Принцип работы лесосушильной камеры. Определение расхода теплоносителя на сушку пиломатериалов. Составление аэродинамической схемы камеры. Расчет поверхности нагрева калориферной установки. Определение скорости циркуляции агента сушки на каждом участке.
Аннотация к работе
Коэффициент вместимости камеры ,определяется по формуле: , (2.3) Определение продолжительности сушки пиломатериалов (в часах), включая начальный прогрев и влаготеплообработку в воздушной камере с реверсивной циркуляцией при низкотемпературном процессе , ч: , (2.10) где ?исх - исходная продолжительность собственно сушки п/м заданной породы и размеров нормальным режимом от начальной влажности 60% до конечной 12% в камерах с реверсивной циркуляцией средней интенсивности,ч, = 113 ч - таблица 1.5[1] для нормального режима при сушке пиломатериала толщиной 32 мм и шириной 200 мм, = 159 ч - таблица 1.5[1] для нормального режима при сушке пиломатериала толщиной 40 мм и шириной 150 мм, = 55 ч - таблица 1.5[1] для нормального режима при сушке пиломатериала толщиной 25 мм и шириной 200 мм, = 88 ч - таблица 1.4[1] для нормального режима при сушке пиломатериала толщиной 40 мм шириной 150 мм; Ар Ац Ав Ак Ад - коэффициенты, учитывающие категорию режимов сушки Ар; интенсивность циркуляции Ац; начальную и конечную влажность Ав; качество сушки Ак, длину материала Ад, = = =1,7 с.17[1] для мягкого режима, =0,95-таблица 1.5[1] для лиственницы, =0,98-таблица 1.5[1] для бука, =0,81-таблица 1.5[1] для пихты, =0,78 - таблица 1.5[1] для условного материала, = = =1,15 - с.20[1] для пиломатериалов второй категории качества, 1,35, 1,30, 1,25 - таблица 1.6[1], 1,0 - с.10[1]. Габаритный объем штабелей , , определяется по формуле: , (2.13) где nшт - число штабелей в камере, nшт=12; Влагосодержание агента сушки на выходе из штабеля, d2, г/кг, определяется по формуле: , (3.14) г/кгВ данном курсовом проекте был произведен расчет количества камер, по данным расчета принимаем 3 камеры, расхода теплоты для сушки пиломатериалов по заданной спецификации.
Введение
Древесина является важным и ценным производственным сырьем. Трудно назвать какую-либо отрасль промышленности или строительства, где не использовалась бы древесина в виде пиломатериалов, фанеры, древесных плит и прочего материала.
Однако древесина отличается серьезным недостатком - повышенной влажностью. Растущее дерево, как и всякий живой организм, содержит в себе большое количество влаги. В срубленном дереве влага играет отрицательную роль, ухудшая технические свойства древесного материала. Влажная древесина подвержена загниванию, вызванному разными грибками, разрушающими ее структуру.
Сушка древесины представляет собой обязательное и очень важное звено в технологическом процессе механической обработки древесины.
В данной курсовой работе был выполнен проект сушильного цеха на базе камер периодического действия СЛК - 50Ф, так как требуются не высокие объемы высушиваемых пиломатериалов, позволяют производить качественную сушку пиломатериалов до заданной влажности.
1. Описание конструкции и принцип работы лесосушильной камеры
Камера ЛСК - 50Ф имеет сборно-металлическую конструкцию и представляет собой лесосушильную установку с поперечной и вертикальной циркуляцией сушильного агента.
Циркуляция сушильного агента осуществляется осевыми реверсивными вентиляторами, размещенными на верхнем рециркуляционном канале камеры. Крепление двигателей выполнено непосредственно к обечайке вентиляторов. Электропривод вентиляторов имеет тропическое исполнение и может эксплуатироваться при температуре до 800С. Мощность электродвигателей - до 4КВТ, частота вращения - 1500 мин-1.
Теплоснабжение камеры осуществляется посредством компактных биметаллических калориферов.
Для создания и поддержания в камере необходимой относительной влажности воздуха используется система увлажнения. Данная система состоит из нержавеющих труб с латунными форсунками.
Где - коэффициент заполнения штабеля по высоте, = 0,9 - таблица 1.1[1] для обрезного пиломатериала, уложенного без шпаций;
- коэффициент заполнения штабеля по ширине;
- коэффициент заполнения штабеля по длине, =1,0 - при кладки в штабель материала одинаковой длинны, =0,85 - с.13[1] - для условного материала.
Определение коэффициента заполнения штабеля по высоте по формуле:
, (2.5) где S - номинальная толщина высушиваемого материала, мм, 32; 40; 25 мм - по заданной спецификации пиломатериалов;
Sпр - толщина прокладок, мм, = 25 мм - с.12[1] - для условного материала, = 25 мм - с.12[1] - для штабеля высотой 1,2 м.
Определение объемной усушки , %: , (2.6)
Где - коэффициент объемной усушки, - таблица 1.2[1] для лиственницы, - таблица 1.2[1] для бука, - таблица 1.2[1] для пихты;
- влажность, для которой установлены номинальные размеры по толщине и ширине пиломатериалов, %, =20 % - с.14[1] для пиломатериалов товарного назначения и экспортных;
- конечная влажность высушенных пиломатериалов, %, =8 % - c.132[2] для второй категории качества сушки пиломатериалов, =12 % - 6[1] для условного материала.
Таблица 2.1 - Определение коэффициентов объемного заполнения штабеля фактическими пиломатериалами и условным материалом
Определение коэффициента продолжительности оборота камеры по формуле:
, (2.7)
Где - продолжительность оборота камеры при сушке фактического материала данного размера и породы, суток;
- продолжительность оборота камеры при сушке условного материала, суток.
Продолжительность оборота камеры при сушке фактического или условного материала, суток, для камер периодического действия: , (2.8)
, (2.9)
Где - продолжительность сушки фактического или условного материала, суток.
Определение продолжительности сушки пиломатериалов (в часах), включая начальный прогрев и влаготеплообработку в воздушной камере с реверсивной циркуляцией при низкотемпературном процессе , ч: , (2.10) где ?исх - исходная продолжительность собственно сушки п/м заданной породы и размеров нормальным режимом от начальной влажности 60% до конечной 12% в камерах с реверсивной циркуляцией средней интенсивности,ч, = 113 ч - таблица 1.5[1] для нормального режима при сушке пиломатериала толщиной 32 мм и шириной 200 мм, = 159 ч - таблица 1.5[1] для нормального режима при сушке пиломатериала толщиной 40 мм и шириной 150 мм, = 55 ч - таблица 1.5[1] для нормального режима при сушке пиломатериала толщиной 25 мм и шириной 200 мм, = 88 ч - таблица 1.4[1] для нормального режима при сушке пиломатериала толщиной 40 мм шириной 150 мм;
Ар Ац Ав Ак Ад - коэффициенты, учитывающие категорию режимов сушки Ар; интенсивность циркуляции Ац; начальную и конечную влажность Ав; качество сушки Ак, длину материала Ад, = = =1,7 с.17[1] для мягкого режима, =0,95- таблица 1.5[1] для лиственницы, =0,98- таблица 1.5[1] для бука, =0,81- таблица 1.5[1] для пихты, =0,78 - таблица 1.5[1] для условного материала, = = =1,15 - с.20[1] для пиломатериалов второй категории качества, 1,35, 1,30, 1,25 - таблица 1.6[1], 1,0 - с.10[1].
Результаты по определению продолжительности сушки сведены в таблицу 2.2.
Таблица 2.2 - Определение продолжительности сушки пиломатериалов
Порода, сечение пиломатериалов, мм Влажность Категория качества сушки Категория режима ?исх Коэффициенты ?суш, ч сут
WH WK Ар Ад Ак Ав Ац
1 Лиственница, обр. 70 8 II М 113 1,7 1,0 1,15 1,35 0,95 283,32 11,91 1,79
2 Бук, обр. 65 8 II М 159 1,7 1,0 1,15 1,30 0,98 396,02 16,60 2,51
3 Пихта, обр. 60 8 II М 55 1,7 1,0 1,15 1,25 0,81 108,87 4,64 0,70
Общий объем условного материала , : =У1 У2 У3, (2.11)
Результаты пересчета объема фактических пиломатериалов в объем условного материала сведены в таблицу 2.3.
Таблица 2.3 - Пересчет объема фактических пиломатериалов в объем условного материала
Порода, вид и сечение пиломатериалов, мм Заданный объем сушки Ф, Коэффициент вместимости камеры Коэффициент оборота камеры Коэффициент пересчета Объем в условном материале , 1 Лиственница, обр. 25001,161,792,0765190
2 Бук, обр. 35000,972,512,4358522
3 Пихта, обр. 35001,090,700,7632670
Итого 9500 16382
2.2 Определение производительности лесосушильной камеры в условном материале
Годовая производительность камеры в условном материале , , определяется по формуле: , (2.12)
Где - габаритный объем всех штабелей в камере, ;
335 - количество дней работы камеры в году, суток;
?у - продолжительность оборота камеры при сушке условного материала, сут.
Габаритный объем штабелей , , определяется по формуле: , (2.13) где nшт - число штабелей в камере, nшт=12;
l, b, h - соответственно, габаритная длина, ширина и высота штабеля, м, l=6,0 м; b=1,2 м; h=1,2 м - для камеры СЛК-50Ф.
, .
2.3 Определение необходимого количества камер
Необходимое количество камер , шт., определяется по формуле: , (2.14)
Где - общий объем условного материала, подсчитан по формуле (2.11);
- годовая производительность камеры в условном материале. шт.
Принимается 3 сушильные камеры.
2.4 Определение производственной мощности лесосушильного цеха
Производственная мощность лесосушильного цеха , , определяется по формуле: , (2.15)
3. Тепловой расчет камеры
3.1 Выбор расчетного материала
За расчетный материал принимаются пихтовые обрезные доски сечением 25?200 мм, начальной влажностью 60 %, конечной 8 %.
3.2 Выбор режима сушки
Для пихтовых досок толщиной 25 мм с второй категорией качества и мягким режимом из таблица 3.1[4] (ГОСТ 19773-84) выбираются значения и записываются в таблицу 3.1.
Таблица 3.1 - Параметры агента сушки
Толщина пиломатериала, мм Средняя влажность древесины, % Параметры режима t , 0С ?t, 0С ? св.22 до 25 › 35 57 5 0,77
35 - 20 61 9 0,62
‹ 20 77 25 0,29
3.3 Определение количества испаряемой влаги в камере
Масса влаги, испаряемой из 1 пиломатериалов , определяется по формуле: , (3.1)
Где - базисная плотность расчетного материала, , =310 таблица 1.2[1] - для пихты.
.
Масса влаги, испаряемой за время одного оборота камеры , , определяется по формуле: , (3.2)
Где Е - вместимость камеры, .
Определение вместимости камеры Е, по формуле: , (3.3)
Где Г - габаритный объем всех штабелей в камере, , Г=103,68 - формула 2.13;
?кон.вто - продолжительность конечной влагообработки, ч. ч, .
Расчетная масса испаряемой влаги , , определяется по формуле: , (3.6) где k - коэффициент неравномерности скорости сушки, k = 1,3 - с.55[1] для камер периодического действия, при W<12%.
.
3.4 Определение параметров агента сушки на входе в штабель
По выбранному режиму 2-М из таблицы 3.1[3] принимается расчетная температура на входе в штабель , относительная влажность воздуха на входе в штабель , психрометрическая разность .
Определение влагосодержания на входе в штабель, г/кг, по формуле: , (3.7)
Где рп1 - парциальное давление водяного пара, Па;
ра - атмосферное давление воздуха (ра=105 Па). ?1= рп1: рн1 - рп1=?1 рн1 Па, (3.8) где ?1 - относительная влажность воздуха расчетной ступени режима;
рн1 - давление насыщения водяного пара при t1, 0С (приложение А). рп1=0, 66 ? 2200 = 1452 Па, г/кг.
Удельная энтальпия влажного воздуха на входе в штабель h1, КДЖ/кг, определяется по формуле: , (3.9)
КДЖ/кг.
Плотности влажного воздуха p1, кг/м3,определяем по формуле: , (3.10) кг/м3.
Приведенный удельный объем сухого воздуха, м3/кг, определяется по формуле: , (3.11)
м3/кг.
3.5 Определение объема и массы циркулирующего агента сушки и его параметров на выходе из штабеля
Объем циркулирующего агента сушки , , определяется по формуле: , (3.12)
Где - площадь живого сечения штабеля, ;
?шт - принятая скорость агента сушки через штабель, м/с.
Определение живого сечения штабеля , по формуле: , (3.13)
Где п - количество штабелей в плоскости, перпендикулярной направлению потока воздуха, п=3 - по спецификации для камеры СЛК-50Ф;
l, h - длина и высота штабеля;
?в - коэффициент заполнения штабеля по высоте (таблица 2.1).
, .
Влагосодержание агента сушки на выходе из штабеля, d2, г/кг, определяется по формуле: , (3.14)
г/кг
Значение температуры агента сушки на выходе из штабеля t2, , определяется по формуле: , (3.15)
.
Удельная энтальпия влажного воздуха на входе в штабель h2, КДЖ/кг, определяется по формуле 3.9: КДЖ/кг.
Плотности влажного воздуха p2, кг/м3 определяем по формуле 3.10: кг/м3.
Приведенный удельный объем сухого воздуха, м3/кг, определяется по формуле 3.11: м3/кг.
Уточнение объема Vц, м3/с, и массы G, кг/с, циркулирующего агента сушки в единицу времени по формулам: , (3.16)
, (3.17) где мц - масса циркулирующего агента сушки на 1 кг испаряемой влаги, кг/кг, определяется по формуле
, (3.18) кг/кг, м3/с, .
Уточнение скорости агента сушки, м/с по формуле: , (3.19) м/с.
3.6 Определение объема свежего и отработанного воздуха. Расчет приточно-вытяжных каналов камеры
Масса свежего и отработанного воздуха на 1 кг испаряемой влаги , кг/кг, определяется по формуле: , (3.20)
Где - влагосодержание свежего воздуха, г/кг, =10 г/кг - с.58[1] при поступлении воздуха из цеха. кг/кг.
Объем свежего (приточного) воздуха, поступающего в камеру , , определяется по формуле: , (3.21)
Где - приведенный удельный объем свежего воздуха, , =0,87 .
.
Объем отработанного воздуха , определяется по формуле: , (3.22)
.
Площадь поперечного сечения приточного канала , , определяется по формуле: , (3.23) где - скорость движения агента сушки в каналах, м/с , = 4 м/с с.59[1].
.
Площадь поперечного сечения вытяжного канала , , определяется по формуле: , (3.24)
, Принимаем площадь поперечного сечения приточного канала, и площадь поперечного сечения вытяжного канала , в сечении круг.
3.7 Определение расходов теплоты на сушку
3.7.1 Расход теплоты на начальный прогрев 1 древесины
Для зимних условий , , определяется по формуле: , (3.25)
Где - плотность древесины расчетного материала при заданной начальной влажности, , = 450 - рисунок 12[5] для = 310 и %;
- содержание незамерзшей связанной влаги, %, =15 % - рисунок 2.3[1] для = - 32 ;
- скрытая теплота плавления льда, =335 ;
- средняя удельная теплоемкость соответственно при отрицательной, положительной температуре, , = 2,03 - рисунок 2.3[1] для и %, =2,8 - рисунок 2.3[1] для и %;
- начальная расчетная температура для зимних условий, , = -32 - приложение Б, стр. 135[1] для Архангельска;
- температура древесины при ее прогреве, , =67 - таблица 4.1[4] для камеры периодического действия.
.
Для среднегодовых условий , , определяется по формуле: , (3.26)
Где - среднегодовая температура древесины, , = -4,7 - приложение Б, стр. 135[1] для Архангельска.
.
Удельный расход тепла при начальном прогреве на1 кг испаряемой влаги , , определяется для зимних и среднегодовых условий по формуле: , (3.27)
, .
Общий расход теплоты на камеру при начальном прогреве , КВТ, определяется для зимних и среднегодовых условий по формуле: , (3.28)
Где - продолжительность прогрева, ч, - с.54[1]. КВТ, КВТ.
3.7.2 Расход теплоты на испарение влаги из древесины
Удельный расход теплоты на испарение влаги , , определяется по формуле: , (3.29)
Где - теплосодержание свежего воздуха, ;
- влагосодержание свежего воздуха, г/кг;
- удельная теплоемкость воды, , =4,19 ;
=46 , =10 г/кг - с.40[1] при поступлении воздуха из цеха.
.
Общий расход тепловой энергии на испарение влаги , , определяется по формуле: , (3.30)
.
3.7.3 Потери теплоты через ограждения камеры
Потери теплоты через ограждения камеры в единицу времени , , определяется по формуле: , (3.31)
Где - площадь ограждения, ;
- коэффициент теплопередачи ограждения, ;
- температура среды в камере, ;
- расчетная температура наружного воздуха, .
Таблица 3.2 - Расчет поверхности ограждений камеры
Наименование ограждений Формула Площадь, м2
Наружная боковая стена 46,61
Торцовая стена 31,27
Торцовая стена со стороны загрузки 7,42
Перекрытие 41,87
Пол 41,87
Дверь 23,85
Коэффициент теплопередачи , многослойных ограждений определяется по формуле:
(3.32)
Где , - коэффициент теплоотдачи для внутренних и наружных ограждений камеры, , =25 - с.64[1]; =23 - с.64[1] для отапливаемого помещения;
- толщина слоя ограждения, м, =0,001 м, =0,15 м, - с.65[1]; =209 - таблица 2.2[1] для алюминия;
- коэффициент теплопроводности материалов слоев ограждений, , =0,0465 - таблица 2.2[1] для минеральной ваты.
.
Коэффициент теплопередачи пола , , определяется по формуле: , (3.33)
.
Таблица 3.3 - Расчет потерь тепла через ограждения
Наименование ограждения Fог, м2 ког, Вт/ (м2?°С) tc, °C t0, °C tc-t0, °C Qог, КВТ зим ср.г зим ср.г зим ср.г
Суммарные потери тепла через ограждения камеры с учетом поправки , , определяется по формуле: , (3.34)
КВТ, Удельный расход теплоты на потери через ограждения , , определяется по формуле: , (3.35)
КДЖ/кг, КДЖ/кг.
Удельный расход теплоты на сушку , , определяется по формуле: , (3.36) где - коэффициент, учитывающий дополнительный расход тепла на начальный прогрев камер, транспортных средств, оборудования и др., =1,2 с.67[1]. КДЖ/кг, КДЖ/кг.
Расхода теплоты на 1 м3 расчетного материала для среднегодовых условий , , определяется по формуле: , (3.37)
.
3.8 Расчет поверхности нагрева калориферной установки
3.8.1 Система теплоснабжения камеры
В качестве теплового оборудования применены биметаллические калориферы КСК3-11, состоящие из трех секций.
3.8.2 Расчет поверхности нагрева калориферной установки
Тепловую мощность калорифера Qk, КВТ, определяют по наибольшему расходу теплоты для зимних условий по формуле: , (3.38) где с2 - коэффициент неучтенного расхода теплоты на сушку, с2=1,2 - с.76[1]. КВТ, Суммарную поверхность нагрева калориферной установки Fk, м2, определяется по формуле:
(3.39) где k - коэффициент теплопередачи калорифера, Вт/(м2•0С);
В циркулирующем канале, где произведена предварительная компоновка калориферной установки, определяется площадь, свободная для прохода воздуха Fж.сеч.к, м2 по формуле: (3.40) где fфр.сеч - площадь фронтального сечения одного калорифера, fфр.сеч =1,660 м2-таб.2.5[1];
nk - количество калориферов в циркулирующем канале, шт. м2.
Скорость агента сушки через калориферную установку, ?к, м/с, определяется по формуле:
(3.41) м/с.
Массовая скорость воздуха во фронтальном сечении калориферной установки ?фр, кг/(м?с), определяется по формуле
(3.42) где ?1 - плотность влажного воздуха на входе в штабель, кг/м3.
Требуемое количество компактных калориферов определяется по формуле:
(3.43) где f k - площадь поверхности нагрева теплообменника, м2 , f k = 86,2 м2-таб.2.5[1].
шт.
3.9 Определение расхода теплоносителя на сушку пиломатериалов
3.9.1 Расход теплоносителя на 1 м3 расчетного материала
Расход теплоносителя на 1 м3 расчетного материала, Рсуш.1м3, кг/м3, определяется по формуле:
(3.44) где h1, h2 - энтальпии теплоносителя соответственно на входе и выходе из калорифера, КДЖ/кг, определяется по формуле:
(3.45)
кг/м3.
3.9.2 Расход теплоносителя на камеру
Максимальный расход теплоносителя на камеру Ркам, кг/ч, определяется для зимних и среднегодовых условий: а) в период прогрева
(3.46)
кг/ч, кг/ч. б) в период сушки
, (3.47) кг/ч, кг/ч.
3.9.3 Расход теплоносителя на цех
Максимальный расход теплоносителя Рцеха, кг/ч, для зимних условий на сушильный цех, состоящий из камер: , (3.48) где nkam.пр - число камер, в которых одновременно идет прогрев материала (принимается равным 1/6 от общего числа камер и не менее 1 при малом количестве камер);
nkam.суш - остальные камеры в цехе, в которых идет процесс сушки. кг/ч
3.9.4 Среднегодовой расход теплоносителя на сушку пиломатериалов
Среднегодовой расход теплоносителя на всего заданного объема пиломатериалов, Ргод,, кг/год, определяют по формуле:
сдлит - коэффициент, учитывающий увеличение расхода теплоносителя при сушке пиломатериалов, сохнущих медленнее расчетного материала.
Средневзвешенная продолжительность сушки фактических пиломатериалов ?ср.ф, ч, определяется по формуле:
(3.50) ч. т/год.
3.10 Определение диаметров паропроводов и конденсатопроводов а) Диаметр главной магистрали в сушильном цехе, dмаг , м, в сушильном цехе определяется по формуле:
(3.51) где?m - плотность теплоносителя, кг/м3;
?m- скорость движения теплоносителя, для горячей воды 2-3 м/с. м.
Принимаем диаметр главной магистрали в сушильном цехе 90 мм. б) Диаметр отвода к коллектору камеры, dkam ,м, определяется по формуле: , (3.52)
Где Ркам.пр - расход теплоносителя на камеру периодического действия для зимних условий в период прогрева, кг/ч. м.
Принимаем диаметр отвода к коллектору камеры 75 мм. в) Диаметр подающего трубопровода к калориферу камеры, dk, м, определяется по формуле:
(3.53) где Ркам. суш - расход теплоносителя на сушку для зимних условий, кг/ч;
?m- скорость движения теплоносителя, для горячей воды 1-2 м/с. м.
Принимаем диаметр подающего трубопровода к калориферу камеры 50 мм. г) Диаметр увлажнительной трубы, dувл, м, определяется по формуле:
(3.54)
м.
Принимаем диаметр увлажнительной трубы 70 мм. д) Диаметр конденсационного трубопровода от калорифера камеры, dконд.кам, м, определяется по формуле:
(3.55) где ?к - плотность конденсата, кг/м3;
?к - скорость конденсата 0,5-1 м/с. м.
Принимаем диаметр конденсационного трубопровода от калорифера камеры 85 мм. е) Диаметр конденсационной магистрали, dконд.маг, м, определяется по формуле:
(3.56) где: nkam - количество камер в цехе;
?к - скорость конденсата 1-1,5 м/с. м.
Принимаем диаметр конденсационной магистрали 120 мм. лесосушильный камера калориферный циркуляция
4. Аэродинамический расчет лесосушильной камеры
Современные лесосушильные камеры проектируются и строятся только с принудительной циркуляцией агента сушки, осуществляемой центробежными или осевыми вентиляторами. Конечной целью аэродинамического расчета является выбор типа и номера вентилятора, а также определение теоретической мощности вентилятора и установленной мощности электродвигателя вентиляторной установки.
4.1 Расчет потребного напора вентилятора
Полное давление (напор) вентилятора Pv , Па, определяют по формуле: Pv = hct hд (4.1) где hct - статический напор, Па;
hд - динамический напор, Па.
Центробежный или осевой вентилятор с приводом и системой подключения к нему воздуховодов принято называть вентиляторной установкой.
Вентиляторная установка может иметь незамкнутую (работающую на выхлоп) или замкнутую систему воздуховодов.
Во всех камерах, кроме эжекционных, вентиляторные установки имеют замкнутую систему воздуховодов.
В замкнутой системе величину hд можно не учитывать. В этом случае вентилятор приводит в движение всю массу агента сушки в системе только при пуске. В дальнейшем необходим только статический напор hct, т.е. напор на преодоление всех сопротивлений в системе циркуляции (Pv = hct).
Статический напор, hct, Па, определяют по формуле:
(4.2) где ? - плотность агента сушки, кг/м3;
? - скорость циркуляции агента сушки на участках системы, м/с;
l - длина участка (канала), м;
dэк - эквивалентный диаметр, м;
? - коэффициент трения о стенки каналов и воздуховодов;
? - коэффициент местных потерь (сопротивлений).
Эквивалентный диаметр , м, определяют по формуле
(4.3) где f - площадь сечения канала в плоскости, перпендикулярной потоку агента сушки, м2;
u - периметр канала в той же плоскости, м.
4.2 Последовательность аэродинамического расчета
4.2.1 Составление аэродинамической схемы камеры
Для аэродинамического расчета составлена схема камеры и приведена на рисунке 4.1.
Таблица 4.1 - участки циркуляции агента сушки в камере «СЛК - 50Ф»
4.2.2 Определение скорости циркуляции агента сушки на каждом участке
Для определения сопротивления каждого участка hct подсчитывают скорость циркуляции агента сушки на каждом участке ,м/с, по формуле:
(4.4) где - площадь поперечного сечения канала в плоскости, перпендикулярной потоку агента сушки на соответствующем участке, .
Участок 1. Вентилятор
(4.5) где Dв - диаметр ротора вентилятора, м;
nв - число вентиляторов в камере.
Предварительно принимается Dв = 2,5м, число вентиляторов в камере nв=4.
, м/с.
Участок 2, 22. Прямой канал
(4.6) где Н1 - высота циркуляционного канала, м;
L - внутренний размер камеры по длине, м. м2, м/с.
Участок 3, 5, 18, 21. Повороты под углом 900
(4.7)
Участок 4, 19. Боковые каналы f4,19 = bcp. •L (4.8) f4,19 = 5,0 •7,0 = 35м2, Участок 20. Биметаллические калориферы f20 = Fжив.сеч.к., (4.9) f20 = 4,98 м2, Участок 6, 9, 12, 25. Вход в штабель
(4.10)
Участок 7, 10, 13 ,16. Штабель
(4.11)
Участок 8, 11, 14, 17. Выход из штабеля
(4.12)
Расчеты по определению скорости циркуляции агента сушки сведены в таблицу 4.2.
Таблица 4.2 - Площадь поперечного сечения канала в плоскости, перпендикулярной потоку агента сушки, и скорость агента сушки на соответствующем участке, и скорость циркуляции агента сушки на каждом участке
Определение потребного напора вентилятора , Па, по формуле: , (4.21)
Па.
Определение производительности вентилятора , , определяется по формуле: , (4.22)
Определение характерного (приведенного) напора вентилятора , Па, определяется по формуле: , (4.23)
где n - число вентиляторов в камере.
Па.
По характерному напору Нхар и производительности вентилятора Vв из таблицы 3.23[1] выбираем реверсивный вентилятор марки ВОПР-17-310-8 с частотой вращения рабочего колеса 1500 об/мин.
4.2.4 Выбор электродвигателя
Максимальную теоретическую мощность вентилятора Nв, КВТ, определяют в зависимости от его напора Нхар , Па, производительности Vв, м3/с, и КПД (принимают 0,6 - 0,8 ): , (4.24)
КВТ.
Мощность электродвигателя Nyct, КВТ, для привода вентиляторов определяют по формуле:
(4.25) где кз - коэффициент запаса мощности на пусковой момент;
kt - коэффициент запаса, учитывающий влияние температуры среды, где расположен электродвигатель;
?n - КПД передачи.
КВТ.
По расчетной мощности электродвигателя КВТ и частоте вращения ротора из таблицы 3.26[1] выбирается асинхронный электродвигатель серии АИР100L4 с максимальной мощностью КВТ и частотой вращения ротора .
5. Описание технологического процесса сушки пиломатериалов
Сырые пиломатериалы укладываются в пакеты на лифте Л 6,5-15. После этого пакеты перемещаются автопогрузчиком на участок хранения сырых пиломатериалов, откуда на ней же они транспортируются в камеры периодического действия ЛСК - 50Ф. Затем пакеты пиломатериалов перемещаются на участок хранения сухих пиломатериалов, откуда на тележке перемещаются в деревообрабатывающий цех.
6. Индивидуальное задание
Режимом сушки называется расписание параметров сушильного агента по времени или по состоянию древесины.
В зависимости от требований, предъявляемых к качеству древесины, пиломатериалы могут высушиваться режимами различных категорий по температурному уровню.
В данном курсовом проекте был задан мягкий режим, обеспечивающий бездефектную сушку пиломатериалов при практически полном сохранении прочностных показателей древесины с возможными незначительными изменениями ее цвета.
Таблица 6.1 - Режимы низкотемпературного процесса сушки пиломатериалов из древесины лиственницы, толщиной 32 мм
Режимы сушки Параметры режима Значение параметра режима Продолжительность, ч
Нормальный режим (М)
Прогрев тпр, ОС 75 3,4
Сушка W> 35 t, ОС 70 283,32
?t, ОС 6 ? 0,76
W=35?25 t, ОС 75
?t, ОС 15 ? 0,49
W<25 t, ОС 80
?t, ОС 25 ? 0,30
ВТО t , ОС 87 6 ? 0,97-0,98
Кондиционирование t, ОС 80 3 ?
Wp 9
Охлаждение тохл 35 3,2
Таблица 6.2 - Режимы низкотемпературного процесса сушки пиломатериалов из древесины бука, толщиной 40 мм
Режимы сушки Параметры режима Значение параметра режима Продолжительность, ч
Нормальный режим (М)
Прогрев тпр, ОС 68 8
Сушка W> 35 t, ОС 63 396,02
?t, ОС 4 ? 0,82
W=35?25 t, ОС 67
?t, ОС 7 ? 0,71
W<25 t, ОС 83
?t, ОС 24 ? 0,32
ВТО t , ОС 91 6 ? 0,97-0,98
Кондиционирование t, ОС 83 3 ?
Wp 9
Охлаждение тохл 35 4
Таблица 6.3 - Режимы низкотемпературного процесса сушки пиломатериалов из древесины пихты толщиной 25 мм
Режимы сушки Параметры режима Значение параметра режима Продолжительность, ч
Мягкий режим (М) тпр, ОС 62 5
Сушка W> 35 t, ОС 57 108,87
?t, ОС 5 ? 0,77
W=35?25 t, ОС 61
?t, ОС 9 ? 0,62
W<25 t, ОС 77
?t, ОС 25 ? 0,29
ВТО t , ОС 85 14 ? 0,97-0,98
Кондиционирование t, ОС 77 7 ?
Wp 11
Охлаждение тохл 35 2,5
Вывод
В данном курсовом проекте был произведен расчет количества камер, по данным расчета принимаем 3 камеры, расхода теплоты для сушки пиломатериалов по заданной спецификации.
Также произведен расчет биметаллических труб в количестве 8 штук для камеры ЛСК - 50Ф. Был выбран осевой вентилятор №8 серии ВОПР-17-310-8. Определена максимальная мощность 4,0 КВТ и выбран тип электродвигателя АИР100L4.
Список литературы
1. Ермолина Т.В. Гидротермическая обработка и консервирование древесины. Проектирование лесосушильных камер и цехов: учебное пособие по курсовому и дипломному проектированию для студентов специальности 250403 «Технология деревообработки» очной и заочной форм обучения /Т.В. Ермолина, А.А. Орлов, Ю.А. Корчук. - Красноярск: СИБГТУ, 2009. - 145с.
2. Богданов Е.С., Козлов В.А., Кунтыш В.Б., Мелехов В.И. Справочник по сушке древесины. - М.: 1990. - 145с.
3. Богданов Е.С. Сушка пиломатериалов. - М.: Лесн. пром-сть, 1988.-248с.
4. Руководящие технические материалы по технологии камерной сушки древесины. - Архангельск: Изд-во ЦНИИМОД, 1985. - 142 с.
5. Серговский П.С., Расев А.И. Гидротермическая обработка и консервирование древесины. - М.: Лесн. пром-сть, 1987. - 360 с.
6. Степанов В.И. и др. Расчет сушильных камер непрерывного действия. - Красноярск: СТИ, 2002. - 70с.
7. Шубин Г.С. Проектирование установок для гидротермической обработки древесины. - М.: Лесн. пром-сть, 1983. - 272 с.
8 Альбом лесосушильных камер непрерывного и периодического действия. - Архангельск: Изд-во ЦНИИМОД, 1983. - 48с.
9. Кротова Л.Л., Руденко Б.Д. Альбом. Проектирование цехов сушки пиломатериалов. Методические указания к курсовому и дипломному проектированию для студентов специальности 26.02. - Красноярск: СТИ, 1993. - 48с.