дпрогрева
= =
Дцеха
= 1 · 415 + 5 · 342 = 415 + 1710 = 2125 [кг/ч]
Годовой расход пара на сушку всего заданного количества высушиваемых пиломатериалов рассчитывается по формуле:
|
|
Дгод
=
Ф - объем фактически высушиваемого материала
С - коэффициент длительности выбирается в зависимости от средней продолжительности сушки материала τср.
факт.
|
τср. факт.
-
рассчитываем по формуле:
|
τср. факт.
=
|
|
τср. факт.
= = =
= 7,5
Если τср. факт.
= 7,5 , то С по справочнику Е.С.Богданова в зависимости от отношения
τср. факт.
7,5
τфакт.расчет.
=
2,9
= 2,6
С = 1,3
|
|
Дгод
= = 3718 [тонн/год]
III. Аэродинамический расчет
2 1 13
3 12
4
5 11
6 7 9 10
8
0,2
1,8
Т Т
III.1. Расчет площади участков
1)
|
Сопротивление вентилятора
|
ƒуч.(1)
=
Двен. = 1
|
|
ƒуч.(1)
= = 0,8 м2
2) Прямой участок
ƒуч.(2)
= 14,4 · 1,5 = 21,6 м2
3) Поворот под углом 135º
ƒуч.(3;12)
= 0,5 · 14,4 = 7,2м2
4) Сопротивление калорифера
ƒуч.(4)
= ƒжив.сеч.калориф.
· nкалориф.
= 4,9 · 6 = 29,4м2
5) Прямой участок
ƒуч.(5;11)
= 0,25 · 14,4 = 3,6 м2
6) Поворот под углом 90º
|
|
|
|
|
ƒуч.(6;10)
= = = 34м2
7) Внезапное сужение
ƒуч.(7)
= Fжив.сеч.шт.
= 15,5м2
8) Сопротивление штабеля
ƒуч.(8)
= Fжив.сеч.шт.
= 15,5м2
9) Внезапное расширение
ƒуч.(9)
= Fжив.сеч.шт.
= 15,5м2
Рассчитываем скорость сушильного агента на каждом участке по формуле
:
|
|
W =
м/с
Vц. - объем циркулирующего воздуха внутри камеры.
ƒуч
- площадь участка
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
W1
= 167400 / 3600 · 0.8 = 58.2 / 6вен.
= 9,7 м/с
W2
;13
= 167400 / 3600 · 21,6 = 2,15 м/с
W3
;12
= 167400 / 3600 · 7,2 = 6,46 м/с
W4
= 167400 / 3600 · 29,4 = 1,6 м/с
W5
;11
= 167400 / 3600 · 3,6 = 13 м/с
W6
;10
= 167400 / 3600 · 34 = 1,4 м/с
W7
;8;9
= 167400 / 3600 · 15,5 = 3 м/с
| № участка
|
1
|
2;13
|
3;12
|
4
|
5;11
|
6;10
|
7
|
8
|
9
|
| ƒучастка
|
0,8 |
21,6 |
7,2 |
29,4 |
3,6 |
34 |
15,5 |
15,5 |
15,5 |
| W
|
9,7 |
2,15 |
6,46 |
1,6 |
13 |
1,4 |
3 |
3 |
3 |
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Сопротивление воздуха на участках камеры:
Участок 1
Сопротивление при входе и выходе из кожуха вентилятора для камер с осевыми вентиляторами коэффициент трения воздуха принимаем ζ = 0,8
|
Сопротивление на этом участке определяем по формуле:
|
h
1
=
· ζ [кг/м2
]
ρ
- плотность воздуха = 0,87 кг/м3
w -
скорость воздуха
2q
- сила тяжести
h1
= 0,87 ·
9,72
/ 2 ·
9,8 · 0,8 = 3,34 кг/м2
Участок 2 ; 13
Сопротивление на прямом участке определяем по формуле:
|
|
|
|
h
2 ;13
=
· · 2
[кг/м2
]
ζ
тр
-
для металлических каналов принимается = 0,016.
l
-
длина канала = 14,4м
U -
периметр канала (14,4 + 1,8) · 2 = 32,4м2
ƒ
-
площадь участка = 21,6м2
h 2 ;13
= ((0,87 · 2,152
) / 19,6) · ((0,016 · 14,4 · 32,4) / 86,4) · 2 = 0,18 [кг/м2
]
Участок 3 ; 12
Сопротивление на повороте под углом 135º , определяем по формуле:
|
|
h
1
=
· 2ζ [кг/м2
]
ζ 135
º
-
для поворота на 135º = 0,25
h 3;12
= ((0,87 · 6,462
) / 19,6) · 2 · 0,25 = 0,9 [кг/м2
]
Участок 4
Сопротивление калорифера принимается по справочным данным, в зависимости от весовой скорости:
w ·
ρ
[
кг/м2
]
1,6 · 0,87 = 1,4 [кг/м2
]
Участок 5 ; 11
Сопротивление на прямом участке определяем по формуле:
|
|
h
5;11
=
· · 2
[кг/м2
]
h 5;11
= ((0,87 · 132
) / 19,6) · 2 · (0,016 ·14,4 ·(0,5 + 14,4) · 2) / (4 · 14,4) = 7[кг/м2
]
Участок 6 ; 10
Сопротивление на повороте под углом 90º , определяем по формуле:
|
|
h
1
=
· 2·ζ [кг/м2
]
Значение коэффициента ζ тр
для поворота определяем по справочным данным - ζ тр
для 90º = 1,1
h 6;10
= ((0,87 · 1,4 2
) / 19,6) · 2 · 1,1 = 0,2 [кг/м2
]
Участок 7
|
Сопротивление при внезапном сужении определяется по формуле:
|
h
1
=
· ζтр.
[кг/м2
]
Коэффициент трения при внезапном сужении определяется в зависимости от отношения ƒ /
F
по справочным данным
ƒ
= 6,5 · 2,6 · 2 = 34м2
F
=
14,4 · 2,9 = 42м2
ζтр.
= 34/42 = 0,04
h 7
= ((0,87 · 3 2
) / 19,6) · 0,04 = 0,02 [кг/м2
]
Участок 8
Сопротивление штабеля
|
|
h
1
=
· ζтр.
[кг/м2
]
ζ тр
- сопротивление штабеля определяется по графику в зависимости от скорости воздуха по штабелю
wштаб.
= w · (1 - βвыс.
) = 3 · 0,46 = 1,38
ζ
тр.
= 20
h 7
= ((0,87 · 3 2
) / 19,6) · 20 = 8 [кг/м2
]
Участок 9
Сопротивление при внезапном расширении определяется по формуле:
|
|
h
1
=
· ζтр.
[кг/м2
]
Коэффициент трения при внезапном сужении определяется в зависимости от отношения ƒ /
F
по справочным данным
ƒ
= 6,5 · 2,6 · 2 = 34м2
F
=
14,4 · 2,9 = 42м2
ζтр.
= 34/42 = 0,04
h 7
= ((0,87 · 3 2
) / 19,6) · 0,04 = 0,02 [кг/м2
]
Суммарное сопротивление по кольцу циркуляции воздуха в камере
h
расч.
= h1
+ h2
;13
+ h3
;12
+ h4
+ h5
;11
+ h6
;10
+ h
7
+ h
8
+ h
9
hрасч.
= 3,3 + 0,18 + 0,9 + 1,4 + 7 + 0,2 + 0,02 + 8 + 0,02 = 21,02 [кг/м2
]
III.2. Выбор вентилятора
Для выбора вентилятора имеются данные давления воздуха по характеристике.
h
хар.
=
h
расч.
=
21,02 · (1,2/0,87) = 29 [кг/м2
]
|
|
V
ц. 1вен.
= =
167400/6 = 27900 м3
/ч
|
|
V
1вен.
= =
27900/3600 = 7,75 м3
/с