Расчет работы сушильной камеры периодического действия типа УЛ 2 скачать бесплатно на Диплом IQ

–PAGE_BREAK–
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= τисх.·Ар·Ац·Аw·Ак·Ад

τоб.усл.год = τсуш/сут + 0,1

0,1 — время на загрузку и выгрузку штабеля
I.1 Расчет продолжительности сушки

Порода

Размеры

W
Н
%

К
%

Коэффициенты

τ
суш/
час

τсуш

/сут

τ
об.ус
.

/год

τисх.

Ар

Ак

Ац

А
w

Ад

Сосна

160

6500

1.15

0.74

1.14

85.4

3.5

3.6

Кедр

280

6500

105

1.15

0.81

1.35

132

5.5

5.6

Кедр

180

6500

1.15

0.68

1.25

71.4

2.9

Орех

200

6500

321

1.15

0.97

1.14

408

17.1

Дуб

160

6500

214

1.15

0.96

1.25

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.

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.

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.

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.

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/год)

Продолжит.

оборота камеры сут.
τоб.

Объемный

коэфф. заполнения

штабеля
βоб. Ф

Объем в условном мат-ле У(м3/год)

Обрезная

Сосна

1500

3,6

0,438

1500

Обрезной

Кедр

1700

5,6

0,474

2500

Обрезной

Кедр

1200

0,399

1114

Обрезной

Орех

1000

17,1

0,438

4687

Обрезной

Дуб

1100

11,9

0,399

4086

Итого м3/год

6500

13887

3,6

0,438

Ø 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 сτоб. ус = 3,6 и βоб.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.

продолжение
–PAGE_BREAK–

∑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
S
1, мм

Способ укладки

без шпаций

обрезные

необрезные

Толщина прокладок
S
пр, мм

0,422

0,399

0,356

0,281

0,266

0,459

0,438

0,395

0,306

0,292

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 )

Δt

Iступень
> 35%

0.80

IIступень 35-25

0.64

IIIступень

100

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:

М1м3 =ρусл. М1м3 = 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·М1м3

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 Wматериала = 12% Х = 1,2

При Wматериала = 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
продолжение
–PAGE_BREAK–
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. ) + Wнач.
– 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 + Wнач.
)· (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:

продолжение
–PAGE_BREAK–
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 )

= 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
м2

Коэфф. теплопередачи
k · ккал/м2·ч·ºC

t1-t0

Qогр.=
F
·
k
(
t
кам.
—
t
)

Зим. расчет

Среднегод.

расчет

Зим.

условия

Среднегод.

условия

Зим.

условия

Среднегод.

условия

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 ] ;

продолжение
–PAGE_BREAK–
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 kпо 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 м3 =                                  [кг/м3]

Дсуш. 1 м3 = = 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] продолжение
–PAGE_BREAK–
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

Еслиτср. 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

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:

продолжение
–PAGE_BREAK–

Похожие работы