Автор работы: Пользователь скрыл имя, 08 Июля 2014 в 23:53, курсовая работа
Процессы гидротермической обработки базируются на физических явлениях переноса, и в частности, на явлениях тепло- и массообмена материала с окружающей средой. По своим особенностям и назначению они разделяются на три группы:
процессы тепловой обработки, связанные с нагреванием древесины и поддержанием ее температуры в течении определенного времени на заданном уровне;
процессы сушки, связанные со снижением влажности древесины;
процессы пропитки, связанные с введением в древесину веществ, изменяющих ее свойства.
3.2 Расчет количества сушильных камер
Определяем продолжительность оборота камеры при сушке заданных пиломатериалов и условного материала по формуле 5.8 [2] с.123:
где τзр – продолжительность загрузки и разгрузки камер периодического действия, сут. Принимаем τзр = 0,1 сут.
τоб1 = 4,6 + 0,1 = 4,7 сут.; τоб2 = 7,7 + 0,1 = 7,8 сут.; τоб3 = 5,8 + 0,1 = 5,9 сут.;
τоб4 = 4,2 + 0,1 = 4,3 сут.; τоб у. = 3,2 + 0,1 = 3,3 сут.
По формуле 5.19 [2] с. 126 рассчитываем коэффициент продолжительности оборота камеры:
kτ1 = 4,7/3,3 = 1,42; kτ2 = 7,8/3,3 = 2,36; kτ3 = 5,9/3,3 = 1,79; kτ4 = 4,3/3,3 = 1,3;
Расчет объемного коэффициента заполнения штабеля определяем по формуле 5.11 [2] с.123:
β = βв· βш· βд· [(100 – Уv) / 100],
где βв - коэффициент заполнения штабеля по высоте;
βш - коэффициент заполнения штабеля по ширине табл.5.2.[2] с 124;
βд - коэффициент заполнения штабеля по длине;
Уv - объемная усушка, %.
Коэффициенты заполнения штабеля по длине и по высоте заданными пиломате-риалами были рассчитаны в разделе 3.1. Их значения равны:
βв1 = βв4 = βв у = 0,615, βв2 = 0,667, βв3 = 0,706;
βд1 = βд2 = 0,795, βд2 = βд3 = 0,91, βд у = 0,85.
Коэффициент заполнения штабеля по ширине зависит от вида пиломатериа-лов и способа их укладки. Учитывая, что заданные пиломатериалы обрезные и спо-соб укладки без шпаций ( т.к. принудительная циркуляция и ω>1м/с), согласно рекомендациям табл. 5.2 [2] с. 124 принимаем коэффициент заполнения штабеля по ширине βш = 0,90.
Объемную усушку определяем по формуле 5.16 [2] с. 125:
Уv = kv × (W' - Wк),
где Kv - коэффициент объемной усушки, зависящий от породы древесины;
W'- влажность, для которой устанавливают номинальные размеры по толщине и ширине пиломатериалов, %,( W'=20%);
Wк - конечная влажность пиломатериалов , согласно условия Wк = 12 и 10%.
Wк.у - конечная влажность пиломатериалов, %.
Согласно табл. 4 [2, с.214] коэффициент объемной усушки равен:
для березы: Кv = 0,54; для липы: Кv = 0,50; для условного материала: Кv = 0,44.
Уv1 = Уv2 = Уv у 0,54 × (20 - 12) = 4,32 %
Уv3 = Уv4 = 0,50 × (20 - 10) = 5 %
Рассчитаем объемный коэффициент заполнения штабеля:
β1 = 0,615· 0,9· 0,795· [(100 – 4,32) / 100] = 0,421;
β2 = 0,667· 0,9· 0,795· [(100 – 4,32) / 100] = 0,457;
β3 = 0,706· 0,9· 0,91· [(100 – 5) / 100] = 0,549;
β3 = 0,615· 0,9· 0,91· [(100 – 5) / 100] = 0,478;
βу = 0,615· 0,9· 0,85· [(100 – 4,32) / 100] = 0,450.
Обобщим полученные данные в табл. 3.3
Таблица 3.3 – Объемный коэффициент заполнения штабеля
Порода древесины |
Размеры поперечного сечения S×b, мм |
Коэффициент заполнения штабеля по |
Объемная усушка, % |
Объемный коэффициент заполнения штабеля | ||
длине |
ширине |
высоте | ||||
Береза |
40×125 |
0,875 |
0,9 |
0,615 |
4,32 |
0,421 |
50×150 |
0,875 |
0,9 |
0,667 |
4,32 |
0,457 | |
Липа |
60×100 |
1 |
0,9 |
0,706 |
5 |
0,549 |
40×150 |
1 |
0,9 |
0,615 |
5 |
0,478 | |
Условный материал |
0,85 |
0,9 |
0,615 |
4,32 |
0,450 | |
Определяем коэффициент вместимости камеры по формуле 5.20 [2] c.126:
где βу – объемный коэффициент заполнения штабеля условным материалом;
βф – объемный коэффициент заполнения штабеля фактическим материалом.
kЕ1 = 0,45/0,421 = 1,06, kЕ2 = 0,45/0,457 = 0,98,
kЕ3 = 0,45/0,549 = 0,82, kЕ4 = 0,45/0,478 = 0,94.
Рассчитываем переводной коэффициент по формуле 5.18 [2] с.126:
k1 = 1,42·1,06 = 1,50, k2 = 2,36·0,98 = 2,31,
k3 = 1,79·0,82 = 1,47, k4 = 1,3·0,94 = 1,22.
Производим перевод объема подлежащих сушке пиломатериалов в объем условного материала по формуле 5.21 [2] с.126:
где Vф – объем фактического материала, м3/год;
k – переводной коэффициент.
Из задания известно, что Vф1 = Vф2 = Vф3 = 1000 м3/год и Vф4 = 1500 м3/год
Тогда Vу1 = 1000·1,50 = 1500 м3/год, Vу2 = 1000·2,31 = 2310 м3/год, Vу3 = 1000·1,47 = 1470 м3/год, Vу4 = 1500·1,22 = 1830 м3/год.
Производительность цеха в условном материале составит:
Vц. у = 1500 + 2310 + 1470 + 1830 = 7110 м3/год.
Производительность камеры при сушке условного материала рассчитываем по формуле 5.6 [2] с.123:
где Тг – период времени за который определяется производительность, сут.
Еу – вместимость камеры в условном материале, м3.
Вместимость камеры в условном материале определим по формуле 5.9 [2] с.123:
где Еш.у – вместимость штабеля в условном материале, м3;
u – количество штабелей в камере. u = 1.
Вместимость штабеля в условном материале определяется по формуле 5.10 [2] с.123:
где L, B, H – длина, ширина и высота штабеля, м.
Еш.у = 4,4·1,5·2·0,45 = 5,94 м3
Еу = 5,94·1 = 5,94 м3
Тогда производительность камеры при сушке условного материала, принимая Тг = 335сут., равна:
Пу = (335/3,3) · 5,94 = 603 м3
Определим требуемое количество сушильных камер по формуле 5.23 [2] с.126:
N = 7110/603 = 11,8.
Принимаем к установке 12 сушильных камер AS-1.
3.3 Расчет вспомогательного оборудования
Загрузка сушильной камеры AS-1 осуществляется рельсовым транспортом. Формирование и разборку штабелей будем осуществлять с помощью лифтов.
Расчет количества лифтов и траверсных тележек производим по формуле 3.4 [3] с.19:
где Vфi – объем i-го фактического материала, подлежащего сушке, м3/год;
Пi – производительность оборудования, м3/смену;
Тр – количество рабочих дней в году;
Nс – количество рабочих смен.
Количество рабочих дней в году принимаем за вычетом праздничных дней, т.е. Тр = 365 – 9 = 356 дней.
Устанавливаем сменность работы при формировании и разборке штабелей nc = 1, а для траверсной тележки nc = 1.
Согласно приложению 6 [3] с.94, производительность труда при формиро-вании при помощи лифта штабелей из пиломатериалов толщиной S > 32 мм принимаем П = 55 м3/смену, а при разборке штабелей принимаем П = 120 м3/смену. Производительность траверсной тележки принимаем среднее значение П = 270 м3/смену.
Определяем нужное количество лифтов для формирования и разборки штабелей:
N1 =
N2 =
Принимаем для установки в цехе два лифта. Один на участке формировки, а другой на участке разборки штабелей.
Рассчитаем количество траверсных тележек:
N2 =
Принимаем одну траверсную тележку, которая с запасом обеспечит транспор-тировку пиломатериалов.
Количество подштабельных мест на складах сырья и сухих пиломатериалов определяем по формуле 3.5 [3] с.19:
где Ешi – вместимость штабеля i-го фактического материала, м3;
nз – количество смен, на которых должен быть создан запас сырых или сухих пиломатериалов.
Определим вместимость штабеля по формуле 5.10 [2, с.123]:
Еш.1 = 3,5·1,5·2·0,421 = 4,42 м3, Еш.2 = 3,5·1,5·2·0,457 = 4,80 м3,
Еш.3 = 4·1,5·2·0,549 = 6,59 м3, Еш.4 = 4·1,5·2·0,478 = 5,74 м3
Определим количество подштабельных мест на складе сырых пиломате-риалов. При этом принимаем трехсменный запас пиломатериалов, т.е. nз = 3.
Ш1 =
Приняв шестисменный запас, определим количество поштабельных мест на складе сухих пиломатериалов:
Ш2 =
Принимаем количество подштабельных мест на складе сырых пиломате-риалов Ш1 = 6 шт., а на складе сухих – Ш2 =12 шт.
Тепловой расчет сушильных камер производится с целью определения расхода теплоты на сушку, выбора и расчета теплового оборудования, расхода теплоносителя.
За расчетный материал принимаем самые быстросохнущие доски из спецификации: в нашем случае это липовые доски толщиной 40 мм, сохнущие по режиму О3-Н.
4.1 Определение массы испаряемой влаги
Массу влаги D1, кг/м3, испаряемой из 1 м3 расчетного материала определяем по формуле 4.1 [3] с.23:
D1 = rБ× (Wн - Wк) / 100
где rБ - базисная плотность расчетного материала, кг/м3;
Wн - начальная влажность расчетного материала, %;
Wк - конечная влажность расчетного материала, %.
Базисная плотность расчетного материала равна 400 кг/м3 по табл.4 [2] c. 214.
D1 = 400 × (60 - 10) / 100 = 200 кг/м3
Массу влаги, испаряемой за время одного оборота камеры Dоб, кг, определяем по формуле по формуле 4.2 [3] с.23:
Dоб = D1 × Е ,
где Е - вместимость камеры, м3 рассчитываем по формуле 5.9 [2] с.123:
Е = Eш· u
где Eш – вместимость штабеля, которая была рассчитана в разд.3.3, м3;
u – количество штабелей в камере.
Е = 6,31· 1 = 6,31 м3.
Dоб = 200 × 6,31= 1262 кг.
Массу влаги Dс, кг/м3, испаряемой в камере за 1 с определяем по формуле 4.3 [3] с.23:
Dс = Dоб / (3600 × tс),
где tс - продолжительность сушки расчетного материала, ч.
Продолжительность сушки tс расчетного материала определим по формуле 4.4 [3] с.23:
tс = tц - (tнп + tквто+tпвто),
где tц - продолжительность сушки расчетного материала, ч;
tнп - продолжительность начального прогрева, ч;
tквто - продолжительность КВТО, ч;
tпвто - продолжительность ПВТО, ч.
tс =99,8 – (7,5 + 3 + 0) = 9,5 ч
Dс = 1262/(3600 × 9,6 ) = 0,036 кг/с
Расчетную массу испаряемой влаги mр, кг/с определяем по формуле 4.5 [3] с.23:
Dр= Dс × k.н.с,
где k.н.с - коэффициент, учитывающий неравномерность скорости сушки.
Для камер периодического действия коэффициент k.н.с зависит от конечной влажности пиломатериалов. Согласно рекомендациям, [3] с.23, при Wк = <12 % k.н.с = 1,3. Таким образом:
Dр= 0,036× 1,3= 0,047 кг/с.
Температуру t1 и степень насыщенности j1 на входе в штабель принимаем по второй ступени режима сушки расчетного материала (таблица 3.3).
t1 = 68˚С
Dt = 8˚С
j1 = 0,71
Остальные параметры воздуха на входе в штабель определяем по формулам. Парциальное давление водяного пара выводим из формулы 1.12 [2, с. 22]:
pп1 = j1×pн1
где pн1 – давление насыщения водяного пара при температуре t1, Па. По таблице 1 [2] с.211путем интерполяции определяем, что при температуре воздуха 68 ˚С pн1=28700 Па.
pп1 = 0,71× 28700 = 20377 Па
Влагосодержание воздуха определяем по формуле 1.14 [2] с. 23 :
d1 = 622 × pп1 / (pa-pп1)
где pa – атмосферное давление воздуха, Па. Принимаем pa = 100000 Па.
Информация о работе Разработка проекта лесосушильного цеха (участка) на базе сушильных камер AS-1