База знаний студента. Реферат, курсовая, контрольная, диплом на заказ

2 Технологический расчёт камер и цеха

Министерство образования Российской Федерации

СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ

Факультет Механической технологии древесины

Кафедра Теплотехники

ПРОЕКТ ЦЕХА СУШКИ ПИЛОМАТЕРИАЛОВ

Пояснительная записка

(КП.ТКМ.000000.095 ПЗ)

Руководитель:

___________Ермолина Т.В

(подпись)

_________________

(оценка и дата)

Разработал:

Студент группы 44-1

____________Иванов И.А.

(подпись)

_________________

(дата)

РЕФЕРАТ

В курсовом проекте приведены результаты технологического, теплового и аэродина-

мического расчётов лесосушильной камеры “СПЛК-2”.

Курсовой проект содержит расчётно-пояснительную записку из 38 страниц печатного текста, 8 таблиц, 1 рисунка, 7 литературных источников и графическая часть из 2 листов формата А1.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение 4

1.1 Назначение и область применения 5

1.2 Принцип действия 5

1.3 Устройство и принцип действия 5

1.4 Техническая характеристика 6

2 Технологический расчёт камер и цеха 8

2.1 Пересчет объёма фактического пиломатериала в объём условного материала 8

2.2 Определение производительности камер в условном материале 12

2.3 Определение необходимого количества камер 13

3 Тепловой расчёт камеры 14

3.1 Выбор расчётного материала 14

3.2 Определение массы испаряемой влаги 14

3.3 Выбор режима сушки 15

3.4 Определение параметров агента сушки на входе в штабель 15

3.5 Определение объёма и массы циркулирующего агента сушки 16

3.6 Определение объёма свежего и отработанного воздуха 19

3.7 Определение расхода тепла на сушку 20

4 Аэродинамический расчёт камеры 26

4.1 Расчёт потребного напора вентилятора 26

4.2 Выбор вентилятора 30

4.3 Определение мощности и выбор электродвигателя 31

Заключение 32

Список использованных источников 33

ВВЕДЕНИЕ

Сушка - обязательная часть технологического процесса выработки пиломатериалов. Непросушенные пиломатериалы не могут считаться готовой продукцией, подлежащей реализации, а технологический процесс их изготовления законченным. Влажные пиломатериалы подвержены грибковым заболеваниям и непригодны для дальнейшей механической обработки и производства из них готовых изделий.

В настоящее время увеличение объёмов камерной сушки пиломатериалов происходит за счёт разработки, организации серийного производства и строительства новых лесосушильных камер, модернизации действующих устаревших конструкций и интенсификации работы камер, а также за счёт упорядочения технологической дисциплины в лесосушильных цехах и реализации мероприятий по улучшению качества сушки. Большое влияние на увеличение мощности камерной сушки пиломатериалов оказывает строительство новых камер непрерывного действия как отечественных так и импортных.

Современные лесосушильные камеры - сложный комплекс оборудования, требующий квалифицированного обслуживания.

Целью данной работы является выполнение технологического, теплового и аэродинамического расчётов лесосушильной камеры

1. Назначение и область применения

Камера СПЛК-2 предназначена для сушки пиломатериалов различных древесных пород и толщин в паровоздушной среде нормальными или форсированными режимами при температуре сушильного агента до 180⁰С.

Камера рекомендуется для деревообрабатывающих предприятий по производству мебели, лыж, музыкальных инструментов, паркета, столярных изделий, специальной тары. Она обеспечивает сушку пиломатериалов по I и II категориям качества.

На базе лесосушильной камеры СПЛК-2 рекомендуется разрабатывать проекты лесосушильных хозяйств и цехов мощностью 50 тыс. м³ условных пиломатериалов в год

2. Устройство камеры и её составных частей

Здание лесосушильной камеры выполнено из кирпича и железобетона. Камера по длине разделена металлической перегородкой на сушильное пространство и вентиляторное помещение.

В сушильном пространстве размещаются пиломатериалы, тепловое оборудование, направляющие экраны и оборотные блоки. Объем сушильного пространства рассчитан на загрузку двух штабелей, для загрузки и выгрузки которых уложены рельсовые пути.

В вентиляторном помещении размещаются вентиляторная установка и металлоконструкция для ее крепления, устройство для установки датчиков, приточно-вытяжные трубы, увлажнительные, паровые и конденсационные трубы. Для доступа в вентиляторное помещение в металлической перегородке устанавливаются две дверцы.

Для создания циркуляции сушильного агента в торцовой части камеры по ее оси на промежуточных валах устанавливается два осевых реверсивных вентилятора ЦАГИ серии У-12 №12,5. вентиляторы располагаются один над другим, приводятся в действие трехскоростным электродвигателем.

Агент сушки равномерно распределяется по длине штабелей благодаря циркуляционным каналам переменного сечения и направляющим экранам, установленным в начале этих каналов.

По длине камеры размещаются стационарные металлические и бетонные экраны и повторные шторки с устройством для управления ими.

Автоматическое регулирование процесса сушки основано на принципе регулирования температур и психрометрической разности приборами, серийно изготовляемыми отечественной промышленностью.

Реверсирование вентиляторов происходит автоматически с помощью КЭП-12У.

3. Техническая характеристика

1. Габаритный размер штабеля, мм:

длина * ширина* высота 6500*1800*2600

2. Количество штабелей, загружаемых

камеру, шт 2

3. Вместимость камеры в условных

пиломатериалах, м³ 27

4. Годовая производительность в условных

пиломатериалах, м³ :

нормальный 2600

форсированный 3450

5. Побудитель циркуляции сушильного агента - осевой

реверсивный вентилятор, шт 2

6. Скорость циркуляции агента сушки через штабель, м/с 1,5-3,0

7. Устанавливаемая мощность электродвигателя

привода ротора вентилятора, кВт 10

8. Тепловое оборудование двухметровые

калориферов из биметаллических труб

9. Давление пара на вводе в камеру, МПа 0,4-0,5

10. Удельные расход пара на 1м³ условных

пиломатериалов, кг/м³, при режиме:

-нормальный 490

-форсированном 475

11. Внутренний объем камеры, м³ 126,5

12. Габаритные размеры камеры:

длина*ширина*высота 9820*6380*3400

2 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ КАМЕР И ЦЕХА

2.1 Пересчёт объёма фактического пиломатериала в объём условного материала

Объём высушенного или подлежащего сушке пиломатериала заданной спецификации пересчитывается в объём условного материала <
,
по формуле:>

<
, (2.1)>

где: <
- объём высушенных или подлежащего сушке пиломатериала заданной>

спецификации, <
;>

<
- коэффициент пересчёта.>

Принимается <
2000,
4000,
3000м³- по заданной спецификации пиломатериалов.>

Определение коэффициента пересчёта <
:>

<
, (2.2)>

где: <
- коэффициент продолжительности оборота камеры;>

<
- коэффициент вместимости камеры.>

2.1.1 Коэффициент вместимости камеры<
:>

<
, (2.3)>

где: <
- коэффициент объёмного заполнения штабеля условным материалом;>

<
- коэффициент объёмного заполнения штабеля фактическим материалом;>

Коэффициенты <
и
определяются по формуле:>

<
, (2.4)>

где: <
- коэффициент заполнения штабеля по высоте;>

<
- коэффициент заполнения штабеля по ширине;>

<
- коэффициент заполнения штабеля по длине.>

Принимается: <
= 0,9 - таблица 1.1[1] для обрезного пиломатериала, уложенного без шпаций;>

<
=1,0 - при кладки в штабель материала одинаковой длинны.>

<
=0,85 - с.8[1] - для условного материала.>

Все расчёты по определению коэффициентов <
и
сведены в таблице 2.1.>

Определение коэффициента заполнения штабеля по высоте<
:>

<
, (2.5)>

где: S - номинальная толщина высушиваемого материала, мм;

S_пр - толщина прокладок, мм;

Принимается <
25;
40;
50мм - по заданной спецификации пиломатериалов;>

<
=25 мм - с.9[1] - для условного материала;>

<
=25 мм - с.7 [1] - для штабеля высотой 4,5 м.>

Определение объёмной усушки <
, %:>

<
, (2.6)>

где: <
- коэффициент объёмной усушки;>

<
- влажность, для которой установлены номинальные размеры по толщине и ширине пиломатериалов, %;>

<
- конечная влажность высушенных пиломатериалов, %.>

Принимается:<
- таблица 1.2[1] для ели;>

<
- таблица 1.2[1] для сосна;>

<
- таблица 1.2[1] для пихта;>

<
- таблица 1.2[1] для сосны;>

<
=20 % - с.8[1] для пиломатериалов внутрисоюзного потребления;>

<
=10 % - c.8[3] для второй категории качества сушки пиломатериалов>

<
=12 % - 6[1] для условного материала.>

Таблица 2.1 - Определение коэффициентов объёмного заполнения штабеля фактическими

пиломатериалами <
и условным материалом
>

Порода, вид и размеры пиломатериалов, мм	< >	< >	< >	< >	< ,> %	< ,%>	< ,%>	< , >	< >
1.Ель, обр. пиломат. < >	0,5	0,9	1,0	0,43	20	8	5,16	0,427	1,07
2. Сосна, обр. пиломат. < >	0,62	0,9	1,0	0,44	20	8	5,28	0,528	0,87
3. Пихта, обр. пиломатер. < >	0,67	0,9	1,0	0,39	20	8	4,68	0,575	0,79
4. Сосна, обр. пиломат. < > (усл. матер.)	0,62	0,9	0,85	0,44	20	12	3,52	0,457	-

2.1.2 Определение коэффициента продолжительности оборота камеры <
:>

<
, (2.7)>

где: <
- продолжительность оборота камеры при сушке фактического материала данного размера и породы, суток;>

<
- продолжительность оборота камеры при сушке условного материала, суток;>

Продолжительность одного 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; <
- исходная продолжительность собственно сушки сосновых пиломатериалов заданной породы, толщины S₁ и ширины S₂ нормальными режимами в камерах с принудительной реверсивной циркуляцией средней интенсивности от начальной влажности 60 % до конечной влажности 12 %>

<
- коэффициент, учитывающий категорию применяемого режима сушки;>

<
- коэффициент, учитывающий характер и интенсивность циркуляции;>

<
- коэффициент, учитывающий категорию качества сушки и характеризующий среднюю длительность влаготеплообработок;>

<
- коэффициент, учитывающий начальную и конечную влажность древесины;>

<
- коэффициент, учитывающий влияние длины заготовок на продолжительность процесса;>

Принимается:

<
=55 ч - таблица 1.4[1] для нормального режима при сушке пиломатериала>

толщиной 25 мм и шириной 250 мм;

<
=88 ч - таблица 1.4[1] для нормального режима при сушке пиломатериала толщиной 40 мм и шириной 250 мм;>

<
=108 ч - таблица 1.4[1] для нормального режима при сушке пиломатериала толщиной 50 мм и шириной 280 мм;>

<
=88 ч - таблица 1.4[1] для нормального режима при сушке пиломатериала толщиной 40 мм шириной 150 мм;>

<
=
=
=1,0 с.11[1] для нормального режима;>

<
=0,71- таблица 1.5[1] для ели; >

<
=0,78- таблица 1.5[1] для сосна;>

<
=0,81- таблица 1.5[1] для пихта;>

<
=0,78 - таблица 1.5[1] для условного материала;>

<
=
=
=1,15 - с.11[1] для пиломатериалов второй категории качества.>

<
1,29;
1,29;
1,29;
1 - таблица 1.6[1];>

<



1 - с.11[1]>

Результаты по определению продолжительности сушки сведены в таблицу 2.2.

Таблица 2.2 - Определение продолжительности сушки пиломатериалов

Порода, сечение пиломате риалов, мм	Категория режима	Категория качества сушки	Влажность		Исходная продолжительность сушки ?исх	Коэффициенты					< , ч>	< , , сут.>	< >
															< ,%>	< ,%>
										< >				< >			< >	< >	< >
1. Ель, обр < >	Н	II	80	10	55	1,0	0,71	1,15	1,29	1,0	57,9	2,5	0,8
2. Сосна, обр. < >	Н	II	80	10	88	1,0	0,78	1,15	1,29	1,0	101,8	4,4	1,42
3. Пихта., обр. < >	Н	II	80	10	108	1,0	0,81	1,15	1,29	1,0	129,7	5,5	1,8
4. Сосна, обр. < > (усл.матер.)	М	II	60	12	88	1,0	0,78	1,05	1	1,0	72,1	3,1	-

Таблица 2.3 - Пересчёт объёма фактических пиломатериалов в объём условного материала

Порода, вид и сечение пиломатериалов, мм	Заданный объём сушки Ф, < >	Коэффициент вместимости камеры < >	Коэффициент оборота камеры < >	Коэффициент пересчёта < >	Объём в условном материале < , >
1. Ель, обр < >	2000	1,07	0,8	0,856	1712
2. Сосна, обр. < >	4000	0,87	1,42	1,235	4940
3. Пихта., обр. < >	3000	0,79	1,8	1,422	4266
Итого	9000				10918

Общий объём условного материала <
,
:>

<
=У₁+У₂+У₃, (2.11)>

Результаты пересчёта объёма фактических пиломатериалов в объём условного материала сведены в таблицу 2.3.

2.2 Определение производительности камер в условном материале

Годовая производительность камеры в условном материале <
,
, определяется по формуле:>

<
, (2.12)>

где: <
- габаритный объём всех штабелей в камере,
;>

335 - время работы камеры в году, суток;

Габаритный объём штабелей <
,
, определяется по формуле:>

<
, (2.13)>

где: n_шт - число штабелей в камере;

l, b, h - соответственно габаритная длина, ширина и высота штабеля, м.

Принимается: n_шт=2; l=6,5 м; b=1,8 м; h=2,6 м - для камеры “СПЛК-2”

<

>

<

>

2.3 Определение необходимого количества камер

Необходимое количество камер <
, определяется по формуле:>

<
, (2.14)>

где: <
- общий объем условного материала, подсчитан по формуле (2.11);>

<
- годовая производительность камеры в условном материале.>

<
>

Принимается 4 сушильных камеры.

2.4 Определение производственной мощности лесосушильного цеха

Производственная мощность лесосушильного цеха <
,
, определяется по формуле:>

<
, (2.15)>

<

>

3 ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ КАМЕРЫ

3.1 Выбор расчётного материала

За расчётный материал принимаются еловые обрезные доски толщиной 25 мм, шириной 250 мм, начальной влажностью 80 %, конечной 10 %.

3.2 Определение массы испаряемой влаги

3.2.1 Масса влаги, испаряемой из 1 <
пиломатериалов
,
:>

<
, (3.1)>

где: <
- базисная плотность расчётного материала,
;>

Принимается <
=360
- таблица 1.2[1] - для ели;>

<

.>

3.2.2 Масса влаги, испаряемой за время одного оборота камеры <
,
:>

<
, (3.2)>

где: Е - вместимость камеры, <
;>

Определение вместимости камеры Е, <
:>

<
, (3.3)>

где: Г - габаритный объём всех штабелей в камере, <
;>

<
- коэффициент объёмного заполнения штабеля расчётным материалом.>

Принимается: Г=60,84 <
- формула 2.13;>

<
=0,427 - таблица 2.1.>

<

>

<

>

3.2.3 Масса влаги, испаряемой из камеры в секунду <
,
:>

<
, (3.4)>

где: <
- продолжительность собственно сушки, ч;>

Определение продолжительности собственно сушки <
,ч:>

<
, (3.5)>

где: <
- продолжительность сушки расчётного пиломатериала, ч;>

<
- продолжительность начального прогрева материала, ч;>

Принимается <
=57,9ч - таблица 2.2;>

<
- с.27[1]>

<
ч>

<

>

3.2.4 Расчётная масса испаряемой влаги <
,
:>

<
, (3.6)>

где: k - коэффициент неравномерности скорости сушки.

Принимается: k=1,3 - с.28[1] для камер периодического действия, при W<12%

<

>

3.3 Выбор режима сушки

Для еловых досок толщиной 25 мм с второй категорией качества из таблица 3.1[3] выбирается нормальный режим сушки 2-Н (ГОСТ 19773-84).

3.4 Определение параметров агента сушки на входе в штабель

По выбранному режиму 2-Н из таблицы 16[3] принимается расчётная температура на входе в штабель <

, относительная влажность воздуха на входе в штабель
, психрометрическая разность

.>

3.4.1 Определение влагосодержания на входе в штабель, г/кг;

<
, (3.7)>

где: p_п1 - парциальное давление водяного пара, Па;

p_а - атмосферное давление воздуха (p_а=1 бар =10⁵ Па).

Так как

?₁= p_п1: p_н1, то p_п1=?₁ p_н1 Па, (3.8)

где: ?₁ - относительная влажность воздуха расчетной ступени режима;

p_н1 - давление насыщения водяного пара при расчетной температуре режима, берется из табл. 2.2.

p_п1=0,59*53803=31744Па;

<
г/кг.>

3.4.2 Определение теплосодержания на входе в штабель, кДж/кг;

<
, (3.9)>

<
кДж/кг.>

3.4.3 Определение плотности воздуха на входе в штабель, кг/м³;

<
, (3.10)>

где: Т₁ - Термодинамическая температура, К;

Определение термодинамической температуры, К;

<
(3.11)>

где: t₁ - расчётная температура на входе в штабель<
;>

Принимается: t₁=84 - из таблицы 16[3];

<
К;>

<
кг/м³.>

3.4.4 Определение приведенного удельного объема на входе в штабель, м³/кг сух. возд.;

<
, (3.12)>

<
м³/кг>

3.5 Определение объёма и массы циркулирующего агента сушки

3.5.1 Объём циркулирующего агента сушки <
,
, определяется по формуле:>

<
, (3.13)>

где: <
- живое сечение штабеля,
.>

Определение живого сечения штабеля <
,
:>

<
, (3.14)>

где: п - количество штабелей в плоскости перпендикулярной входу циркулирующего агента

сушки.

Принимается: п=1 - по спецификации для камеры “СПЛК-2”.

<

>

<

>

3.5.2 Масса циркулирующего агента сушки на 1 кг испаряемой влаги <
, кг/кг:>

<
, (3.15)>

<
кг/кг>

3.5.3 Определение параметров воздуха на выходе из штабеля

3.5.3.1 Определение влагосодержания на выходе из штабеля, г/кг

<
, (3.16)>

где: m_ц - масса циркулирующего агента сушки на 1 кг испаряемой влаги, кг/кг;

d₁ - влагосодержания на входе в штабель, г/кг.

Принимается: m_ц =247,6 - формула (3.15)

d₁ =289,2 - формула 3.7

<
г/кг>

3.5.3.2 Определение расчётной температуры на выходе из штабеля<
;>

<
, (3.17)>

где: I₂ - теплосодержание на выходе из штабеля, кДж/кг;

d₂ - влагосодержание на выходе из штабеля, г/кг

Принимается: I₂=I₁=851 кДж/кг;

d₂ - по формуле (3.16)

<

>

3.5.3.3 Определение теплосодержания на выходе из штабеля, кДж/кг;

<
, (3.18)>

<
кДж/кг.>

3.5.3.4 Определение плотности воздуха на выходе из штабеля, кг/м³;

<
, (3.19)>

где: Т₂ - Термодинамическая температура, К;

Определение термодинамической температуры, К;

<
(3.20)>

где: t₂ - расчётная температура на выходе из штабеля<
;>

Принимается: t₂=80,6 - по формуле (3.17);

<
К;>

<
кг/м³.>

3.5.3.5 Определение приведенного удельного объема на выходе из штабеля, м³/кг сух. возд.;

<
, (3.21)>

<
м³/кг>

3.5.4 Уточнение объёма и массы циркулирующего агента сушки

Уточнённая масса циркулирующего агента сушки на 1 кг испаряемой влаги <
, кг/кг:>

<
, (3.22)>

<
кг/кг>

Уточнённый объём циркулирующего агента сушки <
,
:>

<
, (3.23)>

<

>

Уточнённая масса циркулирующего агента сушки <
,
:>

<
, (3.24)>

<

>

Уточнение скорости агента сушки, м/с;

<
, (3.25)>

<
м/с>

3.6 Определение объёма свежего и отработанного воздуха

3.6.1 Масса свежего и отработанного воздуха на 1 кг испаряемой влаги <
, кг/кг:>

<
, (3.26)>

где: <
- влагосодержание свежего воздуха, г/кг.>

Принимается <
=10 г/кг - с.35[1] при поступлении воздуха из цеха.>

<
кг/кг>

3.6.2 Объём свежего (приточного) воздуха, поступающего в камеру <
,
:>

<
, (3.27)>

где: <
- приведённый удельный объём свежего воздуха,
.>

Принимается <
=0,87
- с.35[1].>

<

>

3.6.3 Объём отработанного воздуха (выбрасываемого из камеры) <
,
:>

<
, (3.28)>

<

>

3.6.4 Расчёт приточно-вытяжных каналов камеры

Площадь поперечного сечения приточного канала <
,
:>

<
, (3.29)>

где: <
- скорость движения свежего воздуха агента сушки в каналах, м/с.>

Принимается <
=4 м/с - с.36[1].>

<

>

Площадь поперечного сечения вытяжного канала <
,
:>

<
, (3.30)>

<

>

Принимаем площадь поперечного сечения проточного канала <

(в сечении квадрат, со сторонами 0,19 м, и площадь поперечного сечения вытяжного канала

(в сечении квадрат, со сторонами 0,25 м>

3.7 Определение расхода тепла на сушку

3.7.1 Расход тепла на начальный прогрев 1 <
древесины>

1. Для зимних условий <
   ,
   :>

<
, (3.31)>

где: <
- плотность древесины расчётного материала при заданной начальной влажности,
;>

<
- содержание незамёрзшей связанной (гигроскопической) влаги, %;>

<
- скрытая теплота плавления льда;>

<
- средняя удельная теплоёмкость соответственно при отрицательной, положительной температуре,
;>

<
- начальная расчётная температура для зимних условий,
;>

<
- температура древесины при её прогреве,
.>

Принимается <
= 630
- рисунок 12[5] для
= 360
и
%;>

<
=84
- таблица 2.4[1] для камеры периодического действия;>

<
= -39
- таблица 2.5[1] для Томска;>

<
=14 % - рисунок 2.3[1] для
=-39
;>

<
=335
- с.37[1];>

<
=2,09
- рисунок 13[5] для

и
%;>

<
=3,5
- рисунок 13[5] для

и
%.>

<

>

2) Для среднегодовых условий <
,
:>

<
, (3.32)>

где: <
- среднегодовая темература древесины,
.>

Принимается <
=3,5
- рисунок 13[5] для

и
%;>

<
=-0,8
- таблица 2.5[1] для Томска.>

<

>

3.7.2 Удельный расход тепла при начальном прогреве на1 кг испаряемой влаги <
,
:>

<
, (3.33)>

<

>

<

>

3.7.3 Общий расход тепла на камеру при начальном прогреве <
, кВт:>

<
, (3.34)>

где: <
- продолжительность прогрева, ч;>

Принимается <
,ч - с.39[1]>

<
кВт>

<
кВт>

3.7.4 Определение расхода тепла на испарение влаги

Удельный расход тепла на испарение влаги в лесосушильных камерах с многократной циркуляцией при сушке воздухом <
,
:>

<
, (3.35)>

где: <
- теплосодержание свежего воздуха,
;>

<
- влагосодержание свежего воздуха, г/кг;>

<
- удельная теплоёмкость воды,
;>

Принимается <
=4,19
- с.40[1];>

<
=46
,
=10 г/кг - с.40[1] при поступлении воздуха из цеха.>

<

>

Общий расход тепла на испарение влаги <
,
:>

<
, (3.36)>

<

>

3.7.5 Потери тепла через ограждения камеры

Суммарные теплопотери через ограждения камеры <
,
:>

<
, (3.37)>

где: <
- теплопотери через наружную боковую стену,
;>

<
- теплопотери через торцовую стену на входе или на выходе из камеры,
;>

<
- теплопотери через перекрытие,
;>

<
- теплопотери через пол,
;>

<
- теплопотери через дверь на входе или на выходе из камеры,
.>

Теплопотери через ограждения камеры в единицу времени <
,
:>

<
, (3.38)>

где: <
- площадь ограждения,
;>

<
- коэффициент теплопередачи ограждения,
;>

<
- температура среды в камере,
;>

<
- расчётная температура наружного воздуха,
.>

Таблица 3.1 - Расчёт поверхности ограждений камеры

Наименование ограждений	Формула	Площадь, м2
1. Наружная боковая стена	< >	33,98
2. Торцовая стена	< >	22,07
3. Торцовая стена со стороны загрузки	< >	8,27
4. Перекрытие	< >	62,65
5. Пол	< >	62,65
6. Дверь	< >	13,8

Коэффициент теплопередачи для многослойных ограждений <
,
:>

<
, (3.39)>

где: <
- коэффициент теплоотдачи для внутренних поверхностей ограждений,
;>

<
- коэффициент теплоотдачи для наружных поверхностей ограждений,
;>

<
- толщина слоя ограждения, м;>

<
- коэффициент теплопроводности,
.>

Принимается <
=25
- с.42[1];>

<
=9
- с.42[1] для отапливаемого помещения;>

<
=0,4м,
=0,15м,
=0,5м,
=0,2м, , -с.43[1];>

<
=0,0015м,
=0,157 м -с.43[1];>

<
=58
- таблица 2.6[1] для строительной стали;>

<
=0,07
- таблица 2.6[1] для минеральной ваты;>

<
=0,8
- таблица 2.6[1] для минеральной ваты;>

<
=0,4
- таблица 2.6[1] для минеральной ваты;>

<
=1,6
- таблица 2.6[1] для минеральной ваты;>

для стен:

<

>

для потолка:

<

>

для дверей:

<

>

Коэффициент теплопередачи пола <
,
:>

<
, (3.40)>

<

>

Температура среды в камере <
, °C:>

<
, (3.41)>

<
°C>

Таблица 3.2 - Расчёт потерь тепла через ограждения

Наименование ограждения	Fог, м2	kог, Вт/(м2?°С)	tc, °C	t0, °C		tc-t0, °C		Qог, кВт
								зимн	срг	зимн	срг	зим	Срг
1.Бок. стена	33,98	0,68		80,6	-39	-0,8	119,6	81,4	2,76	1,9
2.Торцовая стена	22,07	0,68											1,79	1,22
3. Боковая стена с воротами	8,27	0,68											0,67	0,46
4.Перекрытие	62,65	0,65											4,87	3,31
5. Пол	62,65	0,34											2,54	1,73
6. Дверь	13,8	0,41											0,68	0,46

<
кВт>

<
кВт>

Суммарные теплопотери через ограждения камеры с учётом поправки <
, кВт:>

<
, (3.42)>

<
кВт>

<
кВт>

Удельный расход тепла на потери через ограждения <
,
:>

<
, (3.43)>

<
кДж/кг>

<
кДж/кг>

3.7.6 Определение удельного расхода тепла на сушку <
,
:>

<
, (3.44)>

где: <
- коэффициент, учитывающий дополнительный расход тепла на начальный прогрев камер, транспортных средств, оборудования и др.>

Принимается <
=1,2 - с.45[1].>

<
кДж/кг>

<
кДж/кг>

3.7.7 Определение расхода тепла на 1 м³ расчётного материала <
,
:>

Производится для среднегодовых условий по формуле:

<
, (3.45)>

<

>

3.8 Выбор типа и расчет поверхности нагрева калорифера

3.8.1 Выбор типа калорифера:

В качестве теплового оборудования применены биметаллические калориферы, состоящие из трех секций.

3.8.2 Тепловая мощность калорифера:

Тепловая мощность калорифера, то есть количество передаваемой им в единицу времени тепловой энергии в кВт, определяют расходом тепла на сушку в единицу времени для зимних условий:

<
, >

где: с₂ - коэффициент неучтенного расхода тепла на сушку, с₂=1,2;

<
кВт.>

3.8.2 Расчет поверхности нагрева калорифера, м²:

<
>

где: k - коэффициент теплопередачи калорифера, Вт/(м²*⁰С);

t_т - температура теплоносителя, ⁰С;

t_с - температура нагреваемой среды, ⁰С;

с_з - коэффициент запаса, учитывающий загрязнение поверхности калорифера с_з=1,2

Температура среды в камере <
, °C:>

<
, (3.46)>

<
°C>

Температура теплоносителя t_т=133⁰С (по заданию давление пара 0,3 МПа);

Для биметаллических труб k находим по табл. 2.11 (1) в зависимости от v_k.

Скорость агента сушки через калорифер определяем по формуле:

<
, м/с; (3.47)>

где F_{ж.сеч.к.}- площадь живого сечения калориферов,

<
м², (3.48)>

где k_f - коэффициент проекции труб на площадь, перпендикулярную потоку. При шаге размещения труб 74 мм k_f =0,466;

F_k - площадь живого сечения рециркуляционного канала, F_k =7,68 м².

<
м²;>

<
м/с;>

Для определения k биметаллических калориферов находим по табл. 2.11 [1] в зависимости от v_k, т.е. k=26,5<
.>

<
м²;>

Определяем требуемое количество биметаллических труб:

Площадь нагрева 2м биметаллической трубы диаметром 56 мм равна 2,6 м²;

<
шт. (3.49)>

Ряды биметаллических калориферов компонуем в боковом циркуляционном канале камеры около вентилятора по 30 калориферов с каждой стороны, расположенных в два ряда шахматным порядком.

3.9 ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСХОДА ПАРА

3.9.1 Расход пара на 1 м³ расчетного материала (кг/м³)

<
(3.50)>

где: q_суш - суммарный удельный расход тепла на сушку для среднегодовых условий, кДж/кг;

i_п - энтальпия сухого насыщенного пара при определенном давлении, кДж/кг;

i_к - энтальпия кипящей воды при том же давлении, кДж/кг;

Ориентировочно при p=3-5 бар ?i = 2100 кДж/кг;

<
кг/м³>

3.9.2 Расход пара на камеру (кг/ч)

Определяется для зимних и среднегодовых условий

а) в период прогрева

<
(3.51)>

<
кг/ч>

<
кг/ч>

б) в период сушки

<
(3.52)>

<
кг/ч>

<
кг/ч>

где: с₂ - коэффициент, учитывающий потери тепла паропроводами ? 1,25

3.9.3 Расход пара на сушильный цех (кг/ч)

Максимальный расход пара в зимних условиях на сушильный цех, состоящий из камер:

<
(3.53)>

где: n_кам.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)

n_{кам.суш} - остальные камеры цеха, в которых идее процесс сушки;

<
кг/ч >

3.9.4 Среднегодовой расход пара на сушку всего заданного объема пиломатериалов (кг/год)

<
(3.54)>

где: Ф - объем фактически высушенного или подлежащего сушки пиломатериала данного размера и породы, м³;

с_{длит -} коэффициент, учитывающий увеличение расхода пара при сушке пиломатериалов, сохнущих медленнее расчетного материала;

Средневзвешенная продолжительность сушки фактических пиломатериалов (ч);

<
(3.55)>

<
ч>

где: ?_n - продолжительность сушки фактических пиломатериалов отдельно по породам и сечениям, ч;

Ф_n - годовой объем этих же пиломатериалов отдельно по породам и сечениям, м³;

?_расч - продолжительность сушки расчетного материала, ч;

<
кг/год>

3.10 Определение диаметров паропроводов и конденсатопроводов

1. Диаметр главной паровой магистрали d_маг (м) в сушильном цехе:

<
(3.56)>

где: ?_п - плотность пара, кг/м³

v_п - скорость движения пара, для магистрали 50-80 м/с;

<
м>

Принимаем диаметр паровой магистрали 100 мм.

2. Диаметр паропровода (отвода) к коллектору камеры (м):

<
(3.57)>

где: Р_кам.пр - расход пара для зимних условий в период прогрева, кг/ч;

v_п - скорость движения пара 40-50 м/с;

<
м>

Принимаем диаметр паропровода 75 мм

3. Диаметр паропровода к калориферу камеры (м)

<
(3.58) >

где: Р_{кам.суш} - расход пара на сушку в зимний период, кг/ч;

v_п - скорость движения пара 25-40 м/с;

<
м>

Принимаем диаметр паропровода 50 мм

4. Диаметр паропровода к увлажнительным трубам (м)

<
(3.59)>

<
кг/ч>

<
>

где Q_пр - общий расход тепла на прогрев материала в зимних условиях, кВт

v_п - скорость движения пара 25-40 м/с;

<
м>

Принимаем диаметр паропровода 75 мм

5. Диаметр конденсационного трубопровода от калорифера камеры

<
(3.60)>

где: ?_к - плотность конденсата, кг/м³

v_к - скорость конденсата 0,5-1 м/с;

<
м>

Принимаем диаметр трубопровода 15 мм

6. Диаметр конденсационной магистрали (м)

<
(3.61)>

где: n_кам - количество камер в цехи;

v_к - скорость конденсата 1-1,5 м/с;

<
м>

Принимаем диаметр трубопровода 20 мм

2.11 Выбор конденсатоотводчиков

Выбор их производится по коэффициенту пропускной способности k_v (кг/ч)

<
(3.62)>

где: ?_к - плотность конденсата, кг/м³

Р_{кам.суш} - расход пара на сушку в зимний период, кг/ч;

?р - перепад давления в конденсатоотводчике, бар;

Сr - коэффициент, учитывающий снижение пропускной способности конденсатоотводчика при удалении горячего конденсата по сравнению с холодным;

Перепад давления в конденсатоотводчике

<
(3.63)>

где: р₁ - абсолютное давление пароводяной смеси перед конденсатоотводчиком, бар

р₂ - абсолютное давление конденсата после конденсатоотводчика, бар ( 1-2 бар)

<
бар>

<
кг/ч >

Выбирается два конденсатоотводчика 45ч15нж с условным проходом d_у=20мм, k_v=1000 кг/ч, L=100 мм, Н_max=335 мм, D_о=140 мм, М=17,3 кг.4 АЭРОДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ КАМЕРЫ

4.1 Расчёт потребного напора вентилятора

4.1.1 Составление аэродинамической схемы камеры

<

<

<

Рисунок 4 - Схема к аэродинамическому расчёту камеры типа “СПЛК-2”

Таблица 4.1 - Участки циркуляции воздуха в сборно-металлической камере периодического

действия типа “СПЛКА-2”

Номера участков	Наименования участков
1 2, 15 3, 14 4, 13 5, 12 6, 9 7, 10 8, 11	Вентилятор Боковой циркуляционный канал Биметаллические калориферы Поворот под углом 1200 Боковой канал Вход в штабель Штабель Выход из штабеля

4.1.2 Определение скорости циркуляции агента на каждом участке <
, м/с:>

<
, (4.1)>

где: <
- площадь поперечного сечения канала в плоскости, перпендикулярной потоку агента сушки на соответствующем участке,
.>

Определение площади поперечного сечения канала в плоскости, перпендикулярной потоку агента сушки на соответствующем участке<
,
:>

Участок 1:Вентилятор

<
>

где: <
- диаметр ротора вентилятора>

Участок 2, 15 Боковой циркуляционный канал

<
, >

где: <
- ширина циркуляционного канала, м. Принимается
=2,4 м.>

L - внутренний размер камеры по высоте, м. Принимается L₁=3,2 м.

Участок 3,14: Биметаллический калорифер

<
м²;>

Участок 4, 13: Поворот на 120 ⁰

Примем сечение канала на участке <
до поворота агента сушки, т.е равным
>

<
>

Участок 5,12:Боковой канал:

<
, >

где b -ширина канала равная 0,5 м

L - длинна канала равная 7м

Участок 6, 9: Вход в штабель

<
, >

Участок 7, 10: Штабели

<
>

Участок 8, 11: Выход из штабеля

<
>

Все расчёты по определению скорости циркуляции агента сушки сведены в таблицу 4.2.

Таблица 4.2 - Скорость циркуляции агента сушки на каждом участке

Номера участков	1	2, 15 4,13	3,14	5,12	6,9 7,10 8,11
fi, м2 ?i, м/с	2,45 6,9	7,7 2,2	3,2 5,3	10 1,7	8,45 2,0

4.1.3 Определение сопротивлений движению агента сушки на каждом участке <
, Па:>

Участок 1.Вентилятор

<
, >

<
Па>

где: <
- коэффициент местного сопротивления.>

Принимается <
=0,8;>

Участок 2, 15. Боковой циркуляционный канал

<

>

<
Па>

где: u- периметр канала.

<
- коэффициент трения, принимаем
=0,03;>

l - длина участка.

<
>

Участок 3, 14 Биметаллический калорифер

По справочным данным находим сопротивление одного ряда биметаллических труб с шагом 74 мм при v=5,3м/с равно <
, число рядов 1 >

<
Па >

Участок 4, 13 Поворот под углом 120⁰

<
>

<
Па>

где: <
- коэффициент для поворота 120^о>

Принимается <
=0,55 - таблица 3.7[1]>

Участок 5, 12 Боковой канал

<
>

<
Па>

где: u- периметр канала.

<
- коэффициент трения, принимаем
=0,03;>

l - длина участка.

<
>

Участок 6,9 Вход в штабель

<
, >

<
Па>

где: <
- коэффициент внезапного сужения потока .>

Принимается <
=0,18 - таблица 3.8[1] >

Участок 7,10 Штабель

<
, >

<
Па>

где: <
- коэффициент сопротивления штабеля.>

Принимается <
=20 - таблица 3.10[1] при толщине досок 40 мм.>

Участок 8,11 Выход из штабеля

<
, >

<
Па>

Принимается <
=0,25-коэффициент для внезапного расширения потока. >

Все расчёты по определению сопротивлений сведены в таблицу 4.3.

Таблица 4.3 - Подсчёт сопротивлений

№ Учас тков	Наименования участков	?, кг/м3	?i, м/с	< , Па>		Сопротивление участков < , Па>
									< >	< >
1	Вентилятор		0,87	6,9	0,8	-	16,56
2	Боковой циркуляционный канал			2,2	0,03	0,042	0,166
3	Биметаллические калориферы			5,3	0,55	-	46
4	Поворот под углом 1200			2,2	0,03	0,225	9,02
5	Боковой канал			1,7	-		4,2
6	Вход в штабель			2,0	0,18	-	0,63
7	Штабель			2,0	2,0	-	34,8
8	Выход из штабеля			2,0	0,87	-	0,87
9	Вход в штабель			2,0	0,18	-	0,63
10	Штабель			2,0	2,0	-	34,8
11	Выход из штабеля			2,0	0,87	-	0,87
12	Боковой канал			1,7	-	-	4,2
13	Поворот под углом 1200			2,2	0,03	0,225	9,02
14	Биметаллические калориферы		5,3	0,55	-	46
15	Боковой циркуляционный канал		2,2	0,03	0,042	0,166
< >						207,9

4.1.4 Определение потребного напора вентилятора <
, Па:>

<
, (4.2)>

<
Па>

4.2 Выбор вентилятора

4.2.1 Определение производительности вентилятора <
,
:>

<
, (4.3)>

<

>

4.2.2 Определение характерного (приведённого) напора вентилятора <
, Па:>

<
, (4.4)>

<
Па>

Определяем безразмерную производительность и безразмерный напор:

<
>

<
>

Выбран вентилятор осевой, реверсивный тип У-12, КПД=0,3

4.3 Определение мощности и выбор электродвигателя

<
>

4.3.1 Мощность на валу ротора вентилятора<
кВт:>

<
, (4.5)>

<
кВт,>

где: <
- полное давление вентилятора,>

<
-производительность вентилятора,>

<
- КПД вентилятора.>

4.3.2 Мощность потребляемая из сети, при КПД электродвигателя <
=0,87:>

<
, (4.6)>

<
кВт>

4.3.3 По расчётной мощности электродвигателя<
кВт и частоте вращения ротора>

<

из таблицы 3.17[1] выбирается асинхронный электродвигатель типа>

4А160S6У3 с максимальной мощностью <
кВт и частотой вращения ротора

.>

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данном курсовом проекте был произведен расчет лесосушильной камеры “СПЛК-2”. Тип вентилятора- ЦАГИ серии У12№12,5. Определена мощность и выбран тип электродвигателя 4А160S6У3- с максимальной мощностью 11 кВт.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ.

1. Акишенков С.И. Проектирование лесосушильных камер и цехов: Учебное пособие по курсовому и дипломному проектированию для студентов спец. 26.02, 17.04. - Л.: ЛТА, 1992. - 87 с.

2. Шубин Г.С. Проектирование установок для гидротермической обработки древесины. - М.: Лесн. пром-сть, 1983. - 272 с.

3. Руководящие технические материалы по технологии камерной сушки древесины. - Архангельск: Изд-во ЦНИИМОД, 1985. - 142 с.

4. Богданов Е.С. Сушка пиломатериалов. - М.: Лесн. пром-сть, 1988. - 248 с.

5. Серговский П.С., Расев А.И. Гидротермическая обработка и консервирование древесины. - М.: Лесн. пром-сть, 1987. - 360 с.

6. СТП СибГТУ 17-98. Единая система конструкторской документации. Требования к оформлению текстовых документов.

7. Сергеев В.В. ”Аэродинамические лесосушильные камеры”. М.,Лесн. пром-сть, 1981, 72 с.

Индивидуальное задание

Индуктивная сушка

Основана на передаче теплоты материалу от ферромагнитных элементов, уложенных в штабеля между рядами досок. Штабель вместе с этими элементами находится в переменном электромагнитном поле промышленной частоты, образованном соленойдом, смонтированном внутри сушильной камеры. Стальные элементы нагреваются в электромагнитном поле, передавая теплоту древесине и воздуху. При этом происходит комбинированная передача теплоты материалу: кондуктивным путем от контакта нагретых сеток с древесиной и конвекцией от циркулирующего воздуха, нагреваемого также сетками.

Хотя при этом способе и достигается некоторая интенсификация сушки, распространения от не получил из-за следующих основных недостатков: высокой себестоимости сушки по сравнению с обычной камерной; неудовлетворительное качество сушки. Электромагнитные камеры по результатам межведомственных испытаний не рекомендованы для применения на лесопильных и деревообрабатывающих предприятиях.

2 Технологический расчёт камер и цеха Министерство образования Российской Федерации СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Факультет Механической технологии древесины Кафедра Теплотехники

 

• 14:21 05 Июля 2016
  Российско-китайский медуниверситет откроет магистерскую программу по TCM
• 01:21 05 Июля 2016
  На форуме МГУ Россия и Китай обсудят научно-образовательное сотрудничество
• 11:00 04 Июля 2016
  Реморенко: "ЕГЭ-туризм" в России сходит на нет
• 10:52 04 Июля 2016
  Летняя российско-австрийская школа откроется в Москве
• 15:31 01 Июля 2016
  В СПбГУ могут воссоздать географический факультет

Заказать уникальную работу