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

С_в - удельная теплоемкость воды, С_в = 4,19кДж/кг;

t_М - температура нагретой влаги в древесине, t_M =79 °С.

Удельный расход тепла на испарение  влаги:

q_н.с =1000

- 4,19 79 = 2549 кДж/кг     (63)

Расход тепла на испарение  влаги в секунду:

Q_н.с= q_н.с

М_р = 2549 0,014 = 35,69 кВт    (64)

 

Расчет теплопотерь  через ограждения камеры.

Потери тепла  в секунду через ограждения камеры определяют по формуле:

    (65)

где F_o.г - площадь ограждения (подсчитывается отдельно для стен, перекрытий, дверей, пола), м²;

к- коэффициент теплопередачи ограждения, Вт/м³ град;

t₁ - температура среды в камере;

t_н - температура вне сушильной камеры.

t_n принимают для зимних и среднегодовых условий, если блок камер находится вне производственного помещения; t_из = -35 °C, t_н.с.г =1,2 °С.

Коэффициент теплопередачи для  многослойных ограждений рассчитывается по формуле: 1

   (66)

 где α_вн -коэффициент для внутренней поверхности ограждения, α_т=25Вт/м² град ;

δ₁,δ₂,...δ_п - толщина слоев ограждения, м;

δ₁ - толщина теплоизолирующего слоя (минеральная вата), δ₁= 0,15 м.;

δ₂ - толщина стального каркаса, δ₂ = 0,38м;

δ₃ - толщина алюминиевой пластины, δ₃ =0,12м;

λ₁,λ₂,...λ_п - коэффициенты теплопроводности материалов, составляющие слои ограждений;

λ₁ - теплопроводность теплоизолирующего слоя (минеральная вата), λ₁=0,07Вт/м² град;

λ₂ - теплопроводность стального каркаса, λ ₂ = 58 Вт/м² град;

λ₃ - теплопроводность алюминиевой пластины, λ₃ = 240 Вт/м² град;

α_н - коэффициент теплопередачи для наружной поверхности ограждений, α_н=23 Вт/м² град

Коэффициент теплопередачи для многослойных ограждений:

       (67)

Коэффициент теплопередачи  пола принимают равным 0,5к наружной стены:

к_пола = 0,5 к = 0,5 0,46 = 0,23 Вт/м³ град      (68)

Для того чтобы исключить  возможную конденсацию пара на внутренних поверхностях ограждений (пола, стен, дверей), к должен удовлетворять условие:

к ≤ 0,5 Вт/м³ град

к_огр=0,46 Вт/м³ град и к_пол=0,23 Вт/м³ град < 0,5 Вт/м³ град, следовательно, условие выполнено, и конденсация пара на внутренних поверхностях ограждений исключена.

Расчет площади поверхности  ограждений сушильной камеры.

Таблица 1.

Ограждения	Формула	Площадь, M2
Наружная боковая стена	Fн.бок.ст= LН 1 п.бок.cm        ljl1	30,1
Торцовая стена	Fm.cm=ВН	12,04
Двери	Fдв=2bh	9,36
Торцовая стена за вычетом дверей	Fm.cm=BH-Fдв	2,68
Потолок	Fпот=LB	19,6
Пол (наружная полоса вдоль наружных стен)	Fпол=L+2(B-1)	10,6

 

Расчет потерь тепла  через ограждения сушильной камеры.

Таблица 2.

Ограждение	Площадь ограж дения м2	Коэффициент теплопроводности Вт/м3 град	Температура в камере, t1,°С	Температура наружная, °С		t1-tн		Потери  тепла кВт
				Зимой tз., °С	Среднегодовая tс.г, °С	Зимой tз, °С	Среднегодовая tс.г, °С	Зимой tз., °С	Среднегодовая, tс.г, °С
Наружная  боковая стена	30,1	0,46	84	-35	1,2	119	82,8	1,65	1,15
Торцовая  стена	12,04	0,46	84	-35	1,2	119	82,8	0,66	0,46
Торцовая передняя стена (без площади дверей)	2,68	0,46	84	-35	1,2	119	82,8	0,15	0,10
Потолок	19,6	0,46	84	-35	1,2	119	82,8	1,07	0,75
Пол	10,6	0,23	84	-35	1,2	119	82,8	0,29	0,20
Двери	9,36	0,46	84	-35	1,2	119	82,8	0,51	0,36
Итого								4,33	3,02
Всего с учетом коэффициента с=1,5								6,5	4,53

 

 

Удельный  расход тепла через ограждения. Для зимних условий:

    (69)

Для среднегодовых  условий:

    (70)

Суммарный удельный расход тепла на сушку древесины. Подсчитывают для среднегодовых условий испаряемой влаги:

q_с=(q_н+q_ис+q_о.г)c₁    (71)

где с₁ - коэффициент, учитывающий неизбежные потери на нагревание ограждений и конструкций камеры, транспортных средств, утечку через неплотности и вынос тепла штабелем после его сушки, с₁ = 1,3.

Суммарный удельный расход тепла на сушку древесины:

q_c =(962,5 + 2549 + 0,41) 1,3 = 4565 кДж/кг       (72)

 

3.7Выбор и расчет теплоотдающей площади калориферов.

 

Тепловая мощность калорифера. Тепловую мощность калорифера рассчитывают по максимальному расходу тепла в период сушки в зимних условиях по формуле:

^{Q_к=(Q_ис+∑Q_о.г.з)с₂      (73)}

где Q_иc - расход тепла на испарение влаги, Q_ис = 35,69 кВт;

∑^Q_о.г.з - потери тепла через ограждения камеры в зимних условиях сушки пиломатериалов, ∑^Q_о.г.з = 6,5 кВт;

с₂ - коэффициент запаса на неучтенный расход тепла, например на возможное ухудшение теплоотдачи калорифера в процессе эксплуатации по причине загрязнения, с₂ = 1,5 -1,6.

Тепловая мощность калорифера.

Q_K = (35, 69 + 6,5) 1,6 = 67,5  кВт          (74)

Расчет поверхности нагрева калорифера.

F_к=

   (75)

где К_к- коэффициент теплопередачи калорифера, Вт/м² град ;

t_п - температура пара в калорифере, при Р = 0,3MПa, t_n = 139 °С;

t₁ - температура сушильного агента, t₁ = 84 °С.

В формуле (75) неизвестен К_к. Чтобы его определить, необходимо знать скорость циркуляции агента сушки через калорифер.

Скорость может быть подсчитана, если известно живое сечение  калорифера. Для предварительного расчета  поверхности нагрева калорифера можно воспользоваться следующим соотношением:

F'_к=п Е    (76)

где п - количество пластинчатых калориферов на 1 м³ высушиваемого пиломатериала, п = 8;

Е - ёмкость камеры, Е = 8,52м³.

Предварительная поверхность нагрева калорифера.

F'_к=8

8,52 = 68,16  м²      (77)

Определение ориентировочного количества пластинчатых калориферов.

Предварительно выбираем модель пластинчатого калорифера ВНП3-9 с площадью поверхности нагрева 41,6 м², живым сечением по воздуху 0,485м², габаритными размерами: высотой 1070 мм и шириной 900 мм.

   (78)

где f_н.к - поверхность нагрева одного пластинчатого калорифера.

Определение ориентировочного количества пластинчатых калориферов:

      (79)

Определение живого сечения одного ряда пластинчатых калориферов.

F_ж.c.к=f_ж.с.к

         (80)

где F_жск- живое сечение одного калорифера, f_жск =0,485м²;

п'_к - количество калориферов в одном ряду, перпендикулярно потоку агента сушки, идущему в одном направлении.

Живое сечение  одного ряда пластинчатых калориферов:

F_ж._с._к= 0,485

2 = 0,97 м²                         (81)

Скорость  циркуляции агента сушки через калорифер.

V_к=

       (82)

где - объём циркулирующего агента сушки за одну секунду, = 16,9м³/с.

Скорость циркуляции агента сушки через калорифер:

V_k=

м/с     (83)

Для определения  коэффициента теплопередачи пластинчатых калориферов находят весовую скорость агента сушки:

V₀=ρ

V_k         (84)

где ρ - плотность циркулирующего агента сушки согласно режимным параметрам, ρ=1,87 кг/м³.

Весовая скорость агента сушки:

V₀ = 1,87

17,42 = 32,6  м/с       (85)

Коэффициент теплопередачи  пластинчатых калориферов:

К_к =14(ρ

V_К)^0.366 = 50,10 Вт/м² град        (86)

Расчет поверхности  нагрева калорифера:

         (87)

Определение количества пластинчатых калориферов:

     (88)

Таким образом, по всей длине камеры устанавливаются 8 пластинчатых калориферов в два ряда по четыре в каждом. Калориферы располагаются по обе стороны от вентиляторов, что обеспечивает поддержание высоких температур в камере, установленных режимом сушки пиломатериалов.

 

3.9Определение расхода пара.

 

 Расход пара на 1 м³ пиломатериала:

     (89)

где q_c - суммарный удельный расход тепла на сушку древесины, q_c = 4465 кДж/кг ;

i_n - энтальпия 1 кг пара, высвобождаемая при испарении влаги, при давлении в калорифере 0,3 МПа i_n=2120кДж/кг;

m_1м³ - масса влаги, испаряемой из 1м³ пиломатериалов, т_1м³ = 280 кг/м^3.

Расход пара на 1 м³ пиломатериала:

        (90)

Расход пара на сушильную  камеру. Определяется для зимних и среднегодовых условий.

а) В период прогрева:

    (91)

б) В период сушки:

    (92)

где с₂ - коэффициент, учитывающий потери тепла паропроводами, конденсатопроводами, конденсатоотводчиками при неорганизованном воздухообмене, с₂ = 1,5.

Расход пара на сушильную камеру.

а) В период прогрева:

     (93)

 

    (94)

б) В период сушки:

    (95)

 

    (96)

Расход пара на сушильный  цех.

Максимальный расход пара происходит в зимних условиях:

     (97)

где п_к.пр - число камер, в которых одновременно идет прогрев, п_к.пр=4;

п_к.с - остальные камеры цеха, в которых идет процесс сушки, п_к.с = 4.

Расход пара на сушильный  цех.

Р_ц =4

720 + 4 107,47 = 3309,88 кг/ч        (98)

Среднегодовой расход пара на сушку всего заданного объёма пиломатериалов:

    (99)

где Ф - годовой объём фактического пиломатериала, Ф = 10000м³;

С_длит - коэффициент, учитывающий увеличение расхода пара при сушке пиломатериалов, сохнущих медленнее, чем расчетный материал. Он зависит от величины отношения средневзвешенной продолжительности сушки фактического материала τ_ср.ф к продолжительности сушки расчетного материала.

Средневзвешенная  продолжительность сушки фактических  пиломатериалов:

    (100)

где τ₁,τ₂…τ_п - продолжительность сушки фактических пиломатериалов отдельно по породам и сечениям, τ₁ = 60 часа, τ₂ = 91,2 часа;

Ф₁,Ф₂...Ф_п - годовой объём этих же пиломатериалов по породам и сечениям согласно спецификации, Ф₁ = 3000 м³, Ф₂ = 7000 м³;

∑Ф - годовой фонд всех пиломатериалов, ∑Ф = 10000м³.

Средневзвешенная  продолжительность сушки фактических  пиломатериалов:

 часа      (101)

Отношение τ_ср.ф/τ_рас=1,36 , следовательно коэффициент, учитывающий увеличение расхода пара при сушке пиломатериалов, сохнущих медленнее, чем расчетный материал будет равен: С_длит = 3.

Среднегодовой расход пара на сушку всего заданного объёма пиломатериалов:

  т/год   (102)

Определение диаметров  паропроводов и конденсатоотводчиков. Диаметр главной паровой магистрали в сушильном цехе (от теплового ввода до крайней камеры в блоке):