Проект лесосушильного цеха с камерами типа ЛС2-2

А_р – коэффициент, учитывающий категорию режима, А_р = 1,0 – при нормальном режиме сушки (по таблице 3.1);

А_ц– коэффициент, учитывающий характер и интенсивность циркуляции воздуха в камере, определяется как произведение τ_исх× А_р на пересечении с выбранной скоростью циркуляции равной 3,0 м/с;

А_к – коэффициент, учитывающий категорию качества сушки. А_к = 1,15 – при II категории качества сушки (по таблице 2.1);

А_в – коэффициент, учитывающий начальнуюW_н и конечную W_квлажность и определяется на пересечении начальной и конечной влажности;

А_д – коэффициент длины, для пиломатериалов А_д = 1.

Расчет длительности сушки пиломатериалов ели толщиной 40 мм, шириной 180 мм.

τ = 88 × 1 × 0,72× 1,15 × 1,43 × 1 = 104,2 ч = 4,3сут.

Продолжительность сушки пиломатериалов бук 50 × 160 мм, дуб        40 × 160 мм рассчитывается аналогично.

Расчет продолжительности  сушки условного материала.

Под условнымматериалом понимают сосновые обрезные доски

толщиной 40 мм, шириной 150 мм и длиной более одного метра высушиваемые по II категории качества от начальной влажности 60 % и до конечной 12%.

 

τ_{усл. м.}  = τ_исх× А_р × А_ц×А_к× А_в × А_д, ч,  (3.2)

 

где    τ_исх = 88 ч

А_р = 1,0

А_ц= 0,72

А_к = 1,15

А_в = 1,0

А_д = 1,0.

τ_{усл. м.}  = 88 ×1,0×0,72×1,0×1,15×1,0 =72,8 ч = 3,0 сут.

Полученные  данные сводятся в таблице 3.1.

 

Таблица 3.1 – Расчет продолжительности сушки пиломатериалов

Порода древесины	Размеры, мм		τисх, ч	Коэффициенты					Продолжитель-ность  сушки,
	тол-щина	ши-рина		Ар	Ац	Ак	Ав	Ад	ч	сут
Ель	40	180	88	1,0	0,72	1,15	1,43	1,0	104,2	4,3

Бук	50	160	239	1,0	0,96	1,15	1,43	1,0	377,3	15,7
Дуб	40	160	307	1,0	0,96	1,15	1,43	1,0	484,7	20,2
Сосна усл.	40	150	88	1,0	0,72	1,15	1,00	1,0	72,8	3,0

 

3.2 Расчет количества сушильных камер

 

Расчет продолжительности  оборота камеры при сушке заданного  и условного материала определяется по формуле:

 

τ_об. = τ+ τ_з, сут.,  (3.3)

 

где  τ –  продолжительность сушки, сут., (значения приведены в таблице 2.4);

τ_з.р - принимается 0,1 сут., при механизированных способах загрузки камеры.

Для пиломатериалов ели 40 × 180:

τ_об= 4,3+0,1=4,4сут

Для пиломатериалов бука 50× 160:

τ_об= 15,7+0,1=15,8сут

Для пиломатериалов дуба 40 × 160:

τ_об= 20,2+0,1= 20,3сут

Для условного материала:

τ_об= 3,0+0,1=3,1сут.

Перевод объема подлежащего сушке пиломатериала  фактического в объем условного  материала У производят по формуле:

 

У= Ф × К_τ× К_Е, м³,       (3.4)

 

где    К_τ– коэффициент продолжительности оборота;

К_Е – коэффициент вместимости камеры.

КоэффициентыК_τ и К_Е определяются по следующим формулам:

 

                                                К_τ =

                                                   (3.5)

 

                                                                   

                                                  К_Е = ,                                        (3.6)

 

где  τ_об.ф– продолжительность оборота камеры при сушке фактического материала;

τ_об.усл – продолжительность оборота камеры при сушке условного материала;

β_усл, β – объемные коэффициенты заполнения штабеля условным и фактическим материалом, определяю по формуле:

 

                                                 β = β_в × β_ш × β_дл× ,                                  (3.7)

 

где     β_в,β_ш, β_дл – коэффициенты заполнения штабеля по высоте, ширине, длине;

У₀ – объемная усушка, %.

Коэффициент β_в зависит от толщины материала S₁ и толщины прокладок S_пр(чаще 25 мм).

 

β _в =       (3.8)

 

При выборе β_ш по таблице, следует учитывать вид пиломатериалов (обрезные и необрезные) и способ укладки (без шпаций или со шпациями).

Принимаем способ укладки – без шпаций, тогда  β_ш равен 0,9 - для обрезных.

Коэффициент заполнения по длине β_дл, равен отношению средней длины уложенных в штабель пиломатериалов и его длине l. Если длина всех досок одинакова, то β_длравен 1.

Объемная усушка древесины учитывает уменьшение ее объема при высыхании и определяется по формуле:

 

     У₀ = К₀ × (20 – W_к), %,  (3.9)

 

где     К₀– коэффициент объемной усушки, зависящий от породы древесины;

W_к– конечная влажность, %.

 

 

Для фактического материала (ель 40):

β _в = =0,62.

У₀ = 0,43 × (20-6) = 6 %

Коэффициент объёмного  заполнения штабеля фактическим  материалом: при укладке штабелей без шпаций.

β_ф = 1 × 0,9 × 0,62 × = 0,52.

Для условного  материала:

β _в = =0,62.

У₀ = 0,44 × (20-6) = 6,2 %

Коэффициент объемного заполнения штабеля условным материалом: при укладке штабелей без шпаций.

β_усл. = 1 × 0,9 × 0,62 × = 0,52

Коэффициент продолжительности  оборота камеры:

К_τ = = 1,42

Коэффициент вместимости  камеры:

К_Е = = 1

У_ель=2000 × 1,42 × 1 = 2840 м³усл 

Результаты  расчета по переводу объема фактического материала в объем условного  приведены в таблице 3.2.

 

 

 

 

 

 

Таблица 3.2 – Перевод объема фактических пиломатериалов в объем условного материала

 

Порода, сечение  материала	Коэффициенты		βФ	τоб.ф	Ф,м3	У, м3
	Кτ	КЕ
Ель: 40×180	1,42	1	0,52	4,4	2000	2840
Бук: 50×160	5,1	0,95	0,55	15,8	5000	24225
Дуб: 40×160	6,54	1	0,52	20,3	2000	13080
Итого:					9000	40145

 

Годовую производительность камеры П_у, м³/год для каждой категории режима в условном материале определяют по формуле:

 

П_у = , м³/год,  (3.10)

 

где    Т_год – период за который определяется производительность;

Г – габаритный объем штабелей, м³;

τ_об.усл. – продолжительность оборота камеры для условного материла, сут. (по таблице 3.2):

 

Т_год = 365 × k_ик,  (3.11)

 

где    365 – количество дней в году, сут.;

k_ик – коэффициент технического использования камеры;

Т_год = 365 × 0,92 = 335 сут.

 

Г = b × h × l × n, м³,  (3.12)

 

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

n – число  штабелей в камере (n = 2).

Г = 6,5 × 1,8 × 3 × 4 = 140,4, м³

П_у = = 8193м³/год

Необходимое количество камер ЛС-2-2, для сушки пиломатериалов по

нормальному режиму определяется по следующей формуле:

 

n = ,  (3.13)

 

где    ΣУ – общий объём условного материал;

П_у – годовая производительность одной камеры в условном материале,

м³ усл/год.

n = = 4,9 шт.;

Принимаем к  строительству семьчетырёхштабельных камер ЛС-2-2.

 

 

3.3 Расчет количества подштабельных мест

 

Количество  подштабельных мест Ш, шт., на складах  сырых и сухих пиломатериалов определяют по формуле:

 

Ш = ,  (3.14)

 

где    E_шi – вместимость штабеля i-го фактического материала, м³;

n_з – количество смен, на которые должен быть создан запас сырых или сухих пиломатериалов.

При расчёте  количества подштабельных мест на складе сухих пиломатериалов принимают n_з = 6, сырых – n_з = 3.

Ш_сыр = = 1,4 шт.;

Ш_сух = = 2,8 шт.;

Принимаем четыре штабеля сырого материала и восемь штабелей сухого материала.

 

 

3.4 Разработка плана сушильного цеха

 

Планировка  цеха должна обеспечивать рациональную организацию всего технологического процесса в цехе, механизацию трудоёмких погрузочно-разгрузочных и транспортных операций, соблюдение требований техники безопасности и санитарных норм. Состав основных участков и помещений цеха зависит от применяемого типа камер, принятые способов и механизмов по формированию и расформированию сушильных штабелей, а так же от планируемой работы и мощности цеха.

Основы для  расчёта площади сушильного цеха служит площадь всех сушильных камер, определяемая исходя из конструкций  камеры и их потребного количества, определённого в технологическом и составляющая в среднем 30% от общей площади цеха.

 

F_к=l × b × m, м² (3.14)

 

где     l – длинна сушильной камеры;

b – ширина сушильной камеры;

m – количества сушильных камер.

F_к= 13,9 × 5,9 × 5= 410 м²

 

F_цеха=F_к× 100/30%,      (3.15)

 

  где  F_к – общая площадь сушильных камер;

          30% - среднее от общей S_цеха;

           Ориентировочная площадь цеха принимается

F_цеха=410 × 100/30=1512 м².

 

4 ТЕПЛОВОЙ РАСЧЁТ

 

4.1 Определение массы испаряемой влаги

 

Целью теплового расчета является определении расхода  теплоты на сушку, потребности в теплоносителе.

Для выполнения теплового  расчета выбирается расчетный материал. За него принимают самые быстросохнущие доски из заданной спецификации. В  конечном итоге калориферы должны обеспечить потребности сушки материала, потребляющего в единицу времени наибольшее количество тепла. Выбор производится на основании результатов расчета продолжительности сушки (по таблице 3.1).

В качестве расчетного материала  принимаются обрезные доски ели толщиной равной 40 мм, продолжительность сушки равна 104,2 ч.

Количество массы влаги, испаряемой из 1 м³ древесины рассчитывают по формуле:

 

М₁м³ = , (4.1)

 

где     ρ_баз – базисная плотность расчетного материала, кг/м³, ρ_баз = 360 кг/м³;

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

М₁м³ = =194,4 кг/м³

Масса влаги, испаряемой из древесины в единицу времени:

 

                         М_р = , кг/с,                                (4.2)

 

где  М₁м³ - количество массы влаги, испаряемой из 1 м³ древесины, кг/м³ (определена по формуле 4.1);

Г– габаритный объем штабелей, м³ (определено по формуле 3.12);

ß – объемный коэффициент заполнения штабеля  расчетным материалом, (определено по формуле 3.7);

А_к – коэффициент, учитывающий категорию качества сушки расчетного материала (равняется 1,15);

k_н.с. – коэффициент, учитывающий неравномерность скорости сушки (при конечной влажности равной 6% принимается 1,3);