Проект лісосушильної цеху для камери Валмет

Характеристика

Тривалість

Камери, діб

Коефіцієнти

Обсяг п / м

М?

Порода

β ф = β дл * β ш * β в;

де β дл, β ш, β в - коефіцієнт заповнення штабеля деревиною по довжині, ширині і висоті.

Коефіцієнт заповнення штабеля по висоті є функцією товщини дощок s і товщини прокладок. При товщині прокладок 25 мм

Β в = s / (s +25);

Де s товщина деревини. Якщо укладають дошки або заготовки строго визначеної довжини, то ВДЛ = 1 частіше одного, висушують дошки різної довжини. У цьому випадку беруть β дл = 0,85.

Коефіцієнт заповнення штабеля по ширині при укладання без шпація теоретично дорівнює 1.Для практичних розрахунків, враховуючи похибки форми дощок і шорсткість їх крайок, приймають β ш = 0,9. При укладання з шпація величина β ш коливається в залежності від умов від 0,4 до 0,7

1) β ф = β дл * β ш * β в;

β дл = 1

β ш = 1

β в = s \ (s +25) = 25 \ (25 +25) = 0,5

β ф = 1 * 1 * 0,5 = 0,5

2) β ф = β дл * β ш * β в;

β дл = 1

β ш = 1

β в = s / (s +25) = 32 / (32 +25) = 0,6

β ф = 1 * 1 * 0,6 = 0,6

3) β ф = β дл * β ш * β в;

β дл = 1

β ш = 1

β в = s / (s +25) = 40 / (40 +25) = 0,6

β ф = 1 * 1 * 0,6 = 0,6

4) β ф = β дл? Β ш? Β в;

β дл = 1

β ш = 1

β в = s / (s +25) = 50 \ (50 +25) = 0,7

β ф = 1 * 1 * 0,7 = 0,7

5) β ф = β дл * β ш * β в;

β дл = 1

β ш = 1

β в = s \ (s +25) = 40 \ (40 +25) = 0,6

1) У1 = Ф * До ψ * Ке = 6500 * 3,4 * 1,8 = 39780м.

2) У2 = Ф * До ψ * Ке = 5300 * 2,07 * 2,25 = 24684,8 м.

3) У3 = Ф * До ψ * Ке = 4500 * 3,54 * 2,36 = 375м.

4) У4 = Ф * До ψ * Ке = 4800 * 2,07 * 3 = 29808м.

1.4 Розрахунок місткості камери і її продуктивності

Нормативна річна продуктивність камери по умовним матеріалами розраховуються за формулою.

Пу = 335 * β вус * Г / Ψ об.усл, М * / рік;

Де 335 - планова тривалість роботи камер протягом календарного року з урахуванням необхідності їх періодичного ремонту доби;

Г - габаритний об'єм всіх штабелів у камері, М?

Г = L * B * H * M, * М3

Де L, B, H-Габаритні розміри штабеля (довжина, ширина, висота), м.

M - Число штабелів у камері.

L = 6,0

B = 2,08

H = 1,2

M = 1

Г = 6,0 * 2,08 * 1,2 * 1 = 14,98 м.

Місткість камери.

1) Для Модрини.

Е = L * B * H * 1 * 0,9 * 0,6 = 6,74 м.

β дл = 1

β ш = 0,9

β в = 0,5 м.

2) Для Їли.

Е = L * B * H * 1 * 0,9 * 0,6 = 8,09 м.

β дл = 1

β ш = 0,9

β в = 0,6

3) Для ясени

Е = L * B * H * 1 * 0,9 * 0,6 = 8,1 м.

β дл = 1

β ш = 0,9

β в = 0,6

4) Для ялиці

Е = L * B * H * 1 * 0,9 * 0,7 = 9,43 м.

β дл = 1

β ш = 0,9

β в = 0,7

Пу = 335 / 1,52 = 0,9 * 14,98 = 13,5 м.

1.5 Розрахунок кількості камер

Потрібне кількість камер розраховується за формулою:

N = ΣУ \ Пу, Де

Σ У - загальний обсяг умовного матеріалу, підрахований у таблиці 1в.

Пу - річна продуктивність однієї камери в умовному матеріалі, м? \ Рік;

N = 6500 \ 13,5 = 481,5 камер.

2. Тепловий розрахунок

Мета теплового розрахунку полягає у визначенні витрати тепла і витрати пари на сушіння деревини, виборі і розрахунку теплового обладнання камер (калориферів, конденсатовідвідників)

2.1 Вибір розрахункового матеріалу

За розрахунковий матеріал застосовується швидко сохне матеріал із заданої специфікації. Сушіння швидко сохнувшего матеріалу вимагає потужного теплового та циркуляційного обладнання.

2.2 Визначення параметрів агента сушіння на вході

Агент сушіння - вологе повітря.

За обраному для розрахункового матеріалу призначаються параметри агента сушіння на вході в штабель. Для камер періодичної дії ці параметри беруться з другого ступеня режиму для протиточних камер безперервної дії. Вони відповідають параметрам в розвантажувальному кінці камер. Вологовміст d1, тепломісткість I, парціальний тиск пари Рn1, щільність Р1 і питома обсяг U, - визначається за ID діаграмі. За розрахунковий матеріал застосовується сосна.

Параметри агента сушіння на вході штабеля

Р. = Рн \ R * T - густина, де

Рн = 32 кПа = 32000Па.

R = 461, 6

T = t + 273 ˚ c = 73 +273 = 346 ˚ С.

Р. = 32000Па \ 461,6 * 334 = 415,3 Па.

V = 1 \ Р = 1 \ 415, 3 = 0, 0244 к / кг.

2.3 Розрахунок кількості випаровується вологи.

1) Маса вологи, що випаровується з 1м деревини:

М = Р вус * (WH - W k) \ 100, де

Р вус - умовна щільність деревини кг \ м.

WH і W k - відповідно початкова і кінцева вологість,%

Р вус = 340кг / м?.

М = 340 * (60 - 10) \ 100 = 170м.

2) Маса вологи, що випаровується за час одного обороту камери:

Моб. кам = М * Еф, де

Еф - місткість камери, м.

Еф = Г * β ф = 3,42 * 0,43 = 13,09 м.

Моб. Кам. = 170 * 13,09 = 2225,3 кг \ м.

3) Маса вологи, що випаровується з камери за секунду.

Мс = Моб. \ 3600 * ψ, де

Ψ-тривалість сушіння матеріалу.

Ψ = Ψ суш * Ψ пр \ Ак = 182,65 * 0,93 \ 28,5 = 167,9 м.

Ψ пр = 1,5? 19 = 28,5 м.

Тривалість початкового прогріву приймається, в середньому з розрахунку 1,5 год на кожний сантиметр товщини матеріалу.

4) Розрахункова кількість испаряемой вологи в секунду.

Мр = Мс? х = 32,9? 1,15 = 37,8 м. де

Х - коефіцієнт нерівномірності швидкості сушіння, визначається запропонований для камер періодичної дії = 1,2. Для камер безперервної дії х = 1.

2.4 Визначення обсягу циркуляційного агента сушіння і його параметрів на виході зі штабеля

1) Об'єм, циркуляційного за матеріалом агента сушіння:

VШ = n? Ω мат? F.с. шт, де

ω мат - швидкість циркуляції за матеріалом, прийнята раніше в технологічному розрахунку, м \ с;

F.с.шт - площа осьового перерізу штабеля, вільна для проходу агента сушіння, м?

Кількість штабелів визначається в залежності від схеми циркуляції в камері. Площа живого перерізу штабеля для лісосушильних камер більшості систем.

F.с.шт = L * H * (1 - β дл * β в)

F.с.шт = 6,5 * 2,5 (1 - 0,56) = 10,92 м / с.

VШ = 6 * 2 * 4,992 = 59,9 м / с

2) Маса циркуляційного за матеріалом агента сушіння за секунду:

Gшт = 29,95 \ 0,003 = 9983,3 кг \ з

3) питома витрата циркулюючого агента сушіння на 1кг випаровується волога.

Gшт = gшт \ Мр = 9983,3 \ 37,8 = 264,1 кг \ кг вологи

Мр = 0,0279

4) Волога змісту агента сушіння на виходь зі штабеля.

D2 = (1000 \ gшт) + d1

D2 = (1000 / 264,1) +300 = 300,4 г \ кг

Інші параметри агента сушіння на виході зі штабеля визначається за допомогою побудови лінії процесу сушіння на id - або td - діаграмі.

Точка характеризує стан агента сушіння на вході в штабель знаходиться за зазначеному в таблиці 2а параметри. Точка2 характеризує параметри агента сушіння на виході зі штабеля виходить на перетин ліній i = const, що виходять з точки 1, c лінією D2 = const. Бажано, що б температурний перехід в штабелі

Δt шт = t1 - t2 не перевищував 3-4 ˚ с.Отрезок 1-2 характеризує зміни стану агента сушіння при проходження його через штабель (лінія процесу сушіння). Побудова лінії процесу сушіння пояснює схемою. Отримані значення параметрів агента сушіння на виході зі штабеля, вносять в таблицю 2б.

Параметри агента сушіння на виході зі штабеля

Р. = Рн \ R * T - густина, де

Рн = 32 кПа = 10000Па

R = 461,6

T = t + 273 ˚ c = 66 +273 = 339 ˚ c

Р. = 32000Па \ 461,6 *? 339 = 0,06

V = 1 \ Р = 1 \ 0,06 = 16,66

2.5 Розрахунок проточен - витяжних каналів

При сушіння режимами низько температурного процесу розрахунок проводитися по пунктах «а», «б», «в», а при сушіння високо температурним режимами по пунктах «в», «а»,

1) Питома маса свіжого і відпрацьованого повітря.

G0 = 1000 \ (d2-d1), де

G0 - волога зміст свіжого повітря, г \ кг.

Вентиляція розраховується для легких умов (tо = 20 ˚ c) для яких G0 = 10 ≤ 12г \ кг при вступі свіжого повітря з приміщення цеху або зовні.

G0 = 1000 \ (300,4 - 300) = 2500м \ кг

2) Обсяг свіжого і оброблюваного повітря визначають за формулами:

Vо = G0 * Мр * υ про

V2 = G0 * Мр * υ 2 * Де

υ о - питома обсяг свіжого повітря, м. / кг

υ 2 - питомий об'єм відпрацьованого повітря, м. / кг

Питома обсяг υ 2 вказано в таблиці 2б, а питома обсяг

Vо = 250 * 37,8 * 0,05 = 472,5 м. \ Кг

V2 = 250 * 37,8 * 0,002 = 18,9 м. \ Кг

3) Площа перетину припливно витяжних каналів визначаються за формулою:

Fкон = V2 \ ω, м.

Fкон = 0,82 \ 2 = 0,41 м3

ω - швидкість руху проточен і обробленого агента сушіння в каналах

Приймається ω для повітря в межах 3 - 9м \ с, для перегрітої пари до 15м \ с. Припливних витяжні канали (труби) можуть бути круглої, квадратної або прямокутної форми. При круглій формі діаметр каналу перебувати за формулою:

DКОН = 0,23 м

2.6 Розрахунок витрати тепла на сушку

Витрата тепла на сушку складається з витрат тепла на прогрівання матеріалу, випаровування з нього вологи і на тепло втрати чз огорожі камери.

1) Витрата тепла на прогрів 1м? деревини, визначається за формулою:

Gпр1м? = Gпр1кг * Рwh, кДж \ м.

Де Gпр1кг - витрати тепла на прогрів 1кг вологої деревини кДж / м?.

Рwh - щільність деревини розрахункового матеріалу при заданій початковій вологості, кг / м?

Gпр1м? = 270 * 580 = 156 600 кДж \ м.

2) Питома витрата тепла на прогрівання деревини.

gпр.зім. = Gпр1м? \ М 1м? = 156600 \ 180 = 870

3) Витрати тепла на прогрівання деревини в камері за одну секунду для зимових умов.

Gпр.зім = gпр.зім? Епр \ 3600 * Ψ пр = 156 600 * 14,98 \ 3600 * 4,8 = 135,8 КВт, де

Епр - обсяг прогрітого матеріалу. У камері періодичної дії, Епр дорівнює місткості камери тобто ємності всіх штабелів у камері, а в камерах безперервної дії ємності одного штабеля.

Ψ пр - тривалість початкового прогріву деревини, ч.

4) Питома витрата тепла на випаровуванні 1кг вологи визначається при низько температурному процесі сушіння.

g ісп = (1000 * (I2 - I0) \ d2-d0) - Св * t м, де

I2 і d2 - тепло і волога зміст відпрацьованого повітря, що викидається з камери.

I0 і d0 - тепло і волога зміст свіжого повітря.

d0 = 10 ... .12 г \ кг.

I0 = 46КДж \ кг * град.

Св - питома тепло ємність води рівна 4,19 КДж \ кг? град.

gісп. = (1000 * (57,8 - 850) \ 300,4 - 300) - 4,19 * 60 = -555,1 КДж \ кг.

5) Витрата тепла в камері на випаровування вологи в секунду.

Gісп. = Gісп. ? Мр = 555,1 * 37,8 = 20982,8, де

Мр - розрахункова кількість испаряемой вологи, кг \ с.

6) Розрахунок втрат тепла через огородження камери в секунду, виконується для кожного огорожі окремо за формулою:

Gорг. зим = F? К * (tкам. - tрас) * З * 10 КВт.

1. Gорг. зим = 7, 2 * 0, 6 (85, 5-20) * 2 * 10 = 565, 92 КВт.

2. Gорг. зим = 2, 5 * 0, 6 (85, 5 - 20) * 10 = 196,5 КВт.

3. Gорг. зим = 3, 3 * 0, 6 (85, 5-20) * 2 * 10 = 238, 2 КВт

4. Gорг. зим = 12, 5 * 0, 6 (85, 5 - 20) * 10 = 982,5 КВт

5. Gорг. зим = 14, 3 * 0, 6 (85, 5-20) * 2 * 10 = 112,40 КВт

Де F - площа поверхні огородження м?

К - коефіцієнт теплопередачі даного огорожі. Значення До приймається за таблицею.

tкам - температура агента сушіння в камері визначаються як середнє значення температур на вході і на виході з штабелів.

tкам = (t1 + t2) \ 2 = (73 +75) \ 2 = 85,5 ˚ c.

tрас-розрахункова температура поза камерою для зимових умов, ˚ c. Якщо огородження розташовуються всередині будівлі сушильного цеху, то tрас приймається 15 ... .20 ˚ c.

С - коефіцієнт збільшення тепло втрат, рівні:

1,5 - м'які режими сушіння.

2 - нормальні, високо температурні режими сушіння.

Втрати тепла через огорожу

Втрати тепла через суміжні стіни в розрахунок не приймаються. Щоб правильно визначити розрахункову температуру для всіх огороджувальних поверхонь, необхідно вибирати можливий варіант планування камер в цеху. Для визначення коефіцієнта тепло передач огорож необхідно знати їх конструкцію, тобто товщину і матеріал. Товщина зовнішніх стін стаціонарних лісу сушильних камер рекомендуються в два або в два з половиною цегли, а внутрішніх між суміжних камер півтора цегли (380мм). Огородження збірного - металевих камер виготовляються у вигляді щитів товщиною 120 - 150мм з каркасом з профільної сталі з двох сторонньої обшивкою їх аркушів. Значення коефіцієнта тепло передачі цегляних стін, стелі з залізно бетонних плит з утеплювачем дверей, огорож, збірних камер зазначено у таблиці 2в.

Для камер будь-яких конструкцій в даний час рекомендується каркас двері, покриті листами нержавіючої сталі з теплоізоляцією між ними, з метою полегшення конструкцій дверей їх товщина може бути 80 - 100мм з додатковою тепло ізоляцією. Для таких дверей слід приймати К = 0,6 Вт / м?. Коефіцієнт тепло передачі поки приймають рівним половині значення зовнішньої зони тепло втрат через фундамент приймають рівним 1,5 м. Тепло втрати через огородження камери ΣQорг.зім. знаходиться шляхом підсумовування втрат тепла через всі огороджувальні конструкції.

7) Питома витрата тепла на втрати через огородження.

qорг.зім = Qорг.зім \ Мр = 2527,8 \ 37,8 = 66,9 кДж / кг.

8) Витрата тепла на сушку для зимових умов.

Qзим. = (Qпр.зім + qісп + qорг.зім) * С1 = (31278,2 + 555,1 + 66,9) * 1,2 = 38280КВт, де

С1 - коефіцієнт, що враховує додаткову витрату тепла на підігрів обладнання, періодично охолоджуваних елементів огорож.

С1 = 1,1 ... .1,3.

2.7 Вибір і розрахунок калориферів

У лісу сушильної техніки застосовуються, як правило, для нагріву агента сушіння. Компактні пластинчасті калорифери і збірні камери з чавунних ребристих труб. Тип вживаних в сушильній камері калориферів визначається за формулою:

Fкон.рассч = 1000? Qкол.зім? С2 \ Ккол (tтн. - tкон.), Де

Qкол.зім - кількість, тепла яке повинно забезпечувати калорифер в зимових умовах, КВт.

С2 - коефіцієнт запасу враховує забруднення калорифера.

С2 = 1,1 ... .1,2.

Ккол - коефіцієнт тепло передачі калорифера, Вт / м?. Град.

tтн. - Температура тепло носія, значення tтн. Визначаються за таблицею, в залежності від тиску.

Для камер періодичної дії, коли прогрів деревини здійснюється в основному в парі, через зволожувальні труби, причому в різний час з процесом випаровуванні вологи.

Qкол.зім = qісп. + ΣQорг.зім = 6, 9388 +3214, 6 = 3221КВт.

Fкон.рассч = 1000 * 3221? 1, 2 \ 37, 1 * (133, 5 - 463, 9) = 1488м?

Для визначення значення Ккол необхідно знати швидкість агента сушіння, що проходить через калорифер, ω кол, якого можна підрахувати, якщо відома площа живого перетину калорифера Fкол. Значення Fкол. визначається за формулою, але попередньо приймається поверхню нагріву калориферів Fкол.пр. за типовим проектом, з технічної характеристики камери або з розрахунку 2 ... .5. Еус. - Для камер безперервної дії 10 ... .15.

Далі визначається орієнтовна кількість калориферів - пластинчастих.

N = Fкол.пр \ J1кол = 60 * 10 \ 61,2 = 9,80 = 10 калориферів.

Де J1кол - площа одного пластинчастого калорифера. Приймаються тип калорифера Кф - 10, поверхня нагріву 61,2 м, живий перетин 0,558 м.

Fкол. = J1кол * N = 0,558 * 10 = 5,58 м.

Кількість калориферів встановлюються шляхом попереднього розміщення калориферів у відповідних каналах камери. Швидкість циркуляції агента через калорифер.

ω кол = Vц \ Fж.с.к. = 29,95 \ 5,55 = 5,4 м \ с, де

Vц - об'єм циркулюючого агента сушіння, визначається за формулою.

Vц. = Vшт. \ Ή = 29, 95 \ 1 = 29,95 м \ с.

Де ή - коефіцієнт використання потоку сушильного агента характеризує відношення кількості агента сушіння проходить крізь штабеля п. \ м, до загальної кількості, циркулюючому в камері агента сушіння приймається за дослідними даними у межах 0,5 ... .0,7.

ω 0 = (ω к * Р) \ 1,25 = (0,431 * 0,219) \ 1,25 = 0,075

Значення коефіцієнта теплопередачі калорифера До кол. Визначається за графіком, залежно від наведеної швидкості.

Отримане кількість калориферів збільшиться до великого цілого числа, а остаточне їх кількість встановлюється з урахуванням рівномірного розміщення в циркуляційних каналах камери.

N = Fкол.пр \ J1кол * К = 1488 \ 61, 2 = 24, 3 = 23, 1 шт.

2.8 Визначення витрати пари

1) Максимальний часовий витрата пари.

- Для камери періодичної дії в період сушіння і для камери безперервної дії під час прогріву.

Dзім.пр = 3600 (gпр.зім + ΣQорг.зім) * С3 = 3600 (5, 33 + 3214, 6) * 1, 25 \ 778,08 = 18598, 5кг \ год

де gпр.зім - витрата тепла на початковий прогрів, КВт.

Σ Q орг. зим - тепло втрати через огорожу камери, визначений у таблиці 2в.

2) Максимальний часовий витрата пара сушильного цеху.

Dцеха = Dзім.пр * n.пр. + Dзім. суш * n.суш = 18598, 5 * 1, 6 + 4938 * 203, 11 = 4780823, 5кг * год

Де n.пр. - Число камер, в яких одночасно проводиться прогрів деревини.

n.суш - число камер, в яких проводиться сушіння.

n.суш = 20311-1, 6 = 201, 51

3) Часовий витрата пари сушильним для середніх умов.

D цеху. СР рік = 0, 8 * 4780823, 5 = 382 465, 8 = 10кг * г.

2.9 Вибір і розрахунок конденсату отводчіков

П = Dзім. суш \ 3600 = 1,4

Для запобігання відводу, не відпрацьованої пари і видалення з калориферів нагромаджується конденсату застосовуються різні конденсату отводчікі. В даний час найкращими визнані термодинамічні конденсату отводчікі, компактними і надійні в роботі. Діаметр умовного проходу вибирається по діаграмі в залежності від продуктивності.

3. Контроль якості п / м і параметри сушіння. Волога тепло обробка

Початковий прогрів: 1 - ої технологічній операції після завантаження є початкова обробка матеріалу - прогрів. Під час прогріву в камеру подають пару через зволожувальні труби при включених калориферах, що працюють вентил

3.1 Контроль вологості

Ваговий спосіб (ГОСТ 16588 - 79) заснований на зважуванні проб (зразків) відбирають з контрольованих партій сортиментів. Від дошки або заготовки на відстань 300мм від торця розкроюють поперечним зрізом проби.

Її ретельно чистять, видаляють задирки, після чого негайно зважують зразок з точністю до, 1гр.

Отримане значення зазначають у спеціальному журналі. Потім секцію кладуть в сушильну шафу при температурі 103 ° з ± 2. Після цього через 6 - 8 годин зразок витягують і зважують, відрізняючи кожен раз в журналі результати. Зважений зразок витримують у сушильній шафі до тих пір, поки її маса не висушити до сухого стану.

Електричний спосіб. Вологість деревини визначається непрямим шляхом на підставі вимірювання її опору, який залежить від величини гігроскопічної вологості деревини. Вологість деревини визначають за допомогою спеціальних наборів - Електра вологомірів, вони призначені для визначення вологості деревини в межах від 7 до 60. Вологість змінитися тільки в тому місці, де заглиблені датчики. Такий метод не дає вірних результатів, тому, що вологість дошки та заготовки може бути не однаковою по всьому об'єму.

3.2 Контроль за внутрішніми напругами

Після зниження вологості поверхневі шари прагнуть до усушці. Проте цьому буде перешкоджати внутрішні шари деревини, вологість яких поки ще вище Wn м, тому виникають внутрішні напруження. Для цього вирізають з дошки секцію, потім її розколюють на дві смужки.

Коли напруження, що виникло в деревині в початковій стадії процесу дуже великі вони можуть привести до розтріскування поверхні дощок у тому випадку якщо напруження розтягу перевершать межа міцності деревини поперек волокон. Але навіть і тоді коли зовнішні тріщини не виникали, залишати напруга в деревині не бажано і небезпечно. Так як деревина в нагрітому стані пластична то зовнішні шари дошки можуть висохнути в розтягнутому стан та в подальшому, зберігаючи свої розміри і форму, будуть протидіяти усадці внутрішніх шарів дошки. Коли останні шари прогріються і теж почнуть всихати, тоді в них виникнуть напруження розтягу, які в свою чергу можуть привести до утворення внутрішніх тріщин.

Особливо часто внутрішні тріщини з'являються в дошках твердих листяних порід, які мають великий усиханням. Якщо внутрішні тріщини в дошці не утворилися, і вона зовні залишилася цілісною, але напруга в ній збереглися, така дошка є дефектної і не придатною для подальшої механічної обробки. Наприклад, отримані при ребровой розпилювання не покоробить.