Проект сушильного участка на базе камер СПВ-62 с производительностью 10000 м3/год

Министерство образования  Российской Федерации

Уральский государственный  лесотехнический университет

 

 

Кафедра древесиноведения и специальной обработки древесины

Дисциплина: Гидротермическая обработка древесины

 

 

 

 

 

 

 

Курсовой проект

«Проект сушильного участка на базе камер СПВ-62 с

производительностью 10000 м³/год»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Курс:                              V

  Руководитель проекта

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г. Екатеринбург 2009

 

Содержание

1 Подбор режима сушки пиломатериалов заданного назначения  ……………….  .4

2.Технологический расчет лесосушильной камеры ……………………………........6

3.Тепловой  расчет лесосушильной камеры…………………………………………..10

4.Аэродинамический  расчет лесосушильной камеры……………………………….23

5.Описание  технологического процесса сушки  пиломатериалов…………………..28

6.Выводы о проделанной работе……………………………………………………...30

7.Список используемой  литературы………………………………………………….31

 

 

1.Подбор режима сушки пиломатериалов заданного назначения.

 

Режимом сушки называется расписание параметров сушильного агента, координированное по времени или по состоянию древесины. Стандартные режимы координированы по влажности древесины. При сушке пиломатериалов применяют режимы с повышающейся по ходу процесса жесткостью.

Жесткость режима характеризует  скорость испарения влаги из материала  в среде заданного этим режимом состояния. При повышении температуры и снижении степени насыщенности ( повышении психрометрической разности) сушильного агента жесткость режима увеличивается.

Безопасность режима - обеспечение сохранения целостности  древесины при сушке. Если внутренние напряжения, возникающие в древесине при сушке, меньше предела прочности древесины в режимных условиях, то безопасность обеспечивается. В противном случае могут возникнуть нарушения целостности древесины - трещины.

Характер  развития внутренних напряжений при сушке обуславливает требования к допустимой жесткости режима и параметрам среды во время сушки.

В начальной стадии при  определенной заданной температуре  поддерживается высокая степень  насыщенности, а затем при снижении влажности древесины температура повышается, а степень насыщенности уменьшается.

В стандартных режимах  в качестве определяющих параметров сушильного агента приняты температура t_c, степень насыщенности φ, психрометрическая разность  ∆t = t_c - t_м, где t_м - температура смоченного термометра психрометра.

Режимы сушки регламентируют состояние сушильного агента при  входе его в штабель. Это определяет место установки в камере психрометров. Если по конструктивным причинам датчики  установлены не на месте входа  потока в штабель, в их показания должны вводиться поправки, устанавливаемые контрольными измерениями.

В зависимости от требований, предъявляемых к качеству древесины, пиломатериалы могут высушиваться режимами различных категорий по температурному уровню. Различают режимы низкотемпературного и высокотемпературного процессов.

Режимы низкотемпературного  процесса предусматривают использование в качестве сушильного агента влажного воздуха с температурой в начальной стадии ниже 100°С. Установлено три категории этих режимом: мягкие, нормальные и форсированные.

Режимы высокотемпературного процесса предусматривают использование в качестве сушильного агента перегретого пара атмосферного давления с температурой выше 100°С.

Выбор в каждом конкретном случае режимов той или  иной категории производится с учетом характера их воздействия на свойства древесины. В лесопильно-деревообрабатывающей промышленности высокотемпературные режимы почти не применяют, так как они вызывают потемнение древесины и некоторое снижение её прочности.

Мягкие режимы, обеспечивающие бездефектную сушку пиломатериалов при полном сохранении естественных физико-механических свойств древесины, в том числе прочности и цвета, рекомендуют для сушки до транспортной влажности экспортных пиломатериалов и в отдельных случаях пиломатериалов внутрироссийского потребления высших сортов.

Нормальные  режимы, обеспечивающие бездефектную сушку пиломатериалов при практически полном сохранении прочностных показателей древесины с возможными незначительными изменениями её цвета, рекомендуется для сушки пиломатериалов внутрироссийского потребления до любой конечной влажности.

Форсированные режимы, обеспечивающие бездефектную сушку пиломатериалов при сохранении прочности на статический изгиб, растяжение и сжатие, но при некотором (до 20%) снижении прочности на скалывание и раскалывание с возможным потемнением древесины, рекомендуется для сушки до эксплуатационной влажности пиломатериалов, предназначенных для изделий и узлов, работающих с большим запасом прочности.

В зависимости от назначения пиломатериалов сушку проводят: до транспортной влажности - нормальными режимами в камерах с циркуляцией любой интенсивности, а в случаях, когда требуется сохранить естественный цвет древесины, - мягкими режимами в камерах со скоростью циркуляции в штабеле не менее 1 м/с; до эксплуатационной влажности - нормальными режимами в камерах с циркуляцией любой интенсивности; в случаях, когда предъявляются особо высокие требования прочности древесины, - мягкими режимами в камерах со скоростью циркуляции не менее 1 м/с, а в случае, когда допустимо снижение прочности древесины - форсированными режимами в камерах со скоростью циркуляции в штабеле не менее 1,5 м/с.

Для своего курсового  проекта я выбрала нормальный режим сушки пиломатериалов до эксплуатационной влажности, так как, исходя из их назначения – столярно-строительные изделия, можно сделать вывод о том, что предъявляемые требования к качеству и прочности пиломатериалов высокие и их следует высушивать при нормальных температурах.

 

2. Технологический расчет лесосушильной камеры

 

Целью технологического расчета является определение необходимого количества камер для высушивания  заданного годового объёма пиломатериалов или определения производительности сушильного цеха после реконструкции сушильных камер.

Для учета и сопоставления фактической производительности камер с плановой, а также для составления производственных программ лесосушильных цехов установлена учетная и плановая единица – кубический метр условного пиломатериала.

Условному материалу  эквивалентны сосновые обрезные доски толщиной 40 мм, шириной 150 мм, длиной более 1000 мм, высушенные по 2-й категории качества от начальной влажности 60% до конечной влажности 12%.

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

 

    (1)

 

где Ф - объём фактически высушенного или подлежащего сушке пиломатериала данного размера и породы (задается в спецификации), м³;

β_об.усл - коэффициент объёмного заполнения штабеля условным пиломатериалом;

τ_об.ф - продолжительность работы камеры при сушке фактического материала данного размера и породы, суток;

τ_ов.усл - продолжительность работы камеры при сушке условного материала, суток;

β_об.ф - коэффициент объёмного заполнения штабеля фактическим материалом.

Величина β_об.усл /τ_об.усл для заданного режима и типа камеры является величиной постоянной и называется пересчетным коэффициентом К_п . Тогда формула (1) примет вид:

    (2)

Пересчетный коэффициент для камеры периодического действия СПВ-62 составляет:

Коэффициент объёмного  заполнения штабеля находится по формуле:

    (3)

Коэффициент β_в зависит от номинальной толщины высушиваемого материала S и толщины прокладок S_пр :

    (4)

Наиболее часто применяется  толщина прокладок S_np = 25мм. Для пиломатериалов толщиной 25мм:

   (5)

Для пиломатериалов толщиной 40мм:

    (6)

Коэффициент β_ш зависит от способа укладки (со шпациями или без

шпаций) и вида пиломатериалов (обрезные или необрезные).

В моем курсовом проекте  пиломатериалы укладываются в штабель  без шпаций.

Для пиломатериалов толщиной 25мм - β_ш = 0,6 и для пиломатериалов толщиной 40мм - β_ш = 0,9

Коэффициент β_дл равен отношению средней длины пиломатериалов, уложенных в штабель, к габаритной длине штабеля.

Для пиломатериалов толщиной 25 и 40мм β_дл =1, так как в штабель укладывается материал одинаковой длины.

Объёмная усушка У₀ = 7% принята как средняя величина для товарных

пиломатериалов с номинальной  влажностью 15%.

Коэффициент объёмного заполнения штабеля для пиломатериалов толщиной 25мм:

    (7)

Коэффициент объёмного  заполнения штабеля для пиломатериалов толщиной 40мм:

    (8)

 

 

1. Продолжительность одного оборота камеры при сушке фактического материала.

 

Общая продолжительность  сушки в часах подсчитывается для сечений пиломатериалов по следующей  формуле:

τ_об.ф=τ_суш+τ_загр    (9)

где τ_суш - продолжительность сушки фактического материала, суток;

τ_загр - продолжительность загрузки и выгрузки пиломатериалов, суток.

При механизированной загрузке и выгрузке принимается равной 0,1 суток.

 

Общая продолжительность  сушки, включая начальный прогрев  и влаготеплообработку, находится  по формуле:

τ_суш=τ_исхА_рА_цА_вА_кА_д    (10)

где τ_исх - исходная продолжительность собственно сушки пиломатериалов заданной породы и размеров: для необрезных пиломатериалов толщиной 25мм τ_исх=55, а для пиломатериалов толщиной 40мм и шириной 150мм τ_исх = 88.

А_р - коэффициент, учитывающий категорию режима сушки. Для нормального режима сушки и пиломатериалов толщиной 25 и 40мм А_р = 1.

А_ц - коэффициент, учитывающий интенсивность циркуляции агента сушки по камере. Его находят в зависимости от произведения τ_исхА_р и скорости циркуляции сушильного агента по материалу. Для пиломатериалов толщиной 25мм А_ц = 0,70 , а для пиломатериалов толщиной 40мм А_ц = 0,78.

А_в - коэффициент, учитывающий начальную и конечную влажность. Для пиломатериалов толщиной 25 мм А_в = 1,29, а для пиломатериалов толщиной 40мм А_в=1,11.

А_к - коэффициент, учитывающий качество сушки. Для нормального режима сушки и пиломатериалов толщиной 25 и 40мм А_к -1,15.

А_д - коэффициент, учитывающий длину материала. Для пиломатериалов толщиной 25 и 40мм А_д = 1,0

 

Общая продолжительность сушки пиломатериалов толщиной 25мм:

τ_суш =

часа 3 суток (11)

Продолжительность одного оборота камеры при сушке  фактического пиломатериала толщиной 25мм:

τ_об.ф = 2,4 + 0,1 = 2,5суток       (12)

Общая продолжительность  сушки пиломатериалов толщиной 40мм:

τ_суш =

часа ≈ 3,7суток    (13)

Продолжительность одного оборота камеры при сушке  фактического пиломатериала толщиной 40мм:

τ_об.ф =3,7 +0,1 = 3,8суток    (14)

Объем условного  пиломатериала толщиной 25мм:

У = 3000 -0,13

= 2988,4 м³усл.       (15)

Объем условного  пиломатериала толщиной 40мм:

У = 7000 -0,13

= 6990,5 м³усл     (16)

Общий объём условного  пиломатериала:

У_общ =У₂₅ +У₄₀ =2988 + 6990 = 9978 м³усл.      (17)

 

 

2.2 Определение производительности камер в условном материале.

 

 Годовая производительность  в условном материале определяется  по формуле:

П_усл=Е_усл

п_усл        (18)

где Е_усл - ёмкость камеры в плотных кубометрах условного материала, м³усл

п_усл - число оборотов камеры в год при сушке условного пиломатериала. Емкость камеры в условном материале находится по формуле:

Е_усл=Г

β_усл (19)

где Г - габаритный объём всех штабелей в камере, м³;

β_усл - коэффициент объёмного заполнения штабеля условным материалом.

 

Габаритный объём штабеля  вычисляют по формуле:

Г =

(20)

где l,b,h - соответственно габаритная длина, ширина и высота штабеля, l = 6,5м³, b= 1,8м³, h = 2,6м;