Курсова робота
Проект сушильного цеху на базі камери СПЛК-2
Річна програма: 3900 м2/рік
1. Загальна частина
1. Вступ
Одним із факторів підвищення якості п/м є сушіння – обов’язковий етап
технологічного процесу лісопильного виробництва. В галузі сушок деревини
за останні 7-10 років досягнуті певні успіхи: збільшилась потужність
камерного сушіння за рахунок введення в експлуатацію вітчизняної і
зарубіжної техніки; організоване серійне виробництво збірно-металевих
камер періодичної дії СПМ-2К, УЛ-1, УЛ-2, УЛ-24, безперервної дії
СП-5КМ, з аеродинамічним підігрівом повітря УРАЛ-72; на
лісопильно-д/о-них п-вах майже в 2 рази зменшилась кількість
низькопродуктивних камер, старих типів (Грум-Гржимайло, Пекар) і
відповідно збільшився процент використання камер нових і
реконструйованих типів; підвищився рівень механізації навантажувальних і
транспортних робіт на м/д-х п-вах запроваджені нові лінії сушіння з
підвищеною висотою штабелів.
Одночасно із збільшенням потужностей камерного сушіння п/м не и/п п-вах
значно підвищилась якість висушуваного матеріалу. ЦНІІМОДом
науково-дослідних організаціях і вищих учбових закладах виконано ряд
теоретичних і експериментальних досліджень, які направлені на
обґрунтування оптимальних умов процесу сушін. д-ни, вимог і вихідних
даних для розробки нових суш-них камер і обл. УНИИМОДом видані
“Руководящие технические материалы по технологии камерного сушки
древесины” в розробці яких брали участь майже всі науково-дослідні
інститути і вищі учбові заклади. Їх впровадж. дало можливість більш
чітко керувати процесом сушіння і забезпечити високу якість висушеного
матеріалу.
Наряду з досягнутими успіхами в галузі сушіння д-ни все ще є недоліки і
не вирішені питання, об’єми сушіння не в повній мірі задовольняють
потреби в сухих п/м. Якість сушін. п/м на деяких п-вах знаходиться не на
високому рівні. Спостерігається покороблен. д-ни, перехід із високих в
більш низькі сорти, нерівномірність висихом. п/м по об’єму штебеля. Не
вистачає потужностей машинобудуван. для централізованого вмов-ня суш-х
камер та спеціального уніфікованого суш-ого обл.
Строки проект-ня, виготовлення і випробуван. у виробничих умовах нових
високопродуктивних суш-х камер і суш-ого обл. дуже великі. На п-вах
часто затримуються строки монтажу і вводу в експлуатацію нових суміш.
В недостатній кількості впроваджується сучасна апаратура для контролю і
управляти процесом сушіння, що в значній мірі пояснюється доступність
централізованого комплектування і спостерігання літератури.
2.1.1 Вибір режимів сушіння.
Залежно від вимог, які ставлять до якості висушень п/м, вони можуть
висушуватися решітками різних категорій за міжнародним рівнем : м’яким
(М), нормальним (Н), форсованим (Ф) і високотемпературними (ВТ).
Вибір режимів сушіння здійснюється згідно ГОСТ 1977384, залежно від
породи, товщини і призначення. Режими сушіння для заданих специфікацій
п/м і заготовок занесено до табл. 1.1.
Режими сушіння
Порода Товщина п/м, мм Номер і індекс режиму Номер сушіння режиму Зміна
вологості на кожному ступені режиму, % Параметри режиму
t, 0C ?t, 0C ?
Дуб 19 5-Г 1
2
3 90-30
30-20
20-8 63
67
83 5
9
26 0,78
0,64
0,29
Бук 32 5-Б 1
2
3 80-30
30-20
20-8 63
67
83 3
6
23 0,86
0,75
0,34
Бук 40 5-Б 1
2
3 60-30
30-20
20-8 63
67
83 3
6
23 0,86
0,75
0,34
Сосна 25 2-Н 1
2
3 70-35
35-25
20-8 79
84
105 7
12
33 0,73
0,59
0,26
2.1.2. Розрахунок тривалості сушіння і обороту камери.
Розрахунок тривалості сушіння в камері періодичної дії при
низько-температурному процесі фактичного і учбового матеріалу з
врахуванням початкового нагріву і термовологообробок визначають за
формулою:
, год.
де ?вих – вихідна тривалість власне сушіння п/м заданої породи і
розмірів нормальним режимом від початкової вологості Wп=60% до кінцевої
Wk=12% у камерах реверсивною циркуляцією середньої інтенсивності, год.;
Ар, Ац, Ав, Ак, Ад – поправочні коефіцієнти, які враховують: категорію
режиму сушіння Ар, інтенсивність циркуляції – Ац ; початкову і кінцеву
вологість – Ав; якість сушіння – Ак; довжину матеріалу – Ад.
Розрахунок тривалості сушіння зводимо в таблицю 2.2.
Таблиця 2.2.
Розрахунок тривалості сушіння і обороту камери
Характеристика п/м Категорія якості Категорія режиму, сушіння Тривалість
сушіння, ?вих год. Коефіцієнти ?суш ?об діб
+0,1
Порода Т, мм Ш, мм Вологість
Ар Ац Ав Ак Ад год. діб.
Wп Wk
Дуб 19 100 90 8 ІІ Н 94 1,0 0,75 1,51 1,15 1,0 122,4 5,1 5,2
Бук 32 120 80 8 ІІ Н 118 1,0 0,85 1,43 1,15 1,0 164 6,9 6,0
Бук 40 Різка 60 8 ІІ Н 167 1,0 0,92 1,25 1,15 1,0 220,9 9,2 9,3
Сосна 25 120 70 8 ІІ Н 54 1,0 0,62 1,35 1,15 1,0 510 2,2 2,3
Уеф.
п/м сосна 40 150 60 12 ІІ Н 88 1,0 0,74 1,00 1,15 1,0 74,9 3,12 3,2
2.1.3. Перерахунок об’єму, фактично п/м в об’єм умовного матеріалу.
За умовний матеріал беруть соснові обрізні дошки товщиною 40 мм,
шириною 150 мм, довжиною, що перебільшує 1 м, які висушуються за ІІ
категорією якості від початкової вологості 60% до кінцевої 12%
нормальними режимами.
Об’єм висушеного п/м, заданого специфікацією Ф (м3), перераховується в
об’єм умовного матеріалу У (см3ум) за формулою:
І=Ф·К
де Ф – об’єм фактичного п/м, який підлягає сушінню, м3
К – коефіцієнт перерахунку
К=К? · Ке
К? – коеф. тривалості обороту камери
?об.ф. – тривалість камерооброту при сушінні фактичного матеріалу, в
добах.
?об.у. – тривалість камерообороту при сушінні умовного матеріалу, в
добах.
Ке – коефіцієнт місткості камери.
Еум – місткість камери в умовному матеріалі.
Еф – місткість ком. в фактичному мат.
?ум – коеф. об’ємного заповнення штабелю умовним матеріалом.
?ф – фактичним матеріалом.
Перерахунок фактичного об’єму в умовний зводимо в табл. 2.3
Табл. 2.3.
1.2.4. Розрахунок продуктивності камери в умовному матеріалі.
Річну продуктивність камери в умовному матеріалі визначають за
формулою, м3 ум/рік
де 335 – тривалість роботи камери в рік, діб.
?об.ум. – тривалість камерообороту при сушінні умовного матеріалу.
Г – габаритний об’єм в усіх штабелів в камері, м3
L, B, H – відповідно габаритна довжина, ширина, висота штабеля, м
m – кількість штабелів в камері
?ум. – коефіцієнт об’ємного заповнення штабелю умовним матеріалом.
Г=6,5?1,8?2,6?2=60,84 м3
м3дм/рік
2.1.5 Розрахунок необхідної кількості сушильних камер.
Необхідна кількість сушильних камер визначають за формулою
– загальний об’єм умовного матеріалу визначено з табл.2.3.
Пу – річна (планова) продуктивність однієї камери к ум-му мат-лі.
Взята кількість камер визначається округленням до ближнього цілого
числа.
2.2.Тепловий розрахунок.
2.2.1. Вибір розрахункового матеріалу.
Прості функції за розрахунковий матеріал беруть як правило соснові
обрізні дошки товщиною 25 мм, шириною не менше 180 мм, початковою
вологістю 80%, а кінцевого залежно від призначення.
В студентському дипломному проекті за розрахунковий матеріал, який
найшвидше висихає із заданою специфікацією.
Згідно заданої специфікації найшвидше висихає сосна
Т=25мм
Ш=120мм
Д=6,5м
Wп=70%
Wk=8%
?суш=51,0 год=2,2 доби
?об.ф.=2,3 доби
2.2.2. Визначення параметрів агента сушіння на воді в табель.
Параметри агента сушіння на вході в штабель визначаються за допомогою
Id – діаграми. Тонку 1, яка характеризує параметри агента сушіння на
вході в штабель знаходять по параметрах другої ступені режиму сушіння
розрахункового матеріалу (t1,t2) збагачення параметрів агента сушіння на
вході в штабель заносимо в таблицю 2.5
Таблиця 2.5
Параметри агента сушіння на вході в штабель.
№ назва познач одиниця Значення
1 Температура t1 0C 84
2 Відносна вологість ?1 – 0,59
3 Волого вміст d1 г/кг 315
4 Тепловміст (ентальпія) I1 кДж/кг 920
5 Парціальний тиск Pn1 Па 34000
6 Густина ?1 кг/м3 0,845
7 Питомий об’єм V1 м3/кг 1,56
8 Температура мокрого терм. tm 0C 71
2.2.3 Розрахунок кількості випаруваної вологи.
2.2.3.1 Маса вологи, що випаровується з 1 м куб деревини.
Де ?ум – умовна густина розрахункового матеріалу.
?ум=400кг/м3
Wn, Wk – початкове і кінцева вологість розрахункового матеріалу.
М1м3=278 кг/м3
2.2.3.2 Маса вологості, що випаровується за час одного камерообороту.
Моб.кош.=М1м3•Е
Де Е – місткість камери в щільних м3.
Е=Г•?ф, м3
Де Г – габаритний об’єм всіх штабелів у камері, м3
Г=6,5?1,8?2,6?2=60,84 м3
?ф – коефіц. об’ємного замовлен. штабелю фактичним матеріалом.
?ф=0,356
Е=60,84?0,356=21,6 м3
Моб.ком.=248?21,6=5356,8 кг/об.
2.2.3.3. Маса вологи, що випаровується з камери за секунду.
кг/с
Де ?висуш. = загальна тривалість сушіння розрахункового матеріалу без
обрах-ня тривалості початкового нагріву і термовологообробок, де
, год.
год.
кг/сек.
2.2.3.4 Розрахункова кількість випаруваної вологості.
Мр=Мс?х, кг/с
Де х – коефіц. нерівномірності швидкості сушіння.
х=1,2
Мр=0,033?1,2=0,04 кг/с
2.2.4 Розрахунок об’єму циркулюючого агента сушіння і його параметрів на
виході зі штабелю.
Об’єм циркулюючого по матеріалу агента сушіння визначається по формулі:
, м3/с
Де Wпит. –розрахункова швидкість циркуляції агента сушіння через
штабель, м/с
Wпит.=2,5 м/с
Fж.п.шт. – живий перетин штабеля, тобто площа вільна для проходу агента
сушіння, м2.
м2
Де n – кількість штабелів в площині, перпендикулярній до напряму
циркуляції агента сушіння.
n=1
l i h – довжина і висота штабелю, м
?в ?Д – відповідно коефіцієнти заповнення штабеля по висоті і по
довжині.
Fж.п.шт.=1?6,5?2,6(1-1,5-1)=8,45 м2
Vц=2,5?8,45=21,12 м3/с
2.2.4.1 Маса циркулюючого по матеріалу агента суміші за секунду
, кг/с
кг/с
2.2.4.2 Питома витрата циркулюючого агента сушіння на 1 кг випаруваної
вологи.
кг/кг вал.
кг/кг вал.
2.2.4.3 Вологовміст агента сушіння на виході зі штабелю
г/кг
г/кг
Інші параметри агента сушіння на виході зі штабелю визначають за
допомогою побудови ліній процесу сушіння на Id – діаграмі . Точку 1 ,
яка характеризує стан агента сушіння на вході в штабель, знаходимо за
t1, ?1. Точку 2, яка характеризує параметри агента сушіння на виході зі
штабелю, знаходимо, що на перетині ліній І=const (I1=I2) , яка виходить
з точки 1, з лінією d2=const.
№ назва Позначення Одиниця Значення
1 Температура t2 0C 880
2 Відносна вологість ?2 – 0,7
3 Волого вміст d2 г/кг 318
4 Тепловміст (ентальпія) I2 кДж/кг 920
5 Парціальний тиск Pn2 Па 34200
6 Густина ?2 кг/м3 0,85
7 Питомий об’єм V2 м3/кг 1,55
8 Температура мокрого терм. tm 0C 71
2.2.5 Розрахунок припливно – витяжних каналів
2.2.5.1 Питома маса свіжого і відпрацьованого повітря.
, кг пов/кг вип.вол.
Де d0 – вологовміст свіжого повітря, г/кг при
t=200C
?=60%
d0=10-12 г/кг
кг пов/кг вип.вол.
2.2.5.2. Об’єм свіжого і відпрацьованого повітря.
, м3/с
, м3/с
де V0 – питомий об’єм свіжого повітря
V0 = 0,87 м3/кг
V0=3,24?0,04?0,87=0,11 м3/с
V2=3,24?0,04?1,55=0,20 м3/с
2.2.5.3. Площа перетину при пневмовитяжних каналах.
м2
де Wкон – швидкість руху агента сушіння в каналах.
Wкон=5м/с
м2
м2
Розмір сторони квадрата припливновитяжних каналів визначаємо за
формулою:
, м
Припливний канал
Витяжний канал
2.2.6. Розрахунок витрати теплоти на сушіння
2.2.6.1. Витрата теплоти на початковий нагрів 1м3 деревини.
Для зимових умов.
кДж/м3
де ? – фактична густина розрахункового матеріалу. Визначається по
діаграмі густини.
?=690 кг/м3 при ?ум.=400 кг/м3 , Wпоч.=70%
с(+); с(-) – відповідно питома теплоємність д-ни при додатній і
від’ємній температурі. При визначенні питомої теплоємності д-ни середню
температуру д-ни беруть. Для с при від’ємній температурі:
Для с при додатній температурі
Де t0 – зимова температура для міста-будівництва сушильного цеху.
tпр –температура почат. нагріву.
t0=-200С
tнаг.=940С табл.
с(-)=2,2 кДж/кг 0С
с(+)=3,0 кДж/ кг 0С
j – скрита теплота плавлення льоду.
?=335 кДж/ кг
Wгр=18%
Дим. Середньорічних умов.
кДж/ кг
Де, t0 – середньомісячна температура д-ни t0=700C.
Питому теплоємність д-ни визначають за формулою:
с(+)=3,0 кДж/ кг 0С
2.2.6.2. Питома витрата теплоти при початковому прогріванні на 1 кг
випаровуваної вологи розраховуваної вологи розраховується окремо для
зимових і середньорічних умов.
, кДж/кг
кДж/кг
кДж/кг
2.2.6.3. Загальна витрата теплоти на камеру при початковому прогріванні.
, кВт
де ?пр – тривалість прогрівом, год.
Беруть орієнтовано для п/м м’яких хвойних порід (літом 1…1,5, зимою
1,5…2 год на кожний см. товщини матеріалу для п/м м’яких листяних порід
(береза, вільха, осина, та ін.)) час прогрівання збільшується на 25%, а
для твердолистяних – на 50%.
год.
год.
кВт;
кВт
2.2.6.4. Розрахунок витрат теплоти на випаровування вологи.
Питома витрата теплоти на випаровування вологи в лісосушильних камерах
з багатократною циркуляцією при сушінні повітря.
, Дж/кг2
де І2 – тепловміст повітря на виході зі штабелю, кДж/кг
І0 – тепловміст свіжого повітря
І0=46 кДж/кг при проходженні повітря з коридору керування.
d0 – волого вміст свіжого повітря
d0 =10…12 г/кг
Св – питома теплоємність води
Св=4119 кДж
tпр – температура нагрітої вологи в д-ні, 0С
Беруть такою, що дорівнює температурі прогрівання.
кДж/кг
2.2.6.5. Загальна витрата теплоти на випаровування вологи
, кВт
кВт
2.2.6.6. Розрахунок витрат тепла через огородження камери.
Втрати тепла через огороджені камери за одну секунду визначають за
формулою:
, кВт
де Fог – площа поверхні огородження
К – коефіцієнт теплопередачі даного огородження (табл..Д.24)
Tком – температура агента сушин. в камері 0С
визначають, як середнє значення температур на вході і виході зі штабелю
;
tрозр. – розрахункова температура зовн.повітря для зимових і
середньорічних умов.
Розрахунок витрат тепла через огородження камери зводимо в табл.2.6.
Розрахунок витрат теплоти через огородження камери
Назва огороджень F К, Вт/м2 tком, 0С tрозр 0С tk- tрозр 0С Калор.С Qог,
кВт
Ф-ла Знач
Зим. Ср.річ Зим. Ср.річ
Зим. Ср.річ
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
1. Зовн. бокова стійка L?H=9,8?3,0 26,4 1,29 82 -20 7,0 102 75 2 6,6 4,8
2. Торцева стійка з боку коридору керування. В?Н=5,6?3,0 16,8 1,53 82
+15 +15 67 67 2 3,4 3,4
3. Торцева стійка з боку тревесного шляху без врах.площі дверей.
(В?Н)-Fдв= 5,6?3,0-
-(2?3/2) 4,8 123 82 -20 7,0 102 75 2 1,2 5,1
4. Перекриття B?L = 8,8?5,6 49,28 0,7 82 -20 7,0 102 75 2 7,0 5,1
5. Підлога B?L = 8,8?5,6 49,28 0,6 82 -20 7,0 102 75 2 6,0 4,4
6. Двері b?h=
(2?3)?2 12 0,6 82 -20 7,0 102 75 2 1,4 1,0
Разом=25,6
Оот…=19,58
ср.річ.
2.2.6.7. Питома витрата теплоти на витрати через огородження.
кДж/кг
2.2.6.8. Питома витрата теплоти на сушіння.
, кДж/кг
де с1 – коеф., який враховує додаткові втрати теплоти на початкове
прогрівання камери транспортних засобів, обл.. і ін.
с1=1,1 … 1,3
кДж/кг
кДж/кг
2.2.7 Вибір типу і розрахунок поверхні нагріву калориферу.
2.2.7.1. Вибір типу калорифера.
В повітряно – парових камерах використовуються калорифери 2-х типів:
збірні із чавунних ребристих труб і контактні пластичності. Тип
використовуваних калориферів обумовлено конструкцією камери. Для камери
СПЛК- 2 підходять калорифери із ребристих чавунних труб.
2.2.7.2. Розрахунок поверхні нагріву калориферу.
Необхідна площа нагріву калориферу.
, м2
де Qк – теплова потужність калорифера, тобто кількість теплоти на
сушіння в зимових умовах, кВт.
де С3 – коефіцієнт неврахованих витрат теплоти на сушіння
С3=1,2
tт.н. – температура теплоносія на вході в калорифер. Залежить від тиску
пари при р=0,3 Мпа, tт.н.=1430С
tком – температура агента сушіння в камері
tком =820С
к – коефіцієнт теплопередачі калорифера, Вт/м3 0С.
Для ребристих чавунних труб коефіцієнт теплопередачі визначають по
графіку Власова в залежності від приведеної швидкості W0
, м/с
де Wф – фактична швидкість циркуляції агента сушіння через калорифер,
м/с
?0 – густина повітря при t=00C.
При цій температурі ?0 =1,25 кг/м3
, м/с
Vy=21,12 м3/с
Fж.п.к. – площа живого перетину калорифера, тобто площа вільна для
проходу агента сушіння.
, м2
де Fкан. – площа каналу, в якому розміщені труби калорифера, м2.
Fпр.тр. – площа проекцій труб в даному каналі.
м2
м2
м2
м/с
м/с
к=17 Вт/м2 0С
м2
Розрахунок кількості ребристих труб.
, шт.
– площа нагріву однієї труби.
=4м2
шт.;
Приймаємо 3 ряди , 6 в кожному ряду по 20 труб.
Fкол.=20?3?4=240 м2;
2.2.8 Розрахунок витрат пари.
2.2.8.1. Витрата пари на 1 м куб розрахункового матеріалу.
, кг/м3
qсум- сумарна питома витрата теплоти на сушіння для середньорічних умов.
Іп – тепловміст сухої насиченої пари при заданому тиску, кДж/м2
Ік – тепловміст кип’яченої води при тому самому тиску. Орієнтовно
?І=Іп-Ік можна взяти при р=0,3 Мпа, ?І=2190 кДж/кг,
де р – тиск пари в калориферах, мПа
кг/м3;
2.2.8.2. Для камер в період прогрівання.
, кг/год
кг/год
Для камер в період сушіння.
,
кг/год
2.2.8.3. Максимальна годинна витрата пари сушильним цехом у зимових
умовах в камерах.
Рцех=nком.пр.?Рком.пр+nком.суш.?Рком.суш.
Де nком.пр.?- кількість камер, в яких одночасно проходить прогрівання
матеріалу.
Беруть 1/6 від загальної кількості камер nком.суш, але не менше ніж одну
при їх невеликій кількості.
nком.суш – кількість камер, в яких проходить сушіння, шт.
nпр.=1,0;
nком.суш= nком- nком.пр, шт.
nком.суш=3-1=2,0
Рцех=1?606,9+2?241,0=1088,9 кг/год;
2.2.8.4 Середньорічна витрата пари на сушіння всього заданого об’єму
пиломатеріалів
, кг/рік
, діб
– тривалість сушіння фактичних пиломатеріалів, діб.
– тривалість сушіння розрахункового матеріалу, діб.
Ф – об’єм фактично висушуваного п/м, м 3
Ф1, Ф2 …Фn – річний об’єм цих самих п/м окремо за перерізами, м3
Стрив.=1,2
Рріч.=511,3?3900?1,2=2392884=2392,8 т/рік.
2.9 Вибір конденсатовивідників.
В лісосушильних камерах для відведення конденсату з калориферів до
останнього часу переважно використовувались гідростатичні
конденсатовивідники . Зараз їх замінюють на більш компактні і надійні, в
роботі – термодинамічні конденсатовивідники 45415н.ж. технічна
характеристика яких наведена в табл. Д.30.
Їх вибирають за коефіцієнтом пропускної здатності.
кг/год
де Рком.суш.- витрата пари на сушіння в зимових умовах, кг/год.
?Р- перепад тиску в конденсатовивідники
?к – густина конденсату кг/м3
).
Перехід тиску в конденсатовивіднику
бар
де Р1 – абсолютний тиск пароводяної суміші перед конденсатовивідником
Р1 =0,95Р=0,95?3,0=2,85 Бар
Р1 – абсолютний тиск пари перед калорифером , тобто на колекторі камери
переважно задається , або береться за попитом виробництва.
Р2 – абсолютний тиск конденсату після конденсатовивідника, (тиск в
конденсаційній магістралі 1,5 бар)
Технічна характеристика термодинамічних конденсатовивідників типу
…..45415нж КV=2000кг/год.
dy=40мм
KV=42483 кг/год
Н=370 м
m=13,5 кг
3. Аеродинамічний розрахунок.
3.1 Складання схеми циркуляції агента сушіння і визначення ділянок
опору.
5
6
Ділянки циркуляції агента сушіння в камері СПЛК – 2
Номер ділянки Назва ділянки
1 Вентилятор
2,14 Поворот під кутом 1350
3,8,13 Калорифер
4,12 Поворот під кутом 900
5,9 Вхід в штабель (раптове звуження)
6,10 Штабель
7,11 Вихід зі штабелю (раптове розширення)
3.2 Розрахунок ділянок опору і швидкостей агента сушіння на цих
ділянках.
Площа ділянок опору визначають в площині, перпендикулярній до напряму
руху агента сушіння.
Ділянка 1. Вентилятор.
Площа перетину вентиляторів визначається за формулою
, м2
де Дв – діаметр ротора вентилятора, попередньо беруть 1м.
nв – кількість вентиляторів у камері.
м2
Ділянка 2,14. Поворот під кутом 1350.
За площу повороту приймається площа ділянки до або після повороту, яка
менша.
м2
Ділянка 3,8,13. Калорифер.
За площу калорифера приймаються їх живий перетин.
м2
Ділянка 4,12. Поворот під кутом 900.
За площу повороту приймаються площа ділянки до або після повороту, яка
менша.
м2
Ділянка 5,9. Вхід в штабель.
м2
Ділянка 6,10. штабель
Беруть габаритну площу штабелів.
м2
Ділянка 7,11. Вихід з штабеля.
м2
Розрахунок швидкості агента сушіння на кожній ділянці.
м/с
де Vy – об’єм циркулюючого агента сушіння, м3/с,
м3/с
Fi – площа ділянки, м2
Розрахунок швидкості руху агента сушіння на ділянках
Номер ділянки 1 2,14 3,8,13 4,12 5,9 6,10 7,11
Fi, м2 1,57 1,57 1,915 1,915 8,45 16,9 8,45
W, м/с 13,5 13,5 11,0 11,0 2,5 1,2 2,5
3.3. Розрахунок опору ділянок.
При роботі вентилятора в замкненій системі циркуляції агента сушіння
його тиск витрачається на подолання опору всіх ділянок.
Місцевий опір всіх ділянок, крім калориферів і штабелів, визначають за
формулою:
де ? – густина циркулюючого агента сушіння, середнє значення густини на
виході і вході зі штабелів
, кг/м3
W- швидкість агента сушіння на ділянці, м/с.
К0 – коефіцієнт місцевого опору, визначають за табл. 18-22 залежно від
характеру ділянки або для прямолінійних ділянок
Ктр – коефіцієнт тертя до стінок каналу визначають за табл. 23.
1 – довж. ділянки (каналу) в напрямі руху агента сушіння, м
u – периметр перетину каналу в руху агента сушіння, м
F – площа поперечного перетину ділянки, м2.
m – кількість однокових ділянок.
кг/м3
Ділянка 2,14. Поворот під кутом 1350.
К0=0,8
Па
Ділянка 3,8,13. Опір одного рядка із ребристих чавунних труб визнач. по
рис. 6а в залежності від приведеної швидкості W0.
W0=7,4 м/с ?h1p=20Па
?h3,8,13=20?3=60 Па
Ділянка 4,12. Поворот під кутом 900.
К0=1,10
Па
Ділянка 5,9. Вхід у штабель.
Коефіцієнт опору визначається по таблиці 20 в залежності від відношення
s/S.
s – живий перетин штабеля.
S – габаритна бокова площа штабеля.
к=0,25
Па
Ділянка 6,10. штабель.
К0=8,6
Па
Ділянка 7,11. Вихід з штабеля.
К0 = 0,25
Па
Визначаємо сумарний опір кільця циркуляції
Па
Па
, Па
Р1в=1,05?239,13=251,1 Па
Вибір вентилятора і розрахунок потужності, яку споживає вентилятор. Якщо
не змінюється конструкція камери , то тип вентилятора визначається типом
камери, але можливе використання вентиляторів різних номерів. Вибираючи
номер вентилятора з найбільшими ККД, найменшим номером і найбільшим
числом обертів.
кг/м3. рис.12-13
Через те фактичний тиск вентилятора Рв необхідно перерахувати в тиск за
цих стандартних умов.
Па
де Рв – тиск вентилятора
? – густина агента сушіння
Па
Вентилятор вибирають за тиском Рхар і продуктивність Vв.
, м3/с
де nB кількість вентиляторів, встановлених в камері, які працюють
одночасно
м3/с
По груповій аеродинамічній характеристиці вибираємо основний реверсивний
вентилятор серії І12№12. Таких 2 вентилятори встановлені в камері.
?=0,65
Потужність споживаюча вентилятором визначається за формулою
, кВт
кВт;
Вибір електродвигуна
Визначаємо встановлену потужність електродвигуна для приводу вентилятора
, кВт
де Кз коефіцієнт запасу потужності на пусковий період вибирають залежно
від типу вентилятора і орієнтовної потужності за табл. 24
Кt – коефіцієнт, який враховує вплив температури середовища, в який
встановлено електродвигун табл. 25
?пр – ККД передачі , беруть залежно від виду передачі руху від вала
електродвигуна до вала вентилятора табл. 26
Nдв=4,07 кВт
Кз=1,05
Кt=1,05
?пр=0,9
кВт;
По характеристиці трьохфазних асинхронних електродвигунів серії .….
вибирають двигун ближчої більшої потужності.
Nдв=5,5 кВт
n=1500 хв-1
…………..
2.4. Опис технологічного процесу сушіння.
2.4.1. Транспортування сирих п/м в сушильній цех.
Сирі п/м складені в суцільні пакети, автолісовозами перевозяться з и/п
цеху і подаються в сушильній цех на ділянку формування штабелів.
2.4.2. Формування штабелів для сушіння.
В сушильному цеху буде формуватися суцільний штабель. Розмір штабелю:
довжина х ширина х висота 6,5 х 1,8 х 2,6м.
Правила формування штабелів.
Штабель повинен бути із п/м однієї породи і товщини.
Під штабельна основа повинна бути міцна, тверда, а верх його –
горизонтальним. Довжина основи повинна дорівнювати довжині штабеля. В
якості підштабельної основи рекомендується використовувати підштабельні
візки. (вагонетки), або треки.
В залежності від характеру циркуляції агента сушіння через штабель п/м
укладають:
А). суцільними рядами без проміжок (сипацій) між дошками для камер з
горизонтальною циркуляцією поперек штабелів;
Б). з проміжками (шпаціями) між дошками для камер з горизонтальною
циркуляцією вздовж штабелів і вертикальною в тому числі природною
циркуляцією.
Необрізні дошки укладають комлями в різні сторони.
Якщо дошки мають різну ширину, то вузькі укладають всередину, а широкі
– по краям штабеля. Якщо по ширині штабеля ціла кількість дощок не
розміщується, тоді зазор залишають всередині.
В штабелях зі шпаціями зазорна ширина шпацій повинна бути при укладці
обрізних дощок – 35%, необрізних – 57% від ширини штабеля. Шпації
повинні бути розподілені рівномірно по ширині штабеля.
Дозволяється укладка в один штабель п/м різних по довжині. При цьому
довгі допуски укладають по краям штабеля, короткі – в середину. П/м, які
стикуються, розташовуються не менше ніж на 2-х прокладках, при цьому
зовнішні торці вирівнюють по торцях штабеля.
Горизонтальні ряди п/м в штабелях повинні розділюватись міжрядовими
прокладками, а пакети по висоті штабеля – між пакетними.
Для закладки контрольних взірців в штабель залишають вільні місця.
Контрольний взірець повинен розташовуватись не менше, ніж на двох
прокладках.
Розміри прокладок товщина …..мм, ширина ……..мм, довжина ……м.
Вимоги до прокладок.
Відхилення від установлених розмірів дозволяється не більше:
мм, довжина 10мм.
При укладанні в штабель заготівок в якості прокладок дозволяється
використовувати самі заготівки, якщо товщина їх не більше 32 мм, а
ширина не більше 70мм. Прокладки виготовляються із деревини хвойних,
листяних порід, не маючи гнилі і плісняви.
Вологість деревини для виготовлення прокладок при сушінні
пиломатеріалів до транспортної вологості не повинно перевищувати 22%,
при сушінні до експлуатаційної вологості – 10%. Значення параметра –
жорсткість поверхні робочих пластин Rmmax повинна бути …….. мкм по ГОСТ
7016-82.
Прокладки повинні зберігатися в контейнерах, де їх укладають
паралельно. Контейнери з прокладками установлюють в місцях, захищених
від дощу і снігу.
Перед укладкою штабелів прокладки оглядають і при необхідності
виміряють їх розміри. Товщина і ширина прокладок вимірюється
штангенциркулем з ціною ділення 0,1мм.
Прокладки, які мають відхилення від встановлених розмірів, а також
деформації і поламані використовувати не дозволяється.
2.4.3. Транспортування сушильних штабелів в середині цеху.
Для внутрішньо цехових перевезень сформованих сушильних штабелів
переважно використовують рейкову колію шириною 1000мм і перевізні візки.
Стан рейкових колій систематично контролюють, не допускається
непрямолінійність рейок, нестабільна ширина колій, незбіжність рівня
рейок на траверсному візку і рейок, які впираються в траверсний коридор.
Таблиця
Технічна характеристика траверсного візка
Показник Значення
1. Вантажопідйомність, т
2. Габаритні розміри, мм
довжина
ширина
3. Висота загальна від головки рейки
4. Висота між головками верхньої і нижньої рейки візка.
5. Швидкість перем., м/с
6. Швидкість перем. троса лебідки, м/с
7. Максимальне тягове зусилля на тросі лебідки, кн.
8. Ширина колії траверсного шляху, м:
довжина
ширина
висота
9. Загальна встановлена потужність, кВт
В тому числі : перем. візка лебідки
10. Маса, кг
Механізація перем. штабелів здійснюється за допомогою трособлокової
системи і тягової лебідки, яка встановлена на траверзних візках.
2.4.7. Пуск і завантаження камери.
Перед завантаженням штабелів камеру необхідно прогріти, щоб не
допускати конденсації вологи на огороджених камери і обл-ки. Якщо камера
не вистигла після вивантаження, пару в калорифер необхідно впускати за
10…30 хв до завантаження матеріалу. В момент впуску пари відкривають на
10…15хв вентиль на обдув ній трубі конденсатовідника. Пару впускають в
калорифер поступово відкриваючи вентиль. Після продувки калорифера
вентиль на обдув ній трубі конденсатовивідника закривають, і система
починає працювати нормально – через конденсатовивідник.
У пусковій період припливно-витяжні крани мають бути закриті.
Сформовані штабелі завантажують у камеру. Недопустимі завантаження в
камеру неповно габаритних штабелів і робота камери при неповній
кількості штабелів.
2.4.8. Технологічні етапи сушіння пиломатеріалів в камерах періодичної
дії. Початкове прогрівання деревини.
Першою технологічною операцією після завантаження камери є початкове
прогрівання д-ни.
Для інтенсивного початкового прогріву д-ни перед сушінням в камері
створюється висока відносна вологість агента сушіння при підвищеній
(порівняно з першим ступенем режиму сушіння) температурі. Температуру
середовища при прогріванні пиломатеріалу м’яких хвойних порід (сосна,
ялина, кедр, ялиця) підтримують залежно від їх товщини і категорії
режиму сушіння tсер=940С.
Психометричну різницю пиломатеріалів на початковому прогріванні
підтримують в межах ?tпр=0,5-1,50С. деревину прогрівають до того часу,
поки температура в центрі дошки або заготівки буде становити 30С. в разі
відсутності засобів для контролю температури деревини тривалість
прогрівання рекомендується визначити розрахунковим методом. Орієнтовно
тривалість початкового прогрівання визначається з розрахунку 1 год. на
кожний м товщини матеріалу.
год.
В період прогрівання до камери подають пару через зволожуючі труби при
ввімкнених калориферах, працюючих вентиляторах і закритих
припливно-витяжних каналах на прогрівання деревини витрачається багато
пари. Через те проводити початкове прогрівання одночасно в декількох
камерах сушильного цеху не рекомендується.
Сушіння до перехідної вологості.
Після прогрівання деревини її висушують.
Параметри агента сушіння t=790С, ?t=70С, ?=0,73.
Кінцева термовологообробка.
Проводиться з метою зникнення або зменшення залишкових внутрішніх
напружень. Кінцеву термовологообробку проводять для пиломатеріалів, які
висушуються за І і ІІ категоріями якості. При сушінні
високотемпературними режимами і при сушінні пиломатеріалів твердих
листяних порід і модрини, незалежно від призначення деревини, проведення
кінцевої термовологообробки обов’язкове з метою запобігання появи
внутрішніх тріщин.
Після кінцевої обробки температура агента сушіння підвищується на 80С
порівняно з температурою останнього ступеня режиму сушіння, але не вище
1000С. Психометрична різниця встановлюється в межах 0,5 – 1,00С.
тривалість кінцевої термовологообробки визначається за таблицею 32.
tк.т.во.=1000С; ?t=0,5-1,00С, ?=2год.
Підсушування після кінцевої термовологообробки.
Після кінцевої термовологообробки пиломатеріалів витримують в камері при
психометричній різниці останнього ступеня режиму сушіння протягом 2-3
год. після підсушування поверхні.
Охолодження матеріалу в камері.
Охолодження матеріалу в камері до 30-400С, проходить при відкритих
припливно-витяжних каналах і непрацюючих вентиляторах, пару в калорифер
не подають, двері камери напіввідкриті. Орієнтована тривалість
охолодження становить 1 год. на кожен см товщини матеріалу. Вивантаження
х камери неохолоджених штабелів недопустиме.
2.4.9. Контроль і регулювання параметрів агента сушіння.
За станом агента сушіння (температурою і психометричною різницею) в
камері спостерігають щогодини і покази психометра записують в
журнал-контроль за параметрами агента сушіння, бажано передбачити
дистанційний. За вдосконаленням регулювання параметрів агента сушіння є
підтримка їх на заданому рівні. Температура регулюється випуском
кількості пари, яка подається до калорифера, регулювання вологості
здійснюється шляхом відкривання або закривання припливно-витяжних
каналів, а також пуском пари безпосередньо до камери.
Регулювання параметрів агента сушіння може бути ручним і автоматичним.
Автоматичне регулювання процесу сушіння – необхідна умова покращення
технології сушіння і якості висушуваності деревини. Дистанційний
контроль і автоматичне регулювання параметрів агента сушіння має
здійснюватись за температурою сухого термометра і психометричної різниці
або безпосередньо за температурою сухого і мокрого термометрів. Для
контролю за параметрами агента сушіння використовують показуючи або
самопишучі електро мости і вирівлювальні системи з термометрами опору і
логомірами. В камерах періодичної дії реверсивною циркуляцією термометри
опору встановлюються в торці камери з боку коридору керування на висоті
1м від підлоги. Для регулювання параметрів агента сушіння використовують
дво- і трьох позиційні одно копальні регулятори.
Найбільш зручні, точні і компактні системи автоматичного регулювання
випуск прош-стю електричних регуляторів прямої дії . на регуляторах
непрямої дії з електричним підсилювальним перетворенням. В систему
входять сухий і змочений термометр опору, сигнали, з яких надходять в
вимірювально-регульоване обладнання. При відхиленні регульовано
периметра від значення на блоці задаличиків БЗ, через вихідне реле БР
подається сигнал на виконавчі механізми 3,5, які керують роботою парових
вентилів і ключами припливно-витяжних каналів. Виконавчі механізми
керуються як автоматично регулятором, так і вручну перемикачами В і
ключами RI. Ступінь відкриття регульованих оріонів контролюється
показниками положення 2. Передбачається установлення манометра 7 для
контролю тиску пари і обладнання 7 для автоматичного включення і
реверсування циркуляційних вентиляторів. Як і інша люба електрична САР,
в якості основних елементів датчики температури, виконавчі механізми,
з’єднані з регулюючими органами і власне регулятор електричного або
електромеханічного типу.
2.4.10. Контроль вологості деревини в процесі сушіння.
Початкову вологість деревини визначають по секціях, біжучу – по
контрольних взірця, витягають із дощок, характерних по будові, щільності
і вологості для даної партії висушуваних пиломатеріалів, контрольний
взірець випиляється довжиною не менше 1м.
Деревина секції не повинна мати гнилі, заламків, сучків і тріщин.
Випиляні секції нумерують і захищують і зважують на аналітичній вазі з
точністю до 0,01г. Якщо зразу після вирізки зважити секції неможливо, то
їх завертають в плівку або кладуть в ексикатор і виймають для зважування
по одній. Масу записують прямо на секціях і в журналі.
20С.
Перший ряд секції зважують через 5-6год. після початку сушіння через
кожні дві години. Якщо результат останнього зваження співпадає з
попереднім або відрізняється від нього на більше ніж на 0,022, то його
приймають за масу абсолютно сухої секції, записують в журнал, а сушіння
закінчують. Перед зважуванням секції охолоджують в ексикаторах з
безводним хлористим кальцієм або сірчаною кислотою концентрацією не
менше 94% щільністю 1,84 г/см3.
Вологість секції визначають за формулою:
де тпоч – початкова маса секції, г.
тс – маса абсолютно сухої секції, г.
Середнє значення вологості, обчислене по 2-х секціях дошки (заготовки)
приймаються за початкову вологість Wпоч контрольного взірця. По
контрольному взірцю визначають біжучу вологість в процесі сушіння.
В кожній сушильний штабель укладають по два контрольних взірців в місця
інтенсивного і сповільненого сушіння, які установлюються із досвіду
експлуатації камери.
Середню вологість їх приймають за початкову вологість пиломатеріалів в
штабелі.
Контрольні взірці нумерують, торці очищують і покривають фарбою. Після
цього їх зважують торгових вагах з точністю до 5г. Масу записують на
взірцях і в журналі.
Взірці укладають в рівень з торцем штабеля або трохи глибше, так щоб їх
легко можна було вийняти. В процесі сушіння через визначені проміжки
годин (8-24год.) в залежності від характеру пиломатеріалу, взірці
виймають із штабеля і зважують. Якщо середня вологість пиломатеріалів
(заготовок) в штабелі більше потрібної, пиломатеріали підлягають
досушуванню. При легшому значені середньої вологості пиломатеріали
підлягають вологотеплообробці.
2.4.11.Показники якості сушіння.
До показників якості сушіння відносять:
відповідність середньої вологості висушених пиломатеріалів у штабелі
заданого кінцевій вологості.
відхилення вологості окремих дощок або заготовок від середньої вологості
за товщиною матеріалу.
перепад вологості за товщиною матеріалу.
залишкові напруження у висушених пиломатеріалах.
Крім показників якості сушіння пиломатеріалів і заготовок встановлені
залежно від категорії якості сушіння.
Таблиця
Показники якості сушіння пиломатеріалів і заготовок.
Показники якості сушіння Категорія якості, ІІ
Середня кінцева вологість пиломатеріалів або заготовок в штабелі, %
При товщині пиломатеріалів, мм:
32 і менше
38 – 50
більше 50 7,10,15
Відхилення вологості окремих дощок (заготовок) від середньої вологості
штабеля пиломатеріалів, %;
При товщині пиломатеріалів, мм:
32 і менше
38 – 50
Середня ……………………
відношення вологості S, %
при товщині пиломатеріалів, мм:
32 і менше
38 – 50
Перепад вологості по товщині пиломатеріалів (заготовок), %
при товщині пиломатеріалів, мм:
13 – 22
25 – 40
45 – 60
70 – 90
Не більше
2,0
3,0
3,5
4,0
Основний показник залишкових напружень (відносна деформація зубців
силової секції), % Не більше 2,0
2.4.12. Зберігання висушених пиломатеріалів.
Пиломатеріали висушені до експлуатаційної вологості повинні зберігатися
в закритих опалювальних приміщеннях (складах) при плюсовій температурі
повітря і відповідних значеннях відносної вологості, значення якої
залежить від категорії якості сушіння, кінцевої вологості деревини і
терміну зберігання. Допустиме зберігання пиломатеріалів на відкритому
складі якщо пакети захищені вологонепроникненою упаковкою або в закритих
неопалювальних складах протягом обмеженого терміну.
В опалювальному складі температура і відносна вологість повітря
підтримується опалювально-вентиляційною системою. Термін зберігання
визначається в залежності від кінцевої вологості пиломатеріалів,
категорії якості сушки і рівномірною вологістю.
2.4.13. Розрахунок завантажувально-розвантажувального і транспортного
обладнання і кількість робітників.
2.5.1. Розрахунок обладнання.
Необхідна кількість завантажувально-розвантажувального, транспортного
обладнання для корисної роботи сушильного цеху визначається відношенням
необхідного об’єму роботи до продуктивності обладнання за формулою:
, шт
де Ф – об’єм роботи за рік, який необхідно виконати для забезпечення
корисної роботи цеху, м3;
КН – коефіцієнт, який враховує нерівномірно мірну подачу деревини;
Пріч – річна продуктивність обладнання, м3.
Необхідний об’єм роботи Ф визначають річним об’ємом пиломатеріалів
(заготовок), які підлягають сушінню.
Продуктивність обладнання встановлюють розрахунковим методом або за
технічною характеристикою механізмів, або за нормативною продуктивністю
вказаною в табл.. Д 31, при різних способах форм-ня і розфор-ня штабелів
і пакетів.
Продуктивність автолісовоза електронавантажувача, крана, траверсного
візка:
, м3
де Тріч – кількість год. роботи механізмів за рік.
q – об’єм транспортного пакета, м3
Кд – коефіцієнт використання робочого часу,
ty – тривалість одного транспортного циклу, год.
Кількість год. роботи механізмів за рік залежить від кількості робочих
днів у році і кількості змін:
,год
де t – кількість годин в зміні
і – кількість змін за добу
n – кількість робочих змін в році.
При двозмінній роботі транспортних засобів, які підвозять сирі
пиломатеріали в сушильний цех і відвозять сухі протягом 260 робочих
днів.
Тріч=8?2?260=4160 год.
Для деякого обл.., які використовують безпосередньо в сушильному цеху,
фонд робочого часу визначають виходячи з 365 днів роботи цеху і
двозмінної роботи.
Тріч = 8?2?365=5840 год.
Річна продуктивність механізмів при форм-ні і розофор-ні штабелів і
пакетів:
Пріч=Пзм?і?n, м3
де Пзм – змінна прод-сть обл..
Процеси завол-ня обл..:
де N – необхідна кількість обл..
N1 – прийнята кількість об.
Для збільшення процента зо вол-ня необхідно для деяких ділянок там де є
можливість планувати роботи не в дві зміни, а в одну. В сушильних цехах
малої потужності деяке обл.. використовують не повністю завантаженим,
але його потреба доцільніше з точки зору організації технологічного
процесу і полегшення умов праці.
1. Розрахунок автолісовоза.
Автолісовоз Т-140А підвозить п/м до сушильного цеху в щільних пакетах
розміром 6,5 х 1,8 х 3,0 мм. Відстань перевезень 1,0 км, швидкість руху
автолісовоза 38 км/год. річний об’єм сушіння сушильного цеху – 1600м3
п/м середньої товщини 42мм.
Об’єм транспортного циклу:
м3
Тривалість одного транспортного циклу
ty=t1+t2+t3+t4, год.
де t1-t3 – час холостого робочого пробігу автолісовоза.
год.
t2 – час поїзду лісовоза на пакет, на захист пакета і його підйомок,
беруть 1хв або 0,0165 год.
t4 – час заїзду до цеху, опущення пакета і розвороту виш., беруть 1 хв
або 0,0165 год.
ty=0,026+0.0165+0.026+0.0165=0.085 год
Продуктивність автолісовоза:
м3/рік.
14
?1
?2
?=10
2
pn1 pn2
I=0
d1 d2
d
t
t1
t2
tm
2 3 4
Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter
