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

п - число штабелей в камере.

 

    Габаритный объём штабеля:

Г = 1

6,5 1,8 2,6 = 30,42м³      (21)

Число оборотов камеры в  год (число загрузок) определяется по формуле:

, об/год    (22)

где 335 - время работы в  году, суток;

τ_об.усл - продолжительность оборота камеры для условного материала, суток.

В конечном виде формула  производительности камеры в условном материале

примет вид:

    (23)

так как = К_П , то:

П_усл =335

К_П Г = 335 0,13 30,42 1325 м³усл /год        (24)

 

2.3Определение необходимого количества камер.

 

Необходимое количество камер для выполнения заданной программы определяется по формуле:

 

     (25)

Таким образом, для выполнения производственной программы по сушке  пиломатериалов общим объемом в 10000 м³ необходимо установить 8 камер.

 

2. Тепловой расчет лесосушильной камеры.

 

3.1Выбор расчетного материала.

 

За расчетный материал в практике проектирования лесосушильных камер выбирается наиболее быстросохнущий пиломатериал. Тепловое оборудование, рассчитанное по быстросохнущему пиломатериалу, надежно обеспечит сушку пиломатериалов всех пород и сечений.

В моем курсовом проекте  за расчетный материал приняты пиломатериалы толщиной 25 мм, так как их сушка занимает 2,5 суток.

 

3.2Определение массы испаряемой влаги.

 

 Масса влаги, испаряемой из 1м³ пиломатериалов, находится по формуле:

m_1м³=

    (26)

где ρ_ус - базисная плотность расчетного пиломатериала, для сосны ρ_ус = 400 кг/ м³;

W_H,W_K  - начальная и конечная влажность древесины, W_н = 80%, W_K = 10%

 

Масса влаги, испаряемой из 1м³ пиломатериала:

m_1м³= 400

     (27)

 

Масса влаги, испаряемой за время одного оборота  сушильной камеры:

mоб.к=

(28)

 

Е = Г

β_ф              (29)

где Е - ёмкость камеры, м³;

Г - габаритный объём всех штабелей, загруженных в камеру, м³:

Г = 30,42м³ (найден по формуле 20 технологического расчета);

β_ус  - коэффициент объёмного заполнения штабеля расчетным пиломатериалом, β_ус = 0,28 (найден по формуле 7 технологического расчета).

 

Емкость камеры:

Е = 30,42

0,28 = 8,52 м³      (30)

Масса влаги, испаряемой за время одного оборота сушильной  камеры:

m_обк =280

8,52 = 2385 кг /об        (31)

Масса влаги, испаряемой из камеры в секунду:

     (32)

где τ_сф- общая продолжительность сушки, τ_сф =60 часов (подсчитана по формуле 12 технологического расчета).

 

Масса влаги, испаряемой из камеры в секунду:

      (33)

 

Расчетная масса испаряемой влаги:

М_р =М_сχ (34)

где χ - коэффициент неравномерной скорости сушки,

1,3 при W_K< 12%.

Расчетная масса испаряемой влаги:

М_р = 11,04

кг/с (35)

Определение параметров агента сушки на входе в штабель.

Режим сушки пиломатериалов состоит из трех ступеней:

При W_nlм > 35%:

t = 79°C

∆t = 7°C

φ= 0,73

При W_nlм 35-25%:

t = 84°C

∆t = 12° С

φ= 0,59

При W_nlм < 25%:

t = 105°C

∆t = 33° С

φ = 0,26

При сушке влажным  воздухом расчетную температуру t₁ и степень насыщения φ₁ агента сушки, входящего в штабель, назначают по средней ступени режима, где t₁=t и φ₁ = φ.

По Id-диаграмме были найдены следующие параметры агента сушки:

1. Влагосодержание d₁ =310 г/кг;
2. Теплосодержание I₁ = 910 кДж / кг;
3. Плотность ρ₁= 0,85 кг/м³
4. Удельный объем V₁ = 1,55 м³/кг;
5. Температура t₁ =84°С;

    6)Степень насыщения φ= 0,59.

 

3.3 Определение объёма и массы циркулирующего агента сушки.

 

Определение объёма циркулирующего агента сушки за одну секунду:

V_ц = V_шm

F _ж.с.шт       (36)

где V_шm - расчетная скорость циркуляции агента сушки по штабелю,

V_шт =2м/с;

F _ж.с.шт - живое сечение штабеля, м².

F _ж.с.шт =n×l_шт

h_шт (1-β_в)       (37)

где п - количество штабелей в плоскости, перпендикулярной потоку агента сушки, в одном направлении, п = 1;

l_шт - длина штабеля, 1_шт = 6,5м;

h_um - высота штабеля, Н_шт = 2,6м;

β_в - коэффициент заполнения штабеля по высоте, β_в = 0,5 (найден по формуле 5 технологического расчета).

 

Живое сечение штабеля:

F _ж.с.шт = 1

6,5 2,6 (1 - 0,5) = 8,45м.³           (38)

 

Определение объёма циркулирующего агента сушки за одну секунду:

V_ц =2

8,45 = 16,9м³/ с         (39)

 

Масса циркулирующего агента сушки на 1кг испаряемой влаги:

     (40)

где М_р - расчетная масса испаряемой влаги,

М_р =0,014 кг /с (найдена по формуле 35 теплового расчета);

V₁ - приведенный удельный объем влажного воздуха, определенный по Id-диаграмме, V₁=1,55 м³/кг .

Масса циркулирующего агента сушки на 1кг испаряемой влаги:

= 778,8  кг /кг      (41)

 

3.4 Определение параметров агента сушки на выходе из штабеля.

 

 Для расчета процесса  сушки необходимо знать не  только параметры входящего в  штабель сушильного агента, но  и параметры его на выходе из штабеля: t₂,φ₂, d₂, I₂, ρ₂, V₂.

Влагосодержание на выходе из штабеля определяется по формуле:

d₂ =

г/кг(42)

Параметры t₂ и φ₂ определяют после построения процесса сушки на Id-диаграмме. При теоретическом построении процесса испарения влаги теплосодержание воздуха I₂ на выходе из штабеля принимают равным теплосодержанию I₁ воздуха, входящего в штабель, то есть I₂ = I_1.

Предельный удельный объём V₂ и плотность ρ₂ выходящего из штабеля отработавшего агента сушки принимают равным объёму V₁ и плотности ρ₁ входящего в штабель агента сушки, то есть V₂=V₁ и ρ₂ = ρ₁.

Ha Id-диаграмме находят точку 1 по t₁ и φ₁. Затем из точки 1 проводят линию I₁ параллельно линиям I = const. На оси влагосодержания находят величину d₂, полученную расчетом по формуле (42). Точку 2 получают на пересечение линий I₁ и d₂, по которой отсчитывают параметры t₂ и φ₂.

Итак, на выходе из штабеля  агент сушки обладает следующими параметрами:

1. Влагосодержание d₂ =311,2  г/кг;
2. Теплосодержание I₂ = 910  кДж/кг;
3. Плотность ρ₂ = 0,85 кг/м³;
4. Удельный объём V₂ = 1,55 м³/кг;
5. Температура t₂ =80 °С;
6. Степень насыщения φ₂ = 0,70

 

 

3.5 Определение объема свежего воздуха и отработавшего агента сушки, удаляемого из камеры.

 

Масса свежего  воздуха и отработавшего агента сушки на 1 кг испаряемой

влаги:

т₀ =

    (43)

где d₀ - влагосодержание свежего приточного воздуха, поступающего в

камеру; d₀ =10-12 г/кг.

Масса свежего воздуха  и отработавшего агента сушки  на 1 кг испаряемой

влаги:

т₀ =

     (44)

 

Объём свежего  воздуха, поступающего в камеру: 
     V₀=M_pm₀v₀      (45)

где v₀ - приведенный удельный объем свежего воздуха; при температуре

t₀ =20°С v₀ = 0,87 м ³/кг.

Объём свежего воздуха, поступающего в камеру:

V₀ = м ³/с        (46)

Объем отработавшего агента сушки, выбрасываемого из камеры:

V_о.тр =M_pm₀V₂    (47)

где V₂ - удельный объем отработавшего агента сушки; V₂ = 1,55 м³/кг.

Объем отработавшего агента сушки, выбрасываемого из камеры:

V_о.тр = м ³ /с

 

3.6Определение расхода тепла на сушку древесины.

 

 Расход тепла на  сушку определяют отдельно для  зимних и среднегодовых условий эксплуатации лесосушильных камер. По зимнему расходу тепла ведется расчет тепловой мощности камер. По расходу тепла в среднегодовых условиях определяется потребность пара на производственную программу и на 1 м³ высушиваемых фактического и условного пиломатериалов, то есть определяются исходные данные для экономических расчетов (себестоимости сушки пиломатериалов).

При сушке древесины тепло в основном расходуется на начальный прогрев пиломатериалов, испарение влаги и потери через ограждения камеры. Расход тепла на начальный прогрев древесины. Расход тепла на нагревание 1 м³ древесины. В зимних условиях тепло при нагревании пиломатериалов расходуется на нагревание древесной массы в области отрицательных температур и на оттаивание замершей влаги.

Для зимних условий расход тепла  определяется по формуле:

Q_н.1м³ =ρ(С_(-)+С₍₊₎

t)+ρ_ус       (49)

где r - скрытая теплота плавления льда, r = 335 кДж/кг; ρ_ус - базисная плотность древесины, для сосны ρ_ус = 400 кг/м³;

ρ - плотность древесины при фактической её влажности, ρ = 1050 кг/м³;

W_н - начальная влажность древесины, W_н = 80 %;

W_г.ж - влажность гигроскопически жидкой влаги, W_г.ж = 15 %;

С₍₊₎,С_(-) - удельная теплоемкость древесины соответственно при положительной и отрицательной температурах;

t_K - температура древесины при её нагреве, t_K = 84  °С;

t_о.з - начальная температура древесины, для Екатеринбурга t_о.з = - 35 °С.

При определении удельной теплоемкости древесины для С_(-) принимают t_cp(-):

      (50)

Таким образом, удельная теплоемкость для C_(-)= 2,1 кДж/кг. При определении удельной теплоемкости древесины для С₍₊₎

принимают 1_ср(л:

     (51)

Таким образом, удельная теплоемкость для С₍₊₎ = 3,1 кДж/кг. Для зимних условий расход тепла на нагревание 1м³ древесины будет равен:

Q_н.1м³ == 1050(2,1

35+3,1 84) + 400 335 = 437695 кДж/м³    (52)

Для среднегодовых  условий расход тепла определяется по формуле:

Q_н.с.г.1м³ =ρ

С₍₊₎  ( t_к - t_с.г. )     (53)

В этом случае среднеарифметическая температура для определения удельной теплоемкости С₍₊₎ рассчитывается по формуле:

      (54)

где t_c.г - средне годовая температура для того района, где устанавливаются лесосушильные камеры, для Екатеринбурга t_c.г =-1,2 °С.

Среднеарифметическая температура:

    (55)

Таким образом, удельная теплоемкость С₍₊₎ = 3,1 кДж/кг.

Расход тепла на нагревание 1 м³ древесины для среднегодовых условий:

0_н.с.г.1м³ =1050 3,1 (84-1,2) = 269514 кДж/м³     (56)

Расход тепла на нагревание древесины в секунду:

     (57)

где τ_н - продолжительность нагревания древесины на каждый сантиметр толщины; в зимних условиях τ_н = 2часа, а в среднегодовых условиях

τ_н = 1,5 - 2часа.

Расход тепла на нагревание древесины в секунду для зимних условий:

     (58)

Расход тепла на нагревание древесины в секунду для среднегодовых  условий:

        (59)

Удельный расход тепла  на нагревание древесины, приведенный к 1 кг

испаряемой влаги. Для  зимних условий:

     (60)

Для среднегодовых условий:

       (61)

Удельный расход тепла  на испарение влаги определяется по формуле:

        (62)

     где I₂ - теплосодержание отработавшего агента сушки, выходящего из штабеля,    

    I₂ = 910 кДж / кг;   

I₀ - теплосодержание свежего воздуха, при t = 20°С, I₀ = 46кДж/кг;