Гидротермическая обработка древесины

Σ=15152м³

 

1.5. Определение  производительности камер в условном материале.

 

Годовая производительность камеры в условном материале определяется по формуле:

П_у=Е_усл·n_усл,  м³_усл/год                                       (7)

Где, Е_усл – ёмкость камеры в плотных кубометрах условного материала, м³_усл

n_усл – число оборотов камеры в год при сушке условного материала, об/год.

Е_усл =n·l·b·h, м³/усл                                  (8)

Где, n – число штабелей в камере, n=4шт.

l,b,h – длина, ширина, высота штабеля, м.

Е_усл =2·1,8·4,5·3·0,474=23,0364 м³/усл

n_усл =335/ τ_об.усл, об/год                                         (9)

где, 335-время работы камеры в год, суток;

τ_об.усл – продолжительность оборота камеры для условного материала, сут.

τ_об.усл =75,3/24=3,1375 суток

n_усл =335/3,1375=106,77 об/год.

П_у =23,0364·106,77=2460 м³усл./год

 

1.6. Определение необходимого  количества камер.

 

Количество сушильных камер  определяется по формуле:

n=ΣУ/П_у,                                                                 (10)

n=15152/2460=6,16шт

Принимаем шесть камер  марки УЛ-2

Коэффициент загрузки

К_з=n/n_уст,                                                               (11)

К_з=6,16/6=1,027.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЁТ.

 

Тепловой расчёт лесосушильных  камер производится с целью определения  затрат тепла на сушку, расхода теплоносителя, выбора и расчёта теплового оборудования.

 

2.1. Определение  массы испаряемой влаги.

 

Масса влаги, испаряемой из 1м³ пиломатериалов(кг/м³)

m_1м3=ρ_усл·(W_н-W_к)/100,                                    (12)

ρ_усл – условная плотность расчётного материала, кг/м³ [1,стр.15,табл.14]

W_н,W_к – соответственно начальная и конечная влажность расчётного материала,%.

Масса влаги, испаряемой за время одного оборота камеры (кг/оборот)

m_об.кам.=m_1м3·Е,                                              (13)

Е=Г· β_ф ,                                                           (14)

Где, Е-ёмкость камеры, м³

Г-габаритный объём всех штабелей в камере, м³

β_ф – коэффициент объёмного заполнения штабеля.

Масса влаги испаряемой из камеры в секунду (кг/с)

 m_c=m_об.кам./(3600·τ_{соб.суш}),                            (15)

где, τ_{соб.суш} – продолжительность собственно сушки, ч.

τ_{соб.суш} = τ_суш· k_{соб.суш},                                      (16)

k_{соб.суш} – коэффициент, учитывающий время испарения влаги, к_{соб.суш} =0,8.

Расчётная масса испаренной влаги (кг/с):

m_р=m_c·k,                                                            (17)

k-коэффициент неравномерности скорости сушки, k=1,3 [1,стр.18]

Все расчёты сведём в  таблицу 3.

Таблица 3

Определение массы испаряемой влаги

Порода	Сечение	m1м3,кг/м3	mоб.камкг/об	τсоб.суш,ч	mc кг/с	mр кг/с
Дуб	25 необр	403,2	4515,8	163,92	0,008	0,0104
Ясень	32 необр	442,8	5596,99	94,32	0,016	0,0208
Бук	40×150	487,6	10424,89	208,72	0,014	0,0182
Сосна	40×150	192	4423,68	58,32	0,02	0,026

В качестве расчётного материала выбран пиломатериал сечением 32необр. Породы-ясень ( по большей m_p )

 

2.2. Выбор режимов  низкотемпературного процесса сушки.

 

Выбор режима производится ( для камер периодического действия ) по таблице [1стр.20,табл.18]; сами режимы, также сводятся в таблицу [1стр.19,табл.17].

 

 

Бук-6В

Ясень-7Б – расчётный  материал.

Дуб-6В

Таблица 4.

Режимы низкотемпературного  процесса сушки пиломатериалов для  расчётного материала.

Средняя влажность древесины,%	Параметры сушильного агента
	t	Δt	φ
> 30	52	3	0,84
30…20	55	5	0,76
< 20	70	21	0,33

Для расчётов параметров агента сушки принимается вторая ступень режимов сушки для  расчётного материала.

 

2.3. Определение  параметров агента сушки на  входе в штабель.

 

В качестве агента сушки  выбран влажный воздух.

Влагосодержание (г/кг) определяется по формуле:

d₁=622·Р_п1/(Р_а·Р_п1),                                          (18)

где, Р_п1 – парциальное давление водяного пара, Па;

Р_а – атмосферное давление воздуха, Р_а=10⁵ Па;

Р_п1=φ₁·Р_н1,                                                        (19)

φ₁ – относительная влажность воздуха;

Р_н1 – давление насыщенного водяного пара при расчётной температуре режима, Па [1,стр.23,табл.22].

Теплосодержание воздуха (кДж/кг):

I₁=1,0t₁+0,001d₁(1,93t₁+2490),                         (20)

Плотность воздуха ( м³/кг)

ρ₁=(349-132·(d₁/(622+d₁)))/T₁                            (21)

T₁ – термодинамическая температура, К

T₁=273+t₁,                                                          (22)

Приведённый удельный объём ( м³/кг):

V_пр1=4,62·10^-6Т₁(622+d₁),                                        (23)

 

2.4. Определение  параметров воздуха на выходе  из штабеля.

 

Масса циркулирующего агента сушки  на 1 кг испаряемой влаги:

m_ц=V_ц/m_p· V_пр1,                                                     (24)

V_ц – объём циркулирующего агента сушки, м³/с, определяется по формуле:

V_ц = V_шт ·F_{ж.сеч.шт.},                                                  (25)

F_{ж.сеч.шт} – живое сечение штабеля, м²

V_шт =3м/с – заданная скорость циркуляции агента сушки через штабель.

F_{ж.сеч.шт} =n·l·h(1-β_в),                                                 (26)

n- количество штабелей в плоскости, перпендикулярной входу циркулирующего агента сушки; n=2шт;

l,h – длина и высота штабеля, м;

β_в – коэффициент заполнения штабеля по высоте.

F_{ж.сеч.шт} =2·4,5·3(1-0,56)=11,88м²

V_ц =3·11,88=35,64м³

m_ц =35,64/(0,0208·1,07)=1601,4

Влагосодержание d₂ (г/кг) вычисляется:

d₂= (1000/ m_ц )+ d₁,                                                   (27)

Теплосодержание I₂=I₁.

Температура воздуха на выходе из штабеля t₂⁰С, определяется:

t₂=(I₂-2,490d₂)/(1,0+0,00193d₂),                                  (28)

Плотность:

ρ₂=(349-132·(d₂/(622+d₂)))/T₂,                              (29)

Приведённый удельный объём:

V_пр2=4,62·10^-6Т₂(622+d₂),                                        (30)

T₂=273+t₂,                                                          (31)

Относительная влажность воздуха:

φ₂= Р_п2/ Р_н2                                                           

Парциальное давление водяного пара, Па:

Р_п2=(d₂·P_a)/(622·d_a),                                             (32)                     

Уточнение объёма и массы  циркулирующего агента.

m_ц=1000/(d₂- d₁),                                                       (33)

m_ц=1000/( 85,25-84,63 )=1612,9 кг/кг

V_ц= m_ц · m_p·V_пр1, м³/с                                          (34)

V_ц=1612,9·0,0208·1,07=35,9 м³/с

G_ц = m_ц · m_p, кг/с                                                   (35)

G_ц = 1612,9 · 0,0208=33,55, кг/с 

Рассчитанные параметры  воздуха приведены в таблице 5

Таблица 5.

Определение параметров воздуха на входе и выходе из штабеля.

t 1	φ1	d1	I1	ρ1	Vпр1	t2	φ2	d2	I2	ρ2	Vпр2
55	0,76	84,63	274,71	1,016	1,07	53,83	0,92	85,25	274,71	1,019	1,068

 

2.5. Определение объёма  свежего и отработавшего воздуха.

 

Масса свежего и отработавшего  воздуха на 1 кг испаряемой влаги         (кг/кг).

m₀=1000/(d₂- d₀),                                               (36)

d₀ – влагосодержание свежего воздуха, г/кг.

d₀=11 г/кг [1,стр.26].

m₀=1000/(85,25- 11) =13,47кг/кг

Объём свежего воздуха, поступающего в камеру (м³/с) 

V₀= m_р · m_о·V_пр0,  м³/с                                          (37)

V_пр0 – приведённый удельный объём свежего воздуха V_пр0 ≈ 0,87 м³/кг

V₀= 0,0208 · 13,47·0,87=0,24  м³/с

Объём отработавшего воздуха (м³/с) 

V_отр= m_р · m_о·V_пр2,  м³/с                                          (38)

V_отр= 0,0208 · 13,47·1,068=0,299  м³/с

 

2.6. Определение  расхода тепла на сушку.

 

Расчёт тепла на сушку  складывается из затрат тепла на прогрев  материала, испарения влаги из него и на теплопотере через ограждения камеры. Расчёт ведётся для зимних и среднегодовых условий.

Расход тепла на начальный  прогрев 1м³ древесины

1) Для зимних условий  (кДж/м³)

q_Пр.1м3=ρС_(-)(-t₀)+ρ_усл·((W-W_г.ж.)/100)·γ+ρС₍₊₎t_пр,                  (39)

ρ – плотность древесины расчётного материала при заданной начальной влажности W_н (кг/м³)

ρ= ρ_б(1+(W/100)),                                                               (40)